การผลิตไฮโดรเจนจากก๊าซน้ำ

ในกระบวนการทางอุตสาหกรรมใดๆ ของการสร้างซินกาส การเชื่อมโยงที่จำเป็นในการใช้ความคืบหน้าของปฏิกิริยาการเปลี่ยนก๊าซของน้ำเพื่อเปลี่ยน CO เป็นไฮโดรเจน
ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาคายความร้อนที่ผันกลับได้ ยิ่งอุณหภูมิสูงเท่าใด การแปลงสมดุลที่สอดคล้องกันก็จะยิ่งลดลง ในเวลาเดียวกัน ปฏิกิริยานี้เป็นปฏิกิริยาตัวเร่งปฏิกิริยาทั่วไป เมื่อไม่มีตัวเร่งปฏิกิริยา จะทำปฏิกิริยาที่ 700 ได้ยาก เมื่อมีตัวเร่งปฏิกิริยา อุณหภูมิของปฏิกิริยาจะลดลงอย่างมาก เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนอุณหภูมิสูง อุณหภูมิปฏิกิริยาจะอยู่ที่ 300 ~ 500 ° C; เมื่อใช้ตัวเร่งปฏิกิริยาการเปลี่ยนอุณหภูมิต่ำ อุณหภูมิปฏิกิริยาจะอยู่ที่ 200-400 ° C (ตารางที่ 22) เนื่องจากปฏิกิริยาเป็นปฏิกิริยาไอโซโมเลกุล ความดันจึงไม่ส่งผลต่อสมดุลของปฏิกิริยา แต่การทำงานของแรงดันสามารถปรับปรุงความเข้มในการผลิตและอัตราการเกิดปฏิกิริยาได้
ในระยะเริ่มแรกของปฏิกิริยา กระบวนการอยู่ไกลจากขีดจำกัดสมดุลและถูกควบคุมโดยจลนศาสตร์ การเพิ่มอุณหภูมิสามารถปรับปรุงอัตราการเกิดปฏิกิริยาและปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการได้อย่างมาก ในระยะหลังของปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงของกระบวนการถูกจำกัดโดยสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ การแปลงสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ที่อุณหภูมิสูงค่อนข้างต่ำ ดังนั้นในระยะหลังของปฏิกิริยา ควรใช้การทำงานที่อุณหภูมิต่ำเพื่อปรับปรุงการแปลง CO คุณลักษณะทางอุณหพลศาสตร์และจลน์ศาสตร์ของกระบวนการกำหนดว่ากระบวนการแปลง CO ควรใช้การทำงานของอุณหภูมิที่แปรผันได้
ในระยะเริ่มแรกของปฏิกิริยา กระบวนการอยู่ไกลจากขีดจำกัดสมดุลและถูกควบคุมโดยจลนศาสตร์ การเพิ่มอุณหภูมิสามารถปรับปรุงอัตราการเกิดปฏิกิริยาและปรับปรุงประสิทธิภาพของกระบวนการได้อย่างมาก ในระยะหลังของปฏิกิริยา การเปลี่ยนแปลงของกระบวนการถูกจำกัดโดยสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ การแปลงสมดุลทางอุณหพลศาสตร์ที่อุณหภูมิสูงค่อนข้างต่ำ ดังนั้นในระยะหลังของปฏิกิริยา ควรใช้การทำงานที่อุณหภูมิต่ำเพื่อปรับปรุงการแปลง CO คุณลักษณะทางอุณหพลศาสตร์และจลน์ศาสตร์ของกระบวนการกำหนดว่ากระบวนการแปลง CO ควรใช้การทำงานของอุณหภูมิที่แปรผันได้
