Дар ҳама гуна раванди саноатии истеҳсоли газҳои синтезӣ, истифодаи раванди реаксияи тағйирёбии гази об барои табдил додани CO2 ба гидроген як пайванди муҳим аст.
Ин реаксия як реаксияи экзотермикии баръаксшаванда аст. Ҳар қадар ҳарорат баландтар бошад, табдили мувозинати мувофиқ ҳамон қадар пасттар мешавад. Дар айни замон, ин реаксия як реаксияи маъмулии каталитикӣ аст. Вақте ки катализатор вуҷуд надорад, реаксия дар 700 дараҷа душвор аст. Дар ҳузури катализатор, ҳарорати реаксия хеле паст мешавад. Ҳангоми истифодаи катализатори тағйирёбии ҳарорати баланд, ҳарорати реаксия 300 ~ 500 ° C аст; Вақте ки катализатори тағйирёбии ҳарорати паст истифода мешавад, ҳарорати реаксия 200-400 ° C аст (ҷадвали 22). Азбаски реаксия як реаксияи изомолекулярӣ аст, фишор ба мувозинати реаксия таъсир намерасонад, аммо кори фишор метавонад шиддати истеҳсолот ва суръати реаксияро беҳтар кунад.
Дар марҳилаи ибтидоии реаксия, раванд аз ҳадди мувозинат дур аст ва аз ҷониби кинетика идора карда мешавад. Баланд бардоштани ҳарорат метавонад суръати реаксияро ба таври назаррас беҳтар кунад ва самаранокии равандро беҳтар созад. Дар марҳилаи охири реаксия, табдили раванд аз ҷониби мувозинати термодинамикӣ маҳдуд аст. Табдили мувозинати термодинамикӣ дар ҳарорати баланд нисбатан паст аст. Аз ин рӯ, дар марҳилаи охири реаксия, барои беҳтар кардани табдили CO бояд амалиёти ҳарорати паст қабул карда шавад. Хусусиятҳои термодинамикӣ ва кинетикии раванд муайян мекунанд, ки раванди табдили CO бояд амалиёти ҳарорати тағйирёбандаро қабул кунад.
Дар марҳилаи ибтидоии реаксия, раванд аз ҳадди мувозинат дур аст ва аз ҷониби кинетика идора карда мешавад. Баланд бардоштани ҳарорат метавонад суръати реаксияро ба таври назаррас беҳтар кунад ва самаранокии равандро беҳтар созад. Дар марҳилаи охири реаксия, табдили раванд аз ҷониби мувозинати термодинамикӣ маҳдуд аст. Табдили мувозинати термодинамикӣ дар ҳарорати баланд нисбатан паст аст. Аз ин рӯ, дар марҳилаи охири реаксия, барои беҳтар кардани табдили CO бояд амалиёти ҳарорати паст қабул карда шавад. Хусусиятҳои термодинамикӣ ва кинетикии раванд муайян мекунанд, ки раванди табдили CO бояд амалиёти ҳарорати тағйирёбандаро қабул кунад.
Аз сабаби маҳдудияти тавозуни реаксия, гарчанде ки CO пас аз табдили гази об дар ҳарорати паст ба таври амиқ табдил меёбад, миқдори он то ҳол тақрибан 1% аст, ки наметавонад ба талаботи истифодаи бисёр равандҳои минбаъда ҷавобгӯ бошад. Дар саноат, он одатан тавассути баъзе реаксияҳои кимиёвӣ хориҷ карда мешавад. Оксидшавии интихобии CO ва O2 дар ҳузури миқдори зиёди гидроген CO2-ро ба вуҷуд меорад ва гидроген ва O2 низ ба осонӣ реаксия карда мешаванд. Аз ин рӯ, раванд қатъиян аз ҳарорати реаксия ва намуди катализатор вобаста аст [29301].
Раванди дигари саноатӣ ин гидрогенизатсияи CO2 бо миқдори зиёди гидрогени мавҷуда мустақиман дар катализатори никелӣ барои истеҳсоли метан мебошад.
Пас аз табдили гази об ва хориҷ кардани CO, ҷузъҳои асосии газ ба H2 ва CO2 табдил меёбанд. Дар саноати аммиаки синтетикӣ, аввал CO2 бояд ҷудо карда шавад. Ин CO2 метавонад дар қисмати баъдӣ бо аммиаки ҳосилшуда аз ҷониби гидроген реаксия кунад, то бикарбонати аммоний, карбонати аммоний ё карбамид ва дигар нуриҳои кимиёвиро ба вуҷуд орад, то истифодаи ҳадди аксар CO2-ро таъмин кунад. Дар ин раванд, технологияи ҷудокунии CO2 ва H2 асосан барои таъмини истифодаи такрории CO2 мебошад.
Барои истифода аз гидроген, ба монанди ҳуҷайраҳои сӯзишвории мембранаи протон, ба ҷои CO2, танҳо гидроген истифода мешавад. CO2 ба партовҳои бефоида табдил меёбад, ки метавонанд бо дигар равандҳои минерализатсия (масалан, истеҳсоли карбонати калсийи хӯрокворӣ) якҷоя карда шаванд.
Аммо, дар ҳама равандҳои ҷудошавии CO2, истифодаи аминҳои органикӣ ё метанол барои азхудкунии CO2 роҳи беҳтарест. Хусусан дар раванди азхудкунии CO2 аз ҷониби метанол дар ҳарорати паст, ҳалшавандагии бисёр газҳо дар ҳарорати паст баландтар мешавад. Танҳо ҳалшавандагии гидроген аз ҳарорат маҳдуд намешавад ва ҳар қадар ҳарорат пасттар бошад, ҳалшавандагӣ ҳамон қадар пасттар мешавад. Он барои ҷудошавии H2 интихоби хуб нишон медиҳад.
Дар раванди барқарорсозии CO2, бо дарназардошти пешгирӣ аз зарар ба ҳосили гидроген, кӯшиш кунед, ки аз истифодаи реагентҳои гаронбаҳо (масалан, содаи каустикӣ), ки метавонанд бо CO сахт якҷоя шаванд, худдорӣ кунед, то сарфаи равандро таъмин кунед.
Вақти нашр: 10 декабри соли 2021