În orice proces industrial de generare a gazului de sinteză, este o verigă esențială utilizarea progresului reacției de transformare a gazului de apă pentru a converti CO2 în hidrogen.
Această reacție este o reacție exotermă reversibilă. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât conversia de echilibru corespunzătoare este mai mică. În același timp, această reacție este o reacție catalitică tipică. În absența catalizatorului, este dificil să reacționeze la 700°C. În prezența catalizatorului, temperatura de reacție este mult redusă. Când se utilizează catalizator de deplasare la temperatură ridicată, temperatura de reacție este de 300 ~ 500°C; când se utilizează catalizator de deplasare la temperatură scăzută, temperatura de reacție este de 200-400°C (tabelul 22). Deoarece reacția este o reacție izomoleculară, presiunea nu are niciun efect asupra echilibrului reacției, dar operațiunea sub presiune poate îmbunătăți intensitatea producției și viteza de reacție.
În etapa inițială a reacției, procesul este departe de limita de echilibru și este controlat de cinetică. Creșterea temperaturii poate îmbunătăți considerabil viteza de reacție și poate îmbunătăți eficiența procesului. În etapa ulterioară a reacției, conversia procesului este limitată de echilibrul termodinamic. Conversia la echilibru termodinamic la temperatură ridicată este relativ scăzută. Prin urmare, în etapa ulterioară a reacției, ar trebui adoptată funcționarea la temperatură joasă pentru a îmbunătăți conversia CO2. Caracteristicile termodinamice și cinetice ale procesului determină faptul că procesul de conversie a CO2 ar trebui să adopte o funcționare la temperatură variabilă.
În etapa inițială a reacției, procesul este departe de limita de echilibru și este controlat de cinetică. Creșterea temperaturii poate îmbunătăți considerabil viteza de reacție și poate îmbunătăți eficiența procesului. În etapa ulterioară a reacției, conversia procesului este limitată de echilibrul termodinamic. Conversia la echilibru termodinamic la temperatură ridicată este relativ scăzută. Prin urmare, în etapa ulterioară a reacției, ar trebui adoptată funcționarea la temperatură joasă pentru a îmbunătăți conversia CO2. Caracteristicile termodinamice și cinetice ale procesului determină faptul că procesul de conversie a CO2 ar trebui să adopte o funcționare la temperatură variabilă.
Din cauza restricțiilor privind echilibrul reacției, deși CO este convertit în profunzime după conversia gazului de apă la temperatură scăzută, conținutul său este încă de aproximativ 1%, ceea ce nu poate îndeplini cerințele de utilizare ale multor procese ulterioare. În industrie, acesta este de obicei îndepărtat prin anumite reacții chimice. Oxidarea selectivă a CO și O2 în prezența unei cantități mari de hidrogen generează CO2, iar hidrogenul și O2 reacționează, de asemenea, ușor. Prin urmare, procesul depinde strict de temperatura de reacție și de tipul de catalizator [29301].
Un alt proces industrializat este hidrogenarea CO2 cu o cantitate mare de hidrogen existent direct pe un catalizator pe bază de nichel pentru a produce metan.
După transformarea gazului de apă și eliminarea CO2, principalele componente ale gazului devin H2 și CO2. În industria amoniacului sintetic, CO2 trebuie separat mai întâi. Acest CO2 poate continua să reacționeze cu amoniacul generat de hidrogen în secțiunea ulterioară pentru a genera bicarbonat de amoniu, carbonat de amoniu sau uree și alte îngrășăminte chimice pentru a realiza utilizarea maximă a CO2. În acest proces, tehnologia de separare a CO2 și H2 are ca scop principal asigurarea faptului că CO2 poate fi reciclat și utilizat.
Pentru aplicațiile cu hidrogen, cum ar fi pilele de combustie cu membrană de protoni, se folosește doar hidrogen în loc de CO2. CO2 devine emisii inutile, care pot necesita combinare cu alte procese de mineralizare (cum ar fi producerea de carbonat de calciu de calitate alimentară).
Totuși, în toate procesele de separare a CO2, este o modalitate mai bună de a utiliza amine organice sau metanol pentru a absorbi CO2. În special în procesul de absorbție a CO2 de către metanol la temperatură scăzută, solubilitatea multor gaze va deveni mai mare la temperatură scăzută. Doar solubilitatea hidrogenului nu este limitată de temperatură, iar cu cât temperatura este mai scăzută, cu atât solubilitatea este mai mică. Prezintă o selectivitate bună pentru separarea H2.
În procesul de recuperare a CO2, pornind de la premisa evitării deteriorării producției de hidrogen, încercați să evitați utilizarea reactivilor scumpi (cum ar fi soda caustică) care se pot combina puternic cu CO2, pentru a asigura economia procesului.
Data publicării: 10 decembrie 2021