Sintez gazlarini ishlab chiqarishning har qanday sanoat jarayonida CO2 ni vodorodga aylantirish uchun suv gazining siljishi reaksiyasining jarayonidan foydalanish muhim bo'g'in hisoblanadi.
Bu reaksiya qaytar ekzotermik reaksiya hisoblanadi. Harorat qancha yuqori bo'lsa, mos keladigan muvozanat konversiyasi shuncha past bo'ladi. Shu bilan birga, bu reaksiya odatiy katalitik reaksiya hisoblanadi. Katalizator bo'lmaganda, 700 darajada reaksiyaga kirishish qiyin. Katalizator ishtirokida reaksiya harorati sezilarli darajada pasayadi. Yuqori haroratli siljish katalizatoridan foydalanilganda, reaksiya harorati 300 ~ 500 ° C ni tashkil qiladi; past haroratli siljish katalizatori ishlatilganda, reaksiya harorati 200-400 ° C ni tashkil qiladi (22-jadval). Reaksiya izomolekulyar reaksiya bo'lgani uchun bosim reaksiya muvozanatiga ta'sir qilmaydi, ammo bosim ishlashi ishlab chiqarish intensivligi va reaksiya tezligini oshirishi mumkin.
Reaksiyaning dastlabki bosqichida jarayon muvozanat chegarasidan uzoqda va kinetika tomonidan boshqariladi. Haroratni oshirish reaksiya tezligini sezilarli darajada oshirishi va jarayon samaradorligini oshirishi mumkin. Reaksiyaning keyingi bosqichida jarayonning konversiyasi termodinamik muvozanat bilan cheklanadi. Yuqori haroratda termodinamik muvozanat konversiyasi nisbatan past bo'ladi. Shuning uchun, reaksiyaning keyingi bosqichida CO konversiyasini yaxshilash uchun past haroratli operatsiya qo'llanilishi kerak. Jarayonning termodinamik va kinetik xususiyatlari CO konversiyasi jarayoni o'zgaruvchan haroratli operatsiyani qo'llashi kerakligini belgilaydi.
Reaksiyaning dastlabki bosqichida jarayon muvozanat chegarasidan uzoqda va kinetika tomonidan boshqariladi. Haroratni oshirish reaksiya tezligini sezilarli darajada oshirishi va jarayon samaradorligini oshirishi mumkin. Reaksiyaning keyingi bosqichida jarayonning konversiyasi termodinamik muvozanat bilan cheklanadi. Yuqori haroratda termodinamik muvozanat konversiyasi nisbatan past bo'ladi. Shuning uchun, reaksiyaning keyingi bosqichida CO konversiyasini yaxshilash uchun past haroratli operatsiya qo'llanilishi kerak. Jarayonning termodinamik va kinetik xususiyatlari CO konversiyasi jarayoni o'zgaruvchan haroratli operatsiyani qo'llashi kerakligini belgilaydi.
Reaksiya balansining cheklanganligi sababli, past haroratli suv gaziga aylantirilgandan so'ng CO chuqur konvertatsiya qilinsa ham, uning miqdori hali ham taxminan 1% ni tashkil qiladi, bu keyingi ko'plab jarayonlarning foydalanish talablarini qondira olmaydi. Sanoatda u odatda ba'zi kimyoviy reaksiyalar orqali yo'q qilinadi. Ko'p miqdorda vodorod ishtirokida CO va O2 ning selektiv oksidlanishi CO2 hosil qiladi va vodorod va O2 ham reaksiyaga kirishish oson. Shuning uchun jarayon qat'iy ravishda reaksiya harorati va katalizator turiga bog'liq [29301].
Yana bir sanoatlashgan jarayon - bu metan ishlab chiqarish uchun CO2 ni to'g'ridan-to'g'ri nikel asosidagi katalizatorda ko'p miqdordagi mavjud vodorod bilan gidrogenlash.
Suv gazini o'zgartirgandan va CO2 ni olib tashlagandan so'ng, gazning asosiy tarkibiy qismlari H2 va CO2 ga aylanadi. Sintetik ammiak sanoatida avval CO2 ni ajratish kerak. Ushbu CO2 keyingi bo'limda vodorod tomonidan hosil bo'lgan ammiak bilan reaksiyaga kirishib, ammoniy bikarbonat, ammoniy karbonat yoki karbamid va boshqa kimyoviy o'g'itlarni hosil qilishi mumkin, bu esa CO2 dan maksimal darajada foydalanishga erishishga imkon beradi. Bu jarayonda CO2 va H2 ni ajratish texnologiyasi asosan CO2 ni qayta ishlash mumkinligini ta'minlashga qaratilgan.
Proton membranali yonilg'i xujayralari kabi vodorod qo'llanilishi uchun CO2 o'rniga faqat vodorod ishlatiladi. CO2 foydasiz chiqindilarga aylanadi, ularni boshqa mineralizatsiya jarayonlari (masalan, oziq-ovqat uchun kaltsiy karbonat ishlab chiqarish) bilan birlashtirish kerak bo'lishi mumkin.
Biroq, CO2 ajratishning barcha jarayonlarida CO2 ni yutish uchun organik amin yoki metanoldan foydalanish yaxshiroq usuldir. Ayniqsa, past haroratda metanol tomonidan CO2 ni yutish jarayonida ko'plab gazlarning eruvchanligi past haroratda yuqori bo'ladi. Faqat vodorodning eruvchanligi harorat bilan cheklanmaydi va harorat qancha past bo'lsa, eruvchanligi shuncha past bo'ladi. Bu H2 ajratish uchun yaxshi selektivlikni ko'rsatadi.
CO2 ni qayta tiklash jarayonida, vodorod hosil bo'lishiga zarar yetkazmaslik uchun, jarayonning tejamkorligini ta'minlash uchun CO2 bilan kuchli birikishi mumkin bo'lgan qimmat reagentlardan (masalan, kaustik soda) foydalanmaslikka harakat qiling.
Nashr vaqti: 2021-yil 10-dekabr