În orice proces industrial de generare a gazului de sinteză, este o legătură esențială utilizarea progresului reacției de schimbare a gazului de apă pentru a converti CO în hidrogen.
Această reacție este o reacție exotermă reversibilă. Cu cât temperatura este mai mare, cu atât conversia de echilibru corespunzătoare este mai mică. În același timp, această reacție este o reacție catalitică tipică. Când nu există catalizator, este dificil să reacționeze la 700°C. În prezența catalizatorului, temperatura de reacție este mult redusă. Când se utilizează catalizator de schimbare a temperaturii ridicate, temperatura de reacție este de 300 ~ 500 ° C; Când se utilizează catalizatorul cu schimbare de temperatură joasă, temperatura de reacție este de 200-400 ° C (tabelul 22). Deoarece reacția este o reacție izomoleculară, presiunea nu are niciun efect asupra echilibrului reacției, dar operația de presiune poate îmbunătăți intensitatea producției și viteza de reacție.
În stadiul inițial al reacției, procesul este departe de limita de echilibru și este controlat de cinetică. Creșterea temperaturii poate îmbunătăți considerabil viteza de reacție și poate îmbunătăți eficiența procesului. În etapa ulterioară a reacției, conversia procesului este limitată de echilibrul termodinamic. Conversia echilibrului termodinamic la temperatură ridicată este relativ scăzută. Prin urmare, în etapa ulterioară a reacției, ar trebui adoptată funcționarea la temperatură joasă pentru a îmbunătăți conversia CO. Caracteristicile termodinamice și cinetice ale procesului determină ca procesul de conversie a CO să adopte funcționarea la temperatură variabilă.
În stadiul inițial al reacției, procesul este departe de limita de echilibru și este controlat de cinetică. Creșterea temperaturii poate îmbunătăți considerabil viteza de reacție și poate îmbunătăți eficiența procesului. În etapa ulterioară a reacției, conversia procesului este limitată de echilibrul termodinamic. Conversia echilibrului termodinamic la temperatură ridicată este relativ scăzută. Prin urmare, în etapa ulterioară a reacției, ar trebui adoptată funcționarea la temperatură joasă pentru a îmbunătăți conversia CO. Caracteristicile termodinamice și cinetice ale procesului determină ca procesul de conversie a CO să adopte funcționarea la temperatură variabilă.
Datorită restricției echilibrului de reacție, deși CO este convertit profund după conversia gazului de apă la temperatură joasă, conținutul său este încă de aproximativ 1%, ceea ce nu poate îndeplini cerințele de utilizare ale multor procese ulterioare. În industrie, este de obicei îndepărtat prin unele reacții chimice. Oxidarea selectivă a CO și O2 în prezența unei cantități mari de hidrogen generează CO2, iar hidrogenul și O2 sunt, de asemenea, ușor de reacționat. Prin urmare, procesul depinde strict de temperatura de reacție și de tipul de catalizator [29301].
Un alt proces industrializat este hidrogenarea CO cu o cantitate mare de hidrogen existent direct pe catalizator pe bază de nichel pentru a produce metan.
După transformarea gazului de apă și îndepărtarea CO, principalele componente ale gazului devin H2 și CO2. În industria amoniacului sintetic, CO2 trebuie separat mai întâi. Acest CO2 poate continua să reacționeze cu amoniacul generat de hidrogen în secțiunea ulterioară pentru a genera bicarbonat de amoniu, carbonat de amoniu sau uree și alte îngrășăminte chimice pentru a realiza utilizarea maximă a CO2. În acest proces, tehnologia de separare a CO2 și H2 este în principal pentru a se asigura că CO2 poate fi reciclat.
Pentru aplicații cu hidrogen, cum ar fi celulele de combustie cu membrană cu protoni, se folosește doar hidrogen în loc de CO2. CO2 devine emisii inutile, care poate fi necesar să fie combinate cu alte procese de mineralizare (cum ar fi producția de carbonat de calciu de calitate alimentară).
Cu toate acestea, în toate procesele de separare a CO2, este o modalitate mai bună de a folosi amine organice sau metanol pentru a absorbi CO2. În special în procesul de absorbție a CO2 de către metanol la temperatură scăzută, solubilitatea multor gaze va deveni mai mare la temperatură scăzută. Doar solubilitatea hidrogenului nu este limitată de temperatură, iar cu cât temperatura este mai mică, cu atât solubilitatea este mai mică. Prezintă o selectivitate bună pentru separarea H2.
În procesul de recuperare a CO2, pe premisa de a evita deteriorarea randamentului hidrogenului, încercați să evitați utilizarea de reactivi scumpi (cum ar fi soda caustică) care se pot combina puternic cu CO, astfel încât să se asigure economia procesului.
Ora postării: 10-12-2021
