W każdym przemysłowym procesie wytwarzania gazu syntezowego istotnym ogniwem jest wykorzystanie postępu reakcji konwersji wody z gazu do konwersji CO w wodór.
Ta reakcja jest odwracalną reakcją egzotermiczną. Im wyższa temperatura, tym niższa odpowiednia konwersja równowagi. Jednocześnie reakcja ta jest typową reakcją katalityczną. Gdy nie ma katalizatora, trudno jest zareagować w temperaturze 700. W obecności katalizatora temperatura reakcji znacznie się obniża. W przypadku stosowania katalizatora zmiany temperatury w wysokiej temperaturze temperatura reakcji wynosi 300 ~ 500 ° C; Gdy stosuje się katalizator niskotemperaturowy, temperatura reakcji wynosi 200-400°C (tabela 22). Ponieważ reakcja jest reakcją izomolekularną, ciśnienie nie ma wpływu na równowagę reakcji, ale działanie ciśnieniowe może poprawić intensywność produkcji i szybkość reakcji.
W początkowej fazie reakcji proces jest daleki od granicy równowagi i jest kontrolowany przez kinetykę. Zwiększenie temperatury może znacznie poprawić szybkość reakcji i poprawić wydajność procesu. W późniejszym etapie reakcji konwersja procesu jest ograniczona równowagą termodynamiczną. Konwersja równowagi termodynamicznej w wysokiej temperaturze jest stosunkowo niska. Dlatego na późniejszym etapie reakcji należy zastosować działanie w niskiej temperaturze, aby poprawić konwersję CO. Charakterystyka termodynamiczna i kinetyczna procesu determinuje, że proces konwersji CO powinien przyjmować działanie w zmiennej temperaturze.
W początkowej fazie reakcji proces jest daleki od granicy równowagi i jest kontrolowany przez kinetykę. Zwiększenie temperatury może znacznie poprawić szybkość reakcji i poprawić wydajność procesu. W późniejszym etapie reakcji konwersja procesu jest ograniczona równowagą termodynamiczną. Konwersja równowagi termodynamicznej w wysokiej temperaturze jest stosunkowo niska. Dlatego na późniejszym etapie reakcji należy zastosować działanie w niskiej temperaturze, aby poprawić konwersję CO. Charakterystyka termodynamiczna i kinetyczna procesu determinuje, że proces konwersji CO powinien przyjmować działanie w zmiennej temperaturze.
Ze względu na ograniczenie bilansu reakcji, chociaż CO po niskotemperaturowej konwersji gazu wodnego ulega głębokiej konwersji, jego zawartość nadal wynosi około 1%, co nie jest w stanie spełnić wymagań użytkowych wielu kolejnych procesów. W przemyśle jest zwykle usuwany w wyniku reakcji chemicznych. Selektywne utlenianie CO i O2 w obecności dużej ilości wodoru generuje CO2, a wodór i O2 również łatwo reagują. Dlatego przebieg procesu jest ściśle zależny od temperatury reakcji i rodzaju katalizatora [29301].
Innym procesem przemysłowym jest uwodornienie CO dużą ilością istniejącego wodoru bezpośrednio na katalizatorze na bazie niklu w celu wytworzenia metanu.
Po przemianie gazu wodnego i usunięciu CO głównymi składnikami gazu stają się H2 i CO2. W przemyśle syntetycznego amoniaku należy najpierw oddzielić CO2. Ten CO2 może w dalszym ciągu reagować z amoniakiem wytwarzanym przez wodór w kolejnej sekcji, tworząc wodorowęglan amonu, węglan amonu lub mocznik i inne nawozy chemiczne, aby uzyskać maksymalne wykorzystanie CO2. W tym procesie technologia oddzielania CO2 i H2 ma głównie na celu zapewnienie możliwości ponownego wykorzystania CO2.
W zastosowaniach wodorowych, takich jak ogniwa paliwowe z membraną protonową, zamiast CO2 stosuje się wyłącznie wodór. CO2 staje się bezużyteczną emisją, którą może zaistnieć potrzeba połączenia z innymi procesami mineralizacji (takimi jak produkcja węglanu wapnia dopuszczonego do kontaktu z żywnością).
Jednakże we wszystkich procesach separacji CO2 lepszym sposobem jest wykorzystanie aminy organicznej lub metanolu do absorpcji CO2. Zwłaszcza w procesie absorpcji CO2 przez metanol w niskiej temperaturze, rozpuszczalność wielu gazów będzie wyższa w niskiej temperaturze. Tylko rozpuszczalność wodoru nie jest ograniczona temperaturą, a im niższa temperatura, tym niższa rozpuszczalność. Wykazuje dobrą selektywność w oddzielaniu H2.
W procesie odzysku CO2, wychodząc z założenia, że nie ma to wpływu na uzysk wodoru, należy unikać stosowania kosztownych odczynników (np. sody kaustycznej), które mogą silnie łączyć się z CO, aby zapewnić ekonomiczność procesu.
Czas publikacji: 10 grudnia 2021 r
