Су газыннан водород җитештерү

Синтез газларын җитештерүнең теләсә нинди сәнәгать процессында, CO2ны водородка әйләндерү өчен су газы күчү реакциясен куллану мөһим звено булып тора.
Бу реакция - кире кайтарыла торган экзотермик реакция. Температура югарырак булган саен, тигезлек үзгәреше түбәнрәк. Шул ук вакытта, бу реакция типик каталитик реакция. Катализатор булмаганда, 700°C температурада реакциягә керү авыр. Катализатор булганда, реакция температурасы шактый кими. Югары температуралы катализатор кулланганда, реакция температурасы 300 ~ 500°C; түбән температуралы катализатор кулланганда, реакция температурасы 200-400°C (22 нче таблица). Реакция изомолекуляр реакция булганлыктан, басым реакция тигезлегенә тәэсир итми, ләкин басым операциясе җитештерү интенсивлыгын һәм реакция тизлеген яхшырта ала.
Реакциянең башлангыч этабында процесс тигезлек чигеннән ерак һәм кинетика белән контрольдә тотыла. Температураны арттыру реакция тизлеген шактый яхшырта һәм процессның нәтиҗәлелеген яхшырта ала. Реакциянең соңгы этабында процессның конверсиясе термодинамик тигезлек белән чикләнә. Югары температурада термодинамик тигезлек конверсиясе чагыштырмача түбән. Шуңа күрә реакциянең соңгы этабында CO конверсиясен яхшырту өчен түбән температуралы операция кулланылырга тиеш. Процессның термодинамик һәм кинетик үзенчәлекләре CO конверсиясе процессының үзгәрүчән температуралы операция кабул итәргә тиешлеген билгели.
Реакциянең башлангыч этабында процесс тигезлек чигеннән ерак һәм кинетика белән контрольдә тотыла. Температураны арттыру реакция тизлеген шактый яхшырта һәм процессның нәтиҗәлелеген яхшырта ала. Реакциянең соңгы этабында процессның конверсиясе термодинамик тигезлек белән чикләнә. Югары температурада термодинамик тигезлек конверсиясе чагыштырмача түбән. Шуңа күрә реакциянең соңгы этабында CO конверсиясен яхшырту өчен түбән температуралы операция кулланылырга тиеш. Процессның термодинамик һәм кинетик үзенчәлекләре CO конверсиясе процессының үзгәрүчән температуралы операция кабул итәргә тиешлеген билгели.
Реакция балансы чикләнгәнлектән, түбән температуралы су газын үзгәрткәннән соң CO тирәнтен үзгәртелсә дә, аның күләме әле дә якынча 1% тәшкил итә, бу аннан соңгы күп процессларның куллану таләпләрен канәгатьләндерә алмый. Сәнәгатьтә ул гадәттә кайбер химик реакцияләр ярдәмендә бетерелә. Күп күләмдә водород булганда CO һәм O2 сайлап оксидлашуы CO2 барлыкка китерә, һәм водород һәм O2 да җиңел реакциягә керә. Шуңа күрә процесс реакция температурасына һәм катализатор төренә турыдан-туры бәйле [29301].
Тагын бер индустриальләшкән процесс - метан алу өчен никель нигезендәге катализаторда турыдан-туры күп күләмдә булган водород белән СО2 гидрогенизацияләү.
Су газын үзгәрткәннән һәм CO2 бетергәннән соң, газның төп компонентлары H2 һәм CO2 була. Синтетик аммиак сәнәгатендә башта CO2 аерырга кирәк. Бу CO2 киләсе бүлектә водород белән барлыкка килгән аммиак белән реакциягә кереп, аммоний бикарбонаты, аммоний карбонаты яки мочевина һәм башка химик ашламалар барлыкка китерә ала, шуның белән CO2 максималь файдалануга ирешә. Бу процесста CO2 һәм H2 аеру технологиясе, нигездә, CO2ның кабат эшкәртелә алуын тәэмин итү өчен кулланыла.
Протон мембраналы ягулык элементлары кебек водород куллану өчен, CO2 урынына водород кына кулланыла. CO2 файдасыз чыгаруларга әйләнә, аларны башка минерализация процесслары белән берләштерергә кирәк булырга мөмкин (мәсәлән, азык-төлек өчен кальций карбонаты җитештерү).
Шулай да, CO2 аеруның барлык процессларында да CO2ны сеңдерү өчен органик амин яки метанол куллану яхшырак ысул. Аеруча метанол белән CO2ны түбән температурада сеңдерү процессында, күп газларның эрүчәнлеге түбән температурада югарырак булачак. Водородның эрүчәнлеге генә температура белән чикләнми, һәм температура түбәнрәк булган саен, эрүчәнлеге дә түбәнрәк була. Ул H2 аеру өчен яхшы сайлап алучанлык күрсәтә.
CO2ны торгызу процессында, водород күләменә зыян китермәс өчен, процессның экономиясен тәэмин итү өчен, CO белән нык кушыла алырлык кыйммәтле реагентларны (мәсәлән, каустик сода) кулланудан сакланырга тырышыгыз.