Trong bất kỳ quy trình công nghiệp nào tạo ra khí tổng hợp, điều quan trọng là sử dụng tiến trình của phản ứng dịch chuyển khí nước để chuyển CO thành hydro.
Phản ứng này là phản ứng tỏa nhiệt thuận nghịch. Nhiệt độ càng cao thì độ chuyển hóa cân bằng tương ứng càng thấp. Đồng thời, phản ứng này là phản ứng xúc tác điển hình. Khi không có chất xúc tác thì khó phản ứng ở nhiệt độ 700. Khi có chất xúc tác, nhiệt độ phản ứng giảm đi rất nhiều. Khi sử dụng chất xúc tác dịch chuyển nhiệt độ cao, nhiệt độ phản ứng là 300 ~ 500 ° C; Khi sử dụng chất xúc tác dịch chuyển nhiệt độ thấp, nhiệt độ phản ứng là 200-400 ° C (bảng 22). Bởi vì phản ứng là phản ứng đẳng phân tử, áp suất không ảnh hưởng đến trạng thái cân bằng phản ứng, nhưng hoạt động áp suất có thể cải thiện cường độ sản xuất và tốc độ phản ứng.
Ở giai đoạn đầu của phản ứng, quá trình ở xa giới hạn cân bằng và được kiểm soát bởi động học. Tăng nhiệt độ có thể cải thiện đáng kể tốc độ phản ứng và nâng cao hiệu quả quá trình. Ở giai đoạn sau của phản ứng, sự chuyển hóa của quá trình bị giới hạn bởi trạng thái cân bằng nhiệt động. Sự chuyển đổi cân bằng nhiệt động ở nhiệt độ cao tương đối thấp. Do đó, trong giai đoạn sau của phản ứng, nên áp dụng vận hành ở nhiệt độ thấp để cải thiện quá trình chuyển đổi CO. Các đặc tính nhiệt động và động học của quá trình xác định rằng quá trình chuyển đổi CO nên áp dụng hoạt động ở nhiệt độ thay đổi.
Ở giai đoạn đầu của phản ứng, quá trình ở xa giới hạn cân bằng và được kiểm soát bởi động học. Tăng nhiệt độ có thể cải thiện đáng kể tốc độ phản ứng và nâng cao hiệu quả quá trình. Ở giai đoạn sau của phản ứng, sự chuyển hóa của quá trình bị giới hạn bởi trạng thái cân bằng nhiệt động. Sự chuyển đổi cân bằng nhiệt động ở nhiệt độ cao tương đối thấp. Do đó, trong giai đoạn sau của phản ứng, nên áp dụng vận hành ở nhiệt độ thấp để cải thiện quá trình chuyển đổi CO. Các đặc tính nhiệt động và động học của quá trình xác định rằng quá trình chuyển đổi CO nên áp dụng hoạt động ở nhiệt độ thay đổi.
Do hạn chế của cân bằng phản ứng, mặc dù CO được chuyển hóa sâu sau khi chuyển đổi khí nước ở nhiệt độ thấp nhưng hàm lượng của nó vẫn khoảng 1%, không thể đáp ứng yêu cầu sử dụng của nhiều quy trình tiếp theo. Trong công nghiệp, nó thường được loại bỏ bằng một số phản ứng hóa học. Quá trình oxy hóa chọn lọc CO và O2 với sự có mặt của một lượng lớn hydro sẽ tạo ra CO2, hydro và O2 cũng dễ phản ứng. Do đó, quá trình này phụ thuộc hoàn toàn vào nhiệt độ phản ứng và loại chất xúc tác [29301].
Một quy trình công nghiệp hóa khác là quá trình hydro hóa CO với một lượng lớn hydro hiện có trực tiếp trên chất xúc tác gốc niken để tạo ra khí mê-tan.
Sau khi chuyển đổi khí nước và loại bỏ CO, thành phần chính của khí trở thành H2 và CO2. Trong ngành công nghiệp amoniac tổng hợp, CO2 cần được tách ra trước tiên. Những CO2 này có thể tiếp tục phản ứng với amoniac do hydro tạo ra trong phần tiếp theo để tạo ra amoni bicarbonate, amoni cacbonat hoặc urê và các loại phân bón hóa học khác để tận dụng tối đa CO2. Trong quá trình này, công nghệ tách CO2 và H2 chủ yếu nhằm đảm bảo CO2 có thể được tái chế sử dụng.
Đối với các ứng dụng hydro như pin nhiên liệu màng proton, chỉ sử dụng hydro thay vì CO2. CO2 trở thành khí thải vô dụng, có thể cần phải kết hợp với các quá trình khoáng hóa khác (chẳng hạn như sản xuất canxi cacbonat cấp thực phẩm).
Tuy nhiên, trong tất cả các quá trình tách CO2, sử dụng amin hữu cơ hoặc metanol để hấp thụ CO2 sẽ tốt hơn. Đặc biệt trong quá trình hấp thụ CO2 bằng metanol ở nhiệt độ thấp, độ hòa tan của nhiều chất khí sẽ cao hơn ở nhiệt độ thấp. Chỉ có độ hòa tan của hydro là không bị giới hạn bởi nhiệt độ, nhiệt độ càng thấp thì độ hòa tan càng thấp. Nó cho thấy tính chọn lọc tốt để tách H2.
Trong quá trình thu hồi CO2, trên cơ sở tránh làm hỏng sản lượng hydro, cố gắng tránh sử dụng các thuốc thử đắt tiền (như xút) có thể kết hợp mạnh với CO, để đảm bảo tính kinh tế của quá trình.
Thời gian đăng: Dec-10-2021
