Sa anumang prosesong pang-industriya ng paglikha ng mga syngas, mahalagang gamitin ang pag-usad ng reaksyon ng water gas shift upang i-convert ang CO tungo sa hydrogen.
Ang reaksyong ito ay isang nababaligtad na reaksiyong eksotermiko. Kung mas mataas ang temperatura, mas mababa ang katumbas na conversion ng ekwilibriyo. Kasabay nito, ang reaksyong ito ay isang tipikal na reaksiyong katalitiko. Kapag walang katalista, mahirap mag-react sa 700. Sa presensya ng katalista, ang temperatura ng reaksyon ay lubos na bumababa. Kapag gumagamit ng high temperature shift catalyst, ang temperatura ng reaksyon ay 300 ~ 500 °C; kapag gumagamit ng low temperature shift catalyst, ang temperatura ng reaksyon ay 200-400 °C (talahanayan 22). Dahil ang reaksyon ay isang isomolecular reaction, ang presyon ay walang epekto sa ekwilibriyo ng reaksyon, ngunit ang operasyon ng presyon ay maaaring mapabuti ang tindi ng produksyon at bilis ng reaksyon.
Sa unang yugto ng reaksyon, ang proseso ay malayo sa limitasyon ng ekwilibriyo at kinokontrol ng kinetika. Ang pagtaas ng temperatura ay maaaring lubos na mapabuti ang bilis ng reaksyon at mapabuti ang kahusayan ng proseso. Sa huling yugto ng reaksyon, ang conversion ng proseso ay nililimitahan ng thermodynamic equilibrium. Ang thermodynamic equilibrium conversion sa mataas na temperatura ay medyo mababa. Samakatuwid, sa huling yugto ng reaksyon, dapat gamitin ang mababang temperaturang operasyon upang mapabuti ang CO conversion. Ang mga thermodynamic at kinetic na katangian ng proseso ang tumutukoy na ang proseso ng CO conversion ay dapat gumamit ng variable temperature operation.
Sa unang yugto ng reaksyon, ang proseso ay malayo sa limitasyon ng ekwilibriyo at kinokontrol ng kinetika. Ang pagtaas ng temperatura ay maaaring lubos na mapabuti ang bilis ng reaksyon at mapabuti ang kahusayan ng proseso. Sa huling yugto ng reaksyon, ang conversion ng proseso ay nililimitahan ng thermodynamic equilibrium. Ang thermodynamic equilibrium conversion sa mataas na temperatura ay medyo mababa. Samakatuwid, sa huling yugto ng reaksyon, dapat gamitin ang mababang temperaturang operasyon upang mapabuti ang CO conversion. Ang mga thermodynamic at kinetic na katangian ng proseso ang tumutukoy na ang proseso ng CO conversion ay dapat gumamit ng variable temperature operation.
Dahil sa paghihigpit ng balanse ng reaksyon, bagama't ang CO ay malalim na nako-convert pagkatapos ng mababang temperaturang conversion ng tubig at gas, ang nilalaman nito ay nasa humigit-kumulang 1% pa rin, na hindi kayang matugunan ang mga kinakailangan sa paggamit ng maraming kasunod na proseso. Sa industriya, kadalasan itong inaalis sa pamamagitan ng ilang mga reaksiyong kemikal. Ang pumipiling oksihenasyon ng CO at O2 sa presensya ng malaking dami ng hydrogen ay bumubuo ng CO2, at ang hydrogen at O2 ay madali ring mag-react. Samakatuwid, ang proseso ay mahigpit na nakadepende sa temperatura ng reaksyon at sa uri ng katalista [29301].
Ang isa pang industriyalisadong proseso ay ang hydrogenation ng CO2 na may malaking dami ng umiiral na hydrogen nang direkta sa nickel based catalyst upang makagawa ng methane.
Pagkatapos ng pagbabago ng gas ng tubig at pag-alis ng CO, ang mga pangunahing bahagi ng gas ay nagiging H2 at CO2. Sa industriya ng sintetikong ammonia, kailangang paghiwalayin muna ang CO2. Ang mga CO2 na ito ay maaaring patuloy na mag-react sa ammonia na nalilikha ng hydrogen sa susunod na bahagi upang makabuo ng ammonium bicarbonate, ammonium carbonate o urea at iba pang kemikal na pataba upang makamit ang pinakamataas na paggamit ng CO2. Sa prosesong ito, ang teknolohiya ng paghihiwalay ng CO2 at H2 ay pangunahing upang matiyak na ang CO2 ay maaaring i-recycle.
Para sa mga aplikasyon ng hydrogen tulad ng mga proton membrane fuel cell, hydrogen lamang ang ginagamit sa halip na CO2. Ang CO2 ay nagiging walang silbi na mga emisyon, na maaaring kailangang pagsamahin sa iba pang mga proseso ng mineralisasyon (tulad ng produksyon ng food grade calcium carbonate).
Gayunpaman, sa lahat ng proseso ng paghihiwalay ng CO2, mas mainam na gamitin ang organic amine o methanol upang sumipsip ng CO2. Lalo na sa proseso ng pagsipsip ng CO2 ng methanol sa mababang temperatura, ang solubility ng maraming gas ay magiging mas mataas sa mababang temperatura. Tanging ang solubility ng hydrogen ay hindi limitado ng temperatura, at mas mababa ang temperatura, mas mababa ang solubility. Nagpapakita ito ng mahusay na selectivity para sa paghihiwalay ng H2.
Sa proseso ng pagbawi ng CO2, sa layuning maiwasan ang pinsala sa ani ng hydrogen, sikaping iwasan ang paggamit ng mga mamahaling reagent (tulad ng caustic soda) na maaaring malakas na humalo sa CO, upang matiyak ang kahusayan ng proseso.
Oras ng pag-post: Disyembre 10, 2021