Em qualquer processo industrial de geração de gás de síntese, é um elo essencial utilizar o progresso da reação de mudança de gás água para converter CO em hidrogênio.
Esta reação é uma reação exotérmica reversível. Quanto maior a temperatura, menor a conversão de equilíbrio correspondente. Ao mesmo tempo, esta reação é uma reação catalítica típica. Quando não há catalisador, é difícil reagir a 700ºC. Na presença de catalisador, a temperatura de reação é bastante reduzida. Ao usar catalisador de mudança de alta temperatura, a temperatura de reação é de 300 ~ 500 ° C; Quando o catalisador de mudança de temperatura baixa é usado, a temperatura de reação é de 200-400°C (tabela 22). Como a reação é uma reação isomolecular, a pressão não tem efeito no equilíbrio da reação, mas a operação sob pressão pode melhorar a intensidade da produção e a taxa de reação.
Na fase inicial da reação, o processo está longe do limite de equilíbrio e é controlado pela cinética. Aumentar a temperatura pode melhorar muito a taxa de reação e melhorar a eficiência do processo. Na fase posterior da reação, a conversão do processo é limitada pelo equilíbrio termodinâmico. A conversão do equilíbrio termodinâmico em alta temperatura é relativamente baixa. Portanto, na fase posterior da reação, a operação em baixa temperatura deve ser adotada para melhorar a conversão de CO. As características termodinâmicas e cinéticas do processo determinam que o processo de conversão de CO deve adotar operação em temperatura variável.
Na fase inicial da reação, o processo está longe do limite de equilíbrio e é controlado pela cinética. Aumentar a temperatura pode melhorar muito a taxa de reação e melhorar a eficiência do processo. Na fase posterior da reação, a conversão do processo é limitada pelo equilíbrio termodinâmico. A conversão do equilíbrio termodinâmico em alta temperatura é relativamente baixa. Portanto, na fase posterior da reação, a operação em baixa temperatura deve ser adotada para melhorar a conversão de CO. As características termodinâmicas e cinéticas do processo determinam que o processo de conversão de CO deve adotar operação em temperatura variável.
Devido à restrição do equilíbrio da reação, embora o CO seja profundamente convertido após a conversão de gás água em baixa temperatura, seu conteúdo ainda é de cerca de 1%, o que não pode atender aos requisitos de uso de muitos processos subsequentes. Na indústria, geralmente é removido por algumas reações químicas. A oxidação seletiva de CO e O2 na presença de uma grande quantidade de hidrogênio gera CO2, e o hidrogênio e o O2 também são fáceis de reagir. Portanto, o processo depende estritamente da temperatura de reação e do tipo de catalisador [29301].
Outro processo industrializado é a hidrogenação do CO com grande quantidade de hidrogênio existente diretamente no catalisador à base de níquel para produzir metano.
Após a transformação do gás água e a remoção do CO, os principais componentes do gás tornam-se H2 e CO2. Na indústria de amônia sintética, o CO2 precisa ser separado primeiro. Este CO2 pode continuar a reagir com a amônia gerada pelo hidrogênio na seção subsequente para gerar bicarbonato de amônio, carbonato de amônio ou ureia e outros fertilizantes químicos para obter a utilização máxima de CO2. Neste processo, a tecnologia de separação de CO2 e H2 visa principalmente garantir que o CO2 possa ser reciclado.
Para aplicações de hidrogênio, como células a combustível de membrana de prótons, apenas hidrogênio é usado em vez de CO2. O CO2 se transforma em emissões inúteis, que podem precisar ser combinadas com outros processos de mineralização (como a produção de carbonato de cálcio de qualidade alimentar).
No entanto, em todos os processos de separação de CO2, é melhor usar amina orgânica ou metanol para absorver CO2. Especialmente no processo de absorção de CO2 pelo metanol a baixa temperatura, a solubilidade de muitos gases aumentará a baixa temperatura. Somente a solubilidade do hidrogênio não é limitada pela temperatura, e quanto menor a temperatura, menor a solubilidade. Mostra uma boa seletividade para separação de H2.
No processo de recuperação de CO2, com a premissa de evitar danos ao rendimento de hidrogênio, procure evitar o uso de reagentes caros (como soda cáustica) que possam se combinar fortemente com o CO, de forma a garantir a economia do processo.
Horário da postagem: 10 de dezembro de 2021