เนื่องจากข้อจำกัดของความสมดุลของปฏิกิริยา แม้ว่า CO จะถูกแปลงอย่างล้ำลึกหลังจากการแปลงก๊าซน้ำที่อุณหภูมิต่ำ แต่ปริมาณก็ยังคงอยู่ที่ประมาณ 1% ซึ่งไม่สามารถตอบสนองความต้องการการใช้งานของกระบวนการที่ตามมามากมาย ในอุตสาหกรรม มักจะถูกกำจัดออกไปโดยปฏิกิริยาเคมีบางอย่าง ปฏิกิริยาออกซิเดชันแบบเลือกสรรของ CO และ O2 เมื่อมีไฮโดรเจนจำนวนมากทำให้เกิด CO2 และไฮโดรเจนกับ O2 ก็ทำปฏิกิริยาได้ง่ายเช่นกัน ดังนั้นกระบวนการนี้จึงขึ้นอยู่กับอุณหภูมิของปฏิกิริยาและชนิดของตัวเร่งปฏิกิริยา [29301] อย่างเคร่งครัด
กระบวนการทางอุตสาหกรรมอีกประการหนึ่งคือการเติมไฮโดรเจนของ CO ด้วยไฮโดรเจนที่มีอยู่จำนวนมากบนตัวเร่งปฏิกิริยาที่มีนิกเกิลโดยตรงเพื่อผลิตมีเทน
หลังจากการเปลี่ยนรูปก๊าซน้ำและการกำจัด CO2 ส่วนประกอบหลักของก๊าซจะกลายเป็น H2 และ CO2 ในอุตสาหกรรมแอมโมเนียสังเคราะห์ จำเป็นต้องแยก CO2 ก่อน CO2 เหล่านี้สามารถทำปฏิกิริยากับแอมโมเนียที่เกิดจากไฮโดรเจนต่อไปได้ในส่วนถัดไปเพื่อสร้างแอมโมเนียมไบคาร์บอเนต แอมโมเนียมคาร์บอเนตหรือยูเรีย และปุ๋ยเคมีอื่นๆ เพื่อให้เกิดการใช้ CO2 ให้เกิดประโยชน์สูงสุด ในกระบวนการนี้ เทคโนโลยีการแยก CO2 และ H2 เป็นหลักเพื่อให้แน่ใจว่า CO2 สามารถนำไปใช้รีไซเคิลได้
สำหรับการใช้งานไฮโดรเจน เช่น เซลล์เชื้อเพลิงเมมเบรนโปรตอน จะใช้เฉพาะไฮโดรเจนแทนคาร์บอนไดออกไซด์ CO2 กลายเป็นการปล่อยก๊าซไร้ประโยชน์ ซึ่งอาจจำเป็นต้องรวมกับกระบวนการทำให้เป็นแร่อื่นๆ (เช่น การผลิตแคลเซียมคาร์บอเนตเกรดอาหาร)
อย่างไรก็ตาม ในทุกกระบวนการของการแยก CO2 การใช้เอมีนอินทรีย์หรือเมทานอลในการดูดซับ CO2 เป็นวิธีที่ดีกว่า โดยเฉพาะในกระบวนการดูดซับคาร์บอนไดออกไซด์ด้วยเมทานอลที่อุณหภูมิต่ำ ความสามารถในการละลายของก๊าซหลายชนิดจะสูงขึ้นที่อุณหภูมิต่ำ ความสามารถในการละลายของไฮโดรเจนเท่านั้นที่ไม่ได้ถูกจำกัดด้วยอุณหภูมิ และยิ่งอุณหภูมิต่ำลง ความสามารถในการละลายก็จะยิ่งต่ำลง มันแสดงให้เห็นการคัดเลือกที่ดีสำหรับการแยก H2
ในกระบวนการนำ CO2 กลับคืนมา เพื่อหลีกเลี่ยงความเสียหายต่อผลผลิตไฮโดรเจน พยายามหลีกเลี่ยงการใช้รีเอเจนต์ราคาแพง (เช่น โซดาไฟ) ที่สามารถรวมตัวกับ CO2 อย่างรุนแรง เพื่อให้มั่นใจถึงความประหยัดของกระบวนการ