Sentez gazı üretmeye yönelik herhangi bir endüstriyel proseste, CO'yu hidrojene dönüştürmek için su gazı kaydırma reaksiyonunun ilerleyişini kullanmak önemli bir bağlantıdır.
Bu reaksiyon geri dönüşümlü bir ekzotermik reaksiyondur. Sıcaklık ne kadar yüksek olursa karşılık gelen denge dönüşümü o kadar düşük olur. Aynı zamanda bu reaksiyon tipik bir katalitik reaksiyondur. Katalizör olmadığında 700°C'de reaksiyona girmek zordur. Katalizörün varlığında reaksiyon sıcaklığı büyük ölçüde düşer. Yüksek sıcaklık kaydırma katalizörü kullanıldığında reaksiyon sıcaklığı 300 ~ 500 ° C'dir; Düşük sıcaklık kaydırma katalizörü kullanıldığında reaksiyon sıcaklığı 200-400 °C'dir (tablo 22). Reaksiyon izomoleküler bir reaksiyon olduğu için basıncın reaksiyon dengesi üzerinde hiçbir etkisi yoktur, ancak basınç işlemi üretim yoğunluğunu ve reaksiyon hızını artırabilir.
Reaksiyonun ilk aşamasında süreç denge sınırından uzaktadır ve kinetik tarafından kontrol edilir. Sıcaklığın arttırılması reaksiyon hızını büyük ölçüde artırabilir ve proses verimliliğini artırabilir. Reaksiyonun daha sonraki aşamasında prosesin dönüşümü termodinamik denge ile sınırlıdır. Yüksek sıcaklıkta termodinamik denge dönüşümü nispeten düşüktür. Bu nedenle reaksiyonun sonraki aşamasında CO dönüşümünü iyileştirmek için düşük sıcaklıkta çalışma benimsenmelidir. Prosesin termodinamik ve kinetik özellikleri, CO dönüşüm prosesinin değişken sıcaklıkta çalışmayı benimsemesi gerektiğini belirler.
Reaksiyonun ilk aşamasında süreç denge sınırından uzaktadır ve kinetik tarafından kontrol edilir. Sıcaklığın arttırılması reaksiyon hızını büyük ölçüde artırabilir ve proses verimliliğini artırabilir. Reaksiyonun daha sonraki aşamasında prosesin dönüşümü termodinamik denge ile sınırlıdır. Yüksek sıcaklıkta termodinamik denge dönüşümü nispeten düşüktür. Bu nedenle reaksiyonun sonraki aşamasında CO dönüşümünü iyileştirmek için düşük sıcaklıkta çalışma benimsenmelidir. Prosesin termodinamik ve kinetik özellikleri, CO dönüşüm prosesinin değişken sıcaklıkta çalışmayı benimsemesi gerektiğini belirler.
Reaksiyon dengesinin kısıtlanması nedeniyle, CO düşük sıcaklıkta su gazı dönüşümünden sonra derin bir şekilde dönüştürülmesine rağmen içeriği hala %1 civarındadır ve bu da sonraki birçok prosesin kullanım gereksinimlerini karşılayamaz. Endüstride genellikle bazı kimyasal reaksiyonlarla giderilir. CO ve O2'nin büyük miktarda hidrojen varlığında seçici oksidasyonu CO2 üretir ve hidrojen ve O2'nin reaksiyona girmesi de kolaydır. Bu nedenle süreç kesinlikle reaksiyon sıcaklığına ve katalizör tipine bağlıdır [29301].
Bir başka sanayileşmiş süreç, metan üretmek için CO'nun büyük miktarda mevcut hidrojenle doğrudan nikel bazlı katalizör üzerinde hidrojenlenmesidir.
Suyun gaza dönüştürülmesi ve CO'nun uzaklaştırılmasından sonra gazın ana bileşenleri H2 ve CO2 olur. Sentetik amonyak endüstrisinde öncelikle CO2'nin ayrılması gerekir. Bu CO2, CO2'nin maksimum kullanımını gerçekleştirmek için amonyum bikarbonat, amonyum karbonat veya üre ve diğer kimyasal gübreleri üretmek üzere sonraki bölümde hidrojen tarafından üretilen amonyakla reaksiyona girmeye devam edebilir. Bu süreçte CO2 ve H2'yi ayırma teknolojisi esas olarak CO2'nin geri dönüştürülerek kullanılmasını sağlamak içindir.
Proton membranlı yakıt hücreleri gibi hidrojen uygulamalarında CO2 yerine yalnızca hidrojen kullanılır. CO2, diğer mineralizasyon işlemleriyle (gıdada kullanılabilir kalsiyum karbonat üretimi gibi) birleştirilmesi gerekebilecek gereksiz emisyonlar haline gelir.
Bununla birlikte, tüm CO2 ayırma proseslerinde, CO2'yi absorbe etmek için organik amin veya metanol kullanmak daha iyi bir yoldur. Özellikle CO2'nin düşük sıcaklıkta metanol tarafından emilmesi sürecinde birçok gazın çözünürlüğü düşük sıcaklıkta daha yüksek hale gelecektir. Yalnızca hidrojenin çözünürlüğü sıcaklıkla sınırlı değildir ve sıcaklık ne kadar düşük olursa çözünürlük de o kadar düşük olur. H2 ayrımı için iyi bir seçicilik gösterir.
CO2'nin geri kazanılması sürecinde, hidrojen veriminin zarar görmesini önlemek amacıyla, işlemin ekonomisini sağlamak için CO ile güçlü bir şekilde birleşebilen pahalı reaktiflerin (kostik soda gibi) kullanılmasından kaçınmaya çalışın.
Gönderim zamanı: 10 Aralık 2021
