నీటి వాయువు నుండి హైడ్రోజన్ ఉత్పత్తి

సింగాస్‌ను ఉత్పత్తి చేసే ఏ పారిశ్రామిక ప్రక్రియలోనైనా, CO ను హైడ్రోజన్‌గా మార్చడానికి వాటర్ గ్యాస్ షిఫ్ట్ రియాక్షన్ పురోగతిని ఉపయోగించడం ఒక ముఖ్యమైన అనుసంధానం.
ఈ చర్య ఒక తిరోగమన ఉష్ణమోచక చర్య. ఉష్ణోగ్రత పెరిగే కొద్దీ, దానికి అనుగుణంగా సమతాస్థితి మార్పిడి తగ్గుతుంది. అదే సమయంలో, ఈ చర్య ఒక సాధారణ ఉత్ప్రేరక చర్య. ఉత్ప్రేరకం లేనప్పుడు, 700 వద్ద చర్య జరపడం కష్టం. ఉత్ప్రేరకం సమక్షంలో, చర్య ఉష్ణోగ్రత బాగా తగ్గుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత షిఫ్ట్ ఉత్ప్రేరకాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు, చర్య ఉష్ణోగ్రత 300 ~ 500 ° C ఉంటుంది; తక్కువ ఉష్ణోగ్రత షిఫ్ట్ ఉత్ప్రేరకాన్ని ఉపయోగించినప్పుడు, చర్య ఉష్ణోగ్రత 200-400 ° C ఉంటుంది (పట్టిక 22). ఈ చర్య ఒక ఐసోమాలిక్యులర్ చర్య కాబట్టి, పీడనం చర్య సమతాస్థితిపై ఎటువంటి ప్రభావం చూపదు, కానీ పీడన ఆపరేషన్ ఉత్పత్తి తీవ్రతను మరియు చర్య రేటును మెరుగుపరుస్తుంది.
చర్య యొక్క ప్రారంభ దశలో, ప్రక్రియ సమతాస్థితి పరిమితికి దూరంగా ఉంటుంది మరియు గతిశాస్త్రం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం వలన చర్య రేటును బాగా మెరుగుపరచవచ్చు మరియు ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని పెంచవచ్చు. చర్య యొక్క తరువాతి దశలో, ప్రక్రియ యొక్క మార్పిడి ఉష్ణగతిక సమతాస్థితి ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉష్ణగతిక సమతాస్థితి మార్పిడి సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, చర్య యొక్క తరువాతి దశలో, CO మార్పిడిని మెరుగుపరచడానికి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆపరేషన్‌ను అవలంబించాలి. ప్రక్రియ యొక్క ఉష్ణగతిక మరియు గతిశాస్త్ర లక్షణాలు, CO మార్పిడి ప్రక్రియలో మారుతున్న ఉష్ణోగ్రత ఆపరేషన్‌ను అవలంబించాలని నిర్ధారిస్తాయి.
చర్య యొక్క ప్రారంభ దశలో, ప్రక్రియ సమతాస్థితి పరిమితికి దూరంగా ఉంటుంది మరియు గతిశాస్త్రం ద్వారా నియంత్రించబడుతుంది. ఉష్ణోగ్రతను పెంచడం వలన చర్య రేటును బాగా మెరుగుపరచవచ్చు మరియు ప్రక్రియ సామర్థ్యాన్ని పెంచవచ్చు. చర్య యొక్క తరువాతి దశలో, ప్రక్రియ యొక్క మార్పిడి ఉష్ణగతిక సమతాస్థితి ద్వారా పరిమితం చేయబడుతుంది. అధిక ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఉష్ణగతిక సమతాస్థితి మార్పిడి సాపేక్షంగా తక్కువగా ఉంటుంది. అందువల్ల, చర్య యొక్క తరువాతి దశలో, CO మార్పిడిని మెరుగుపరచడానికి తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద ఆపరేషన్‌ను అవలంబించాలి. ప్రక్రియ యొక్క ఉష్ణగతిక మరియు గతిశాస్త్ర లక్షణాలు, CO మార్పిడి ప్రక్రియలో మారుతున్న ఉష్ణోగ్రత ఆపరేషన్‌ను అవలంబించాలని నిర్ధారిస్తాయి.
