நீர் வாயுவிலிருந்து ஹைட்ரஜன் உற்பத்தி

செயற்கை வாயுவை உருவாக்கும் எந்தவொரு தொழில்துறை செயல்முறையிலும், கார்பன் மோனாக்சைடை (CO) ஹைட்ரஜனாக மாற்றுவதற்காக நடைபெறும் நீர் வாயு மாற்ற வினையின் முன்னேற்றத்தைப் பயன்படுத்துவது ஒரு இன்றியமையாத இணைப்பாகும்.
இந்த வினை ஒரு மீள் வெப்ப உமிழ் வினையாகும். வெப்பநிலை அதிகரிக்க அதிகரிக்க, அதற்கேற்ற சமநிலை மாற்றமும் குறையும். அதே நேரத்தில், இந்த வினை ஒரு வழக்கமான வினையூக்கி வினையாகும். வினையூக்கி இல்லாதபோது, ​​700°C வெப்பநிலையில் வினைபுரிவது கடினம். வினையூக்கி இருக்கும்போது, ​​வினை வெப்பநிலை பெருமளவில் குறைகிறது. உயர் வெப்பநிலை மாற்ற வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​வினை வெப்பநிலை 300 ~ 500°C ஆகவும்; குறைந்த வெப்பநிலை மாற்ற வினையூக்கியைப் பயன்படுத்தும்போது, ​​வினை வெப்பநிலை 200-400°C ஆகவும் இருக்கும் (அட்டவணை 22). இந்த வினை ஒரு சமமூலக்கூறு வினை என்பதால், அழுத்தம் வினைச் சமநிலையில் எந்த விளைவையும் ஏற்படுத்துவதில்லை, ஆனால் அழுத்தச் செயல்பாடு உற்பத்தித் தீவிரத்தையும் வினை வீதத்தையும் மேம்படுத்தும்.
வினையின் ஆரம்ப கட்டத்தில், செயல்முறையானது சமநிலை வரம்பிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது மற்றும் இயக்கவியலால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. வெப்பநிலையை அதிகரிப்பது வினை வீதத்தை வெகுவாக மேம்படுத்தி, செயல்முறைத் திறனையும் அதிகரிக்கும். வினையின் பிற்பகுதியில், செயல்முறையின் மாற்றமானது வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உயர் வெப்பநிலையில் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை மாற்றம் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது. எனவே, வினையின் பிற்பகுதியில், CO மாற்றத்தை மேம்படுத்த குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாடு பின்பற்றப்பட வேண்டும். செயல்முறையின் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயக்கவியல் பண்புகள், CO மாற்றச் செயல்முறையானது மாறுபடும் வெப்பநிலை செயல்பாட்டைப் பின்பற்ற வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்கின்றன.
வினையின் ஆரம்ப கட்டத்தில், செயல்முறையானது சமநிலை வரம்பிலிருந்து வெகு தொலைவில் உள்ளது மற்றும் இயக்கவியலால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. வெப்பநிலையை அதிகரிப்பது வினை வீதத்தை வெகுவாக மேம்படுத்தி, செயல்முறைத் திறனையும் அதிகரிக்கும். வினையின் பிற்பகுதியில், செயல்முறையின் மாற்றமானது வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலையால் கட்டுப்படுத்தப்படுகிறது. உயர் வெப்பநிலையில் வெப்ப இயக்கவியல் சமநிலை மாற்றம் ஒப்பீட்டளவில் குறைவாக உள்ளது. எனவே, வினையின் பிற்பகுதியில், CO மாற்றத்தை மேம்படுத்த குறைந்த வெப்பநிலை செயல்பாடு பின்பற்றப்பட வேண்டும். செயல்முறையின் வெப்ப இயக்கவியல் மற்றும் இயக்கவியல் பண்புகள், CO மாற்றச் செயல்முறையானது மாறுபடும் வெப்பநிலை செயல்பாட்டைப் பின்பற்ற வேண்டும் என்பதைத் தீர்மானிக்கின்றன.
