In qualsiasi processo industriale di generazione di gas di sintesi, è un collegamento essenziale sfruttare l’avanzamento della reazione di spostamento del gas d’acqua per convertire la CO2 in idrogeno.
Questa reazione è una reazione esotermica reversibile. Maggiore è la temperatura, minore è la corrispondente conversione di equilibrio. Allo stesso tempo, questa reazione è una tipica reazione catalitica. Quando non c'è catalizzatore, è difficile reagire a 700. In presenza di catalizzatore, la temperatura di reazione è notevolmente ridotta. Quando si utilizza un catalizzatore di spostamento ad alta temperatura, la temperatura di reazione è 300 ~ 500 ° C; Quando viene utilizzato il catalizzatore di spostamento a bassa temperatura, la temperatura di reazione è 200-400 ° C (tabella 22). Poiché la reazione è isomolecolare, la pressione non ha alcun effetto sull'equilibrio della reazione, ma l'operazione di pressione può migliorare l'intensità della produzione e la velocità di reazione.
Nella fase iniziale della reazione, il processo è lontano dal limite di equilibrio ed è controllato dalla cinetica. L'aumento della temperatura può migliorare notevolmente la velocità di reazione e migliorare l'efficienza del processo. Nella fase successiva della reazione, la conversione del processo è limitata dall'equilibrio termodinamico. La conversione dell'equilibrio termodinamico ad alta temperatura è relativamente bassa. Pertanto, nella fase successiva della reazione, si dovrebbe adottare un funzionamento a bassa temperatura per migliorare la conversione della CO. Le caratteristiche termodinamiche e cinetiche del processo determinano che il processo di conversione della CO dovrebbe adottare un funzionamento a temperatura variabile.
Nella fase iniziale della reazione, il processo è lontano dal limite di equilibrio ed è controllato dalla cinetica. L'aumento della temperatura può migliorare notevolmente la velocità di reazione e migliorare l'efficienza del processo. Nella fase successiva della reazione, la conversione del processo è limitata dall'equilibrio termodinamico. La conversione dell'equilibrio termodinamico ad alta temperatura è relativamente bassa. Pertanto, nella fase successiva della reazione, si dovrebbe adottare un funzionamento a bassa temperatura per migliorare la conversione della CO. Le caratteristiche termodinamiche e cinetiche del processo determinano che il processo di conversione della CO dovrebbe adottare un funzionamento a temperatura variabile.
A causa della restrizione del bilancio di reazione, sebbene la CO venga profondamente convertita dopo la conversione del gas d'acqua a bassa temperatura, il suo contenuto è ancora circa l'1%, il che non può soddisfare i requisiti di utilizzo di molti processi successivi. Nell'industria, viene solitamente rimosso mediante alcune reazioni chimiche. L'ossidazione selettiva di CO e O2 in presenza di una grande quantità di idrogeno genera CO2 e anche l'idrogeno e l'O2 reagiscono facilmente. Pertanto, il processo dipende strettamente dalla temperatura di reazione e dal tipo di catalizzatore [29301].
Un altro processo industrializzato è l'idrogenazione della CO con una grande quantità di idrogeno esistente direttamente su un catalizzatore a base di nichel per produrre metano.
Dopo la trasformazione del gas acqua e la rimozione della CO, i componenti principali del gas diventano H2 e CO2. Nell’industria dell’ammoniaca sintetica, la CO2 deve essere prima separata. Questa CO2 può continuare a reagire con l'ammoniaca generata dall'idrogeno nella sezione successiva per generare bicarbonato di ammonio, carbonato di ammonio o urea e altri fertilizzanti chimici per realizzare il massimo utilizzo della CO2. In questo processo, la tecnologia di separazione di CO2 e H2 serve principalmente a garantire che la CO2 possa essere riciclata.
Per le applicazioni dell’idrogeno come le celle a combustibile a membrana protonica, viene utilizzato solo idrogeno al posto della CO2. La CO2 diventa un’emissione inutile, che potrebbe dover essere combinata con altri processi di mineralizzazione (come la produzione di carbonato di calcio per uso alimentare).
Tuttavia, in tutti i processi di separazione della CO2, è preferibile utilizzare ammine organiche o metanolo per assorbire la CO2. Soprattutto nel processo di assorbimento della CO2 da parte del metanolo a bassa temperatura, la solubilità di molti gas aumenterà a bassa temperatura. Solo la solubilità dell'idrogeno non è limitata dalla temperatura, e quanto più bassa è la temperatura, tanto minore è la solubilità. Mostra una buona selettività per la separazione di H2.
Nel processo di recupero della CO2, con la premessa di evitare danni alla resa di idrogeno, cercare di evitare l'uso di reagenti costosi (come la soda caustica) che possono combinarsi fortemente con la CO, in modo da garantire l'economia del processo.
Orario di pubblicazione: 10 dicembre 2021