చర్య సమతుల్యత యొక్క పరిమితి కారణంగా, తక్కువ-ఉష్ణోగ్రత నీటి వాయువు మార్పిడి తర్వాత CO లోతుగా మార్చబడినప్పటికీ, దాని కంటెంట్ ఇప్పటికీ సుమారు 1% ఉంటుంది, ఇది అనేక తదుపరి ప్రక్రియల వినియోగ అవసరాలను తీర్చదు. పరిశ్రమలో, దీనిని సాధారణంగా కొన్ని రసాయన చర్యల ద్వారా తొలగిస్తారు. అధిక మొత్తంలో హైడ్రోజన్ సమక్షంలో CO మరియు O2 యొక్క ఎంపిక ఆక్సీకరణం CO2 ను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, మరియు హైడ్రోజన్ మరియు O2 కూడా సులభంగా చర్య జరుపుతాయి. అందువల్ల, ఈ ప్రక్రియ చర్య ఉష్ణోగ్రత మరియు ఉత్ప్రేరకం రకంపై ఖచ్చితంగా ఆధారపడి ఉంటుంది [29301].
మీథేన్‌ను ఉత్పత్తి చేయడానికి, నికెల్ ఆధారిత ఉత్ప్రేరకంపై నేరుగా అధిక మొత్తంలో ఉన్న హైడ్రోజన్‌తో CO ను హైడ్రోజనీకరణం చేయడం అనేది మరొక పారిశ్రామిక ప్రక్రియ.
జలవాయువు పరివర్తన మరియు CO తొలగింపు తర్వాత, వాయువులోని ప్రధాన భాగాలు H2 మరియు CO2గా మారతాయి. కృత్రిమ అమ్మోనియా పరిశ్రమలో, మొదట CO2ను వేరు చేయవలసి ఉంటుంది. ఈ CO2, తదుపరి దశలో హైడ్రోజన్ ద్వారా ఉత్పత్తి అయ్యే అమ్మోనియాతో చర్య జరిపి, అమ్మోనియం బైకార్బోనేట్, అమ్మోనియం కార్బోనేట్ లేదా యూరియా మరియు ఇతర రసాయన ఎరువులను ఉత్పత్తి చేస్తుంది, తద్వారా CO2ను గరిష్టంగా వినియోగించుకోవచ్చు. ఈ ప్రక్రియలో, CO2ను పునర్వినియోగించుకునేలా నిర్ధారించడానికే CO2 మరియు H2లను వేరుచేసే సాంకేతికత ప్రధానంగా ఉపయోగపడుతుంది.
ప్రోటాన్ మెంబ్రేన్ ఫ్యూయల్ సెల్స్ వంటి హైడ్రోజన్ అనువర్తనాల కోసం, CO2 కు బదులుగా హైడ్రోజన్‌ను మాత్రమే ఉపయోగిస్తారు. CO2 నిరుపయోగమైన ఉద్గారాలుగా మారుతుంది, దీనిని ఇతర ఖనిజీకరణ ప్రక్రియలతో (ఉదాహరణకు ఫుడ్ గ్రేడ్ కాల్షియం కార్బోనేట్ ఉత్పత్తి) కలపవలసి రావచ్చు.
అయితే, CO2 వేరుచేసే అన్ని ప్రక్రియలలో, CO2 ను శోషించుకోవడానికి ఆర్గానిక్ అమైన్ లేదా మెథనాల్‌ను ఉపయోగించడం ఒక ఉత్తమమైన మార్గం. ముఖ్యంగా తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద మెథనాల్ ద్వారా CO2 ను శోషించుకునే ప్రక్రియలో, అనేక వాయువుల ద్రావణీయత తక్కువ ఉష్ణోగ్రత వద్ద అధికంగా ఉంటుంది. కేవలం హైడ్రోజన్ ద్రావణీయత మాత్రమే ఉష్ణోగ్రతపై ఆధారపడదు, మరియు ఉష్ణోగ్రత ఎంత తక్కువగా ఉంటే, ద్రావణీయత కూడా అంత తక్కువగా ఉంటుంది. ఇది H2 వేరుచేయడంలో మంచి ఎంపిక సామర్థ్యాన్ని చూపిస్తుంది.
CO2 ను తిరిగి పొందే ప్రక్రియలో, హైడ్రోజన్ దిగుబడికి నష్టం వాటిల్లకుండా ఉండేందుకు, CO తో బలంగా కలవగల ఖరీదైన రసాయనాలను (కాస్టిక్ సోడా వంటివి) వాడకుండా ఉండటానికి ప్రయత్నించాలి, తద్వారా ప్రక్రియ యొక్క ఆర్థిక ప్రయోజనాన్ని నిర్ధారించవచ్చు.