En cualquier proceso industrial de generación de gas de síntesis, es un vínculo esencial utilizar el progreso de la reacción de cambio de gas de agua para convertir CO en hidrógeno.
Esta reacción es una reacción exotérmica reversible. Cuanto mayor es la temperatura, menor es la conversión de equilibrio correspondiente. Al mismo tiempo, esta reacción es una reacción catalítica típica. Cuando no hay catalizador, es difícil reaccionar a 700ºC. En presencia de catalizador, la temperatura de reacción se reduce considerablemente. Cuando se utiliza un catalizador de cambio de temperatura alta, la temperatura de reacción es de 300 ~ 500 °C; Cuando se usa el catalizador de cambio de temperatura baja, la temperatura de reacción es 200-400°C (tabla 22). Debido a que la reacción es una reacción isomolecular, la presión no tiene efecto sobre el equilibrio de la reacción, pero la operación de presión puede mejorar la intensidad de producción y la velocidad de reacción.
En la etapa inicial de la reacción, el proceso está lejos del límite de equilibrio y está controlado por la cinética. Aumentar la temperatura puede mejorar en gran medida la velocidad de reacción y mejorar la eficiencia del proceso. En la última etapa de la reacción, la conversión del proceso está limitada por el equilibrio termodinámico. La conversión del equilibrio termodinámico a alta temperatura es relativamente baja. Por lo tanto, en la última etapa de la reacción, se debe adoptar una operación a baja temperatura para mejorar la conversión de CO. Las características termodinámicas y cinéticas del proceso determinan que el proceso de conversión de CO deba adoptar una operación de temperatura variable.
En la etapa inicial de la reacción, el proceso está lejos del límite de equilibrio y está controlado por la cinética. Aumentar la temperatura puede mejorar en gran medida la velocidad de reacción y mejorar la eficiencia del proceso. En la última etapa de la reacción, la conversión del proceso está limitada por el equilibrio termodinámico. La conversión del equilibrio termodinámico a alta temperatura es relativamente baja. Por lo tanto, en la última etapa de la reacción, se debe adoptar una operación a baja temperatura para mejorar la conversión de CO. Las características termodinámicas y cinéticas del proceso determinan que el proceso de conversión de CO deba adoptar una operación de temperatura variable.
Debido a la restricción del equilibrio de la reacción, aunque el CO se convierte profundamente después de la conversión de agua a gas a baja temperatura, su contenido sigue siendo aproximadamente del 1%, lo que no puede cumplir con los requisitos de uso de muchos procesos posteriores. En la industria, suele eliminarse mediante algunas reacciones químicas. La oxidación selectiva de CO y O2 en presencia de una gran cantidad de hidrógeno genera CO2, y el hidrógeno y el O2 también son fáciles de reaccionar. Por tanto, el proceso depende estrictamente de la temperatura de reacción y del tipo de catalizador [29301].
Otro proceso industrializado es la hidrogenación de CO con una gran cantidad de hidrógeno existente directamente sobre un catalizador a base de níquel para producir metano.
Después de la transformación del agua en gas y la eliminación del CO, los componentes principales del gas se convierten en H2 y CO2. En la industria del amoníaco sintético, primero es necesario separar el CO2. Estos CO2 pueden continuar reaccionando con el amoníaco generado por el hidrógeno en la sección siguiente para generar bicarbonato de amonio, carbonato de amonio o urea y otros fertilizantes químicos para lograr la máxima utilización del CO2. En este proceso, la tecnología de separación de CO2 y H2 tiene como objetivo principal garantizar que el CO2 pueda reciclarse.
Para aplicaciones de hidrógeno, como las pilas de combustible de membrana de protones, sólo se utiliza hidrógeno en lugar de CO2. El CO2 se convierte en emisiones inútiles, que pueden necesitar combinarse con otros procesos de mineralización (como la producción de carbonato cálcico de calidad alimentaria).
Sin embargo, en todos los procesos de separación de CO2, es mejor utilizar aminas orgánicas o metanol para absorber CO2. Especialmente en el proceso de absorción de CO2 por el metanol a baja temperatura, la solubilidad de muchos gases aumentará a baja temperatura. Sólo la solubilidad del hidrógeno no está limitada por la temperatura, y cuanto menor es la temperatura, menor es la solubilidad. Muestra una buena selectividad para la separación de H2.
En el proceso de recuperación de CO2, bajo la premisa de evitar daños al rendimiento de hidrógeno, trate de evitar el uso de reactivos costosos (como la soda cáustica) que pueden combinarse fuertemente con el CO, para garantizar la economía del proceso.
Hora de publicación: 10-dic-2021
