Dans tout processus industriel de génération de gaz de synthèse, il est essentiel d’utiliser les progrès de la réaction de conversion de l’eau et du gaz pour convertir le CO en hydrogène.
Cette réaction est une réaction exothermique réversible. Plus la température est élevée, plus la conversion d’équilibre correspondante est faible. En même temps, cette réaction est une réaction catalytique typique. Lorsqu'il n'y a pas de catalyseur, il est difficile de réagir à 700°C. En présence de catalyseur, la température de réaction est fortement réduite. Lors de l'utilisation d'un catalyseur de déplacement à haute température, la température de réaction est de 300 à 500 °C ; Lorsque le catalyseur de déplacement à basse température est utilisé, la température de réaction est de 200 à 400°C (tableau 22). La réaction étant une réaction isomoléculaire, la pression n’a aucun effet sur l’équilibre de la réaction, mais l’opération sous pression peut améliorer l’intensité de la production et la vitesse de réaction.
Au stade initial de la réaction, le processus est loin de la limite d’équilibre et est contrôlé par la cinétique. L'augmentation de la température peut considérablement améliorer la vitesse de réaction et améliorer l'efficacité du processus. Dans la dernière étape de la réaction, la conversion du procédé est limitée par l'équilibre thermodynamique. La conversion à l'équilibre thermodynamique à haute température est relativement faible. Par conséquent, dans la phase ultérieure de la réaction, un fonctionnement à basse température doit être adopté pour améliorer la conversion du CO. Les caractéristiques thermodynamiques et cinétiques du processus déterminent que le processus de conversion du CO doit adopter un fonctionnement à température variable.
Au stade initial de la réaction, le processus est loin de la limite d’équilibre et est contrôlé par la cinétique. L'augmentation de la température peut considérablement améliorer la vitesse de réaction et améliorer l'efficacité du processus. Dans la dernière étape de la réaction, la conversion du procédé est limitée par l'équilibre thermodynamique. La conversion à l'équilibre thermodynamique à haute température est relativement faible. Par conséquent, dans la phase ultérieure de la réaction, un fonctionnement à basse température doit être adopté pour améliorer la conversion du CO. Les caractéristiques thermodynamiques et cinétiques du processus déterminent que le processus de conversion du CO doit adopter un fonctionnement à température variable.
En raison de la restriction de l'équilibre réactionnel, bien que le CO soit profondément converti après la conversion de l'eau et du gaz à basse température, sa teneur est toujours d'environ 1 %, ce qui ne peut pas répondre aux exigences d'utilisation de nombreux processus ultérieurs. Dans l'industrie, il est généralement éliminé par certaines réactions chimiques. L'oxydation sélective du CO et de l'O2 en présence d'une grande quantité d'hydrogène génère du CO2, et l'hydrogène et l'O2 réagissent également facilement. Par conséquent, le processus dépend strictement de la température de réaction et du type de catalyseur [29301].
Un autre procédé industrialisé est l'hydrogénation du CO avec une grande quantité d'hydrogène existant directement sur un catalyseur à base de nickel pour produire du méthane.
Après transformation de l’eau gazeuse et élimination du CO, les principaux composants du gaz deviennent H2 et CO2. Dans l’industrie de l’ammoniac synthétique, le CO2 doit d’abord être séparé. Ce CO2 peut continuer à réagir avec l'ammoniac généré par l'hydrogène dans la section suivante pour générer du bicarbonate d'ammonium, du carbonate d'ammonium ou de l'urée et d'autres engrais chimiques afin de réaliser une utilisation maximale du CO2. Dans ce processus, la technologie de séparation du CO2 et du H2 vise principalement à garantir que le CO2 peut être recyclé.
Pour les applications à base d’hydrogène telles que les piles à combustible à membrane protonique, seul l’hydrogène est utilisé à la place du CO2. Le CO2 devient une émission inutile, qu’il faudra peut-être combiner avec d’autres processus de minéralisation (comme la production de carbonate de calcium de qualité alimentaire).
Cependant, dans tous les processus de séparation du CO2, il est préférable d’utiliser de l’amine organique ou du méthanol pour absorber le CO2. Surtout dans le processus d’absorption du CO2 par le méthanol à basse température, la solubilité de nombreux gaz deviendra plus élevée à basse température. Seule la solubilité de l’hydrogène n’est pas limitée par la température, et plus la température est basse, plus la solubilité est faible. Il montre une bonne sélectivité pour la séparation H2.
Dans le processus de récupération du CO2, afin d'éviter d'endommager le rendement en hydrogène, essayez d'éviter d'utiliser des réactifs coûteux (tels que la soude caustique) qui peuvent se combiner fortement avec le CO, afin de garantir l'économie du processus.
Heure de publication : 10 décembre 2021