வினை சமநிலையின் கட்டுப்பாடு காரணமாக, குறைந்த வெப்பநிலை நீர் வாயு மாற்றத்திற்குப் பிறகு CO ஆழமாக மாற்றப்பட்டாலும், அதன் உள்ளடக்கம் இன்னும் சுமார் 1% ஆகும், இது பல அடுத்தடுத்த செயல்முறைகளின் பயன்பாட்டுத் தேவைகளைப் பூர்த்தி செய்ய முடியாது. தொழில்துறையில், இது பொதுவாக சில வேதியியல் வினைகள் மூலம் அகற்றப்படுகிறது. அதிக அளவு ஹைட்ரஜன் முன்னிலையில் CO மற்றும் O2 இன் தேர்ந்தெடுக்கப்பட்ட ஆக்சிஜனேற்றம் CO2 ஐ உருவாக்குகிறது, மேலும் ஹைட்ரஜன் மற்றும் O2 எளிதில் வினைபுரியும். எனவே, இந்த செயல்முறை வினை வெப்பநிலை மற்றும் வினையூக்கியின் வகையை கடுமையாக சார்ந்துள்ளது [29301].
மீத்தேன் உற்பத்தி செய்வதற்காக, நிக்கல் அடிப்படையிலான வினையூக்கியின் மீது, ஏற்கனவே உள்ள அதிக அளவிலான ஹைட்ரஜனை நேரடியாகப் பயன்படுத்தி கார்பன் மோனாக்சைடை (CO) ஹைட்ரஜனேற்றம் செய்வது மற்றொரு தொழில்மயமாக்கப்பட்ட செயல்முறையாகும்.
நீர் வாயு மாற்றம் மற்றும் CO நீக்கத்திற்குப் பிறகு, வாயுவின் முக்கியக் கூறுகளாக H2 மற்றும் CO2 உருவாகின்றன. செயற்கை அம்மோனியா தொழிற்துறையில், CO2 முதலில் பிரிக்கப்பட வேண்டும். இந்த CO2, அடுத்தடுத்த பகுதிகளில் ஹைட்ரஜனால் உருவாக்கப்படும் அம்மோனியாவுடன் தொடர்ந்து வினைபுரிந்து, அம்மோனியம் பைகார்பனேட், அம்மோனியம் கார்பனேட் அல்லது யூரியா மற்றும் பிற இரசாயன உரங்களை உருவாக்குவதன் மூலம் CO2-வின் அதிகபட்சப் பயன்பாட்டை அடைய முடியும். இந்தச் செயல்பாட்டில், CO2 மற்றும் H2-ஐப் பிரிக்கும் தொழில்நுட்பத்தின் முக்கிய நோக்கம், CO2-ஐ மறுசுழற்சிப் பயன்பாட்டிற்கு உட்படுத்துவதை உறுதி செய்வதே ஆகும்.
புரோட்டான் சவ்வு எரிபொருள் மின்கலங்கள் போன்ற ஹைட்ரஜன் பயன்பாடுகளில், CO2-க்கு பதிலாக ஹைட்ரஜன் மட்டுமே பயன்படுத்தப்படுகிறது. CO2 பயனற்ற கழிவாக மாறுவதால், அதை மற்ற கனிமமயமாக்கல் செயல்முறைகளுடன் (உணவுத் தர கால்சியம் கார்பனேட் உற்பத்தி போன்றவை) இணைக்க வேண்டியிருக்கலாம்.
இருப்பினும், CO2 பிரித்தெடுப்பின் அனைத்து செயல்முறைகளிலும், CO2-ஐ உறிஞ்சுவதற்கு கரிம அமீன் அல்லது மெத்தனாலைப் பயன்படுத்துவது ஒரு சிறந்த வழியாகும். குறிப்பாக, குறைந்த வெப்பநிலையில் மெத்தனால் மூலம் CO2 உறிஞ்சப்படும் செயல்முறையில், பல வாயுக்களின் கரைதிறன் குறைந்த வெப்பநிலையில் அதிகமாகும். ஹைட்ரஜனின் கரைதிறன் மட்டுமே வெப்பநிலையால் கட்டுப்படுத்தப்படுவதில்லை, மேலும் வெப்பநிலை குறையக் குறைய, அதன் கரைதிறனும் குறையும். இது H2 பிரித்தெடுப்பிற்கு ஒரு நல்ல தேர்ந்தெடுப்புத் திறனைக் காட்டுகிறது.
CO2-ஐ மீட்டெடுக்கும் செயல்பாட்டில், ஹைட்ரஜன் உற்பத்திக்கு பாதிப்பு ஏற்படாமல் தவிர்ப்பதைக் கருத்தில் கொண்டு, செயல்முறையின் சிக்கனத்தை உறுதி செய்வதற்காக, CO உடன் வலுவாக இணையக்கூடிய விலையுயர்ந்த வினைப்பொருட்களை (காஸ்டிக் சோடா போன்றவை) பயன்படுத்துவதைத் தவிர்க்க முயலுங்கள்.