Buhar dönüştürme

Kısmi oksidasyon, CO dönüşümü ve kömür malzemesi-dioksit emilimi ile buhar reformu
1) metan besleme, 2) su temini, 3) birincil dönüştürücü, 4) hava sağlama, 5) ikincil dönüştürücü, 6) katalizör, 7) kompresör , 8) yıkayıcı

Reformasyon buhar (teknik dilinde buhar reformasyon , İngilizce buharla reformasyon ) şu anda üretimi için en önemli endüstriyel ölçekli bir işlemdir : hidrojen , karbonlu yakıt ve su. Doğal gaz şu anda en önemli hammaddedir; prensip olarak hafif benzin , metanol , biyogaz veya biyokütle gibi birçok alifatik hidrokarbon başlangıç ​​malzemesi olarak uygundur . Buhar reformu endotermik bir reaksiyondurreaksiyona gerekli ısının sağlanması gerektiği. Hidrokarbonların eşzamanlı olarak kısmi oksidasyonu ile , proses aynı zamanda ototermal olarak da gerçekleştirilebilir. Verim (hidrojen doğal gaz), 60 ila% 70 civarındadır.

Tarih

Buhar reformunun gelişimi , 1920'lerde Haber-Bosch süreci için ucuz hidrojen kaynakları arayan Carl Bosch'a dayanıyor . İlk patent, bir nikel oksit katalizörü kullanarak metanı buharla reformdan geçirmeyi başaran IG Farben tarafından Georg Schiller'e verildi . IG Farben, Standard Oil of New Jersey'e bir lisans verdi. 1931 gibi erken bir tarihte şirket, Baton Rouge , Louisiana'daki fabrikasında buhar reformu yoluyla hidrojen üretmeye başladı . Doğal gazın buharla reformasyonu, 2014 yılında dünya çapında kullanılan hidrojenin yaklaşık yüzde 48'ini üretti ve bunun yüzde 60'ını Haber-Bosch süreci kullandı.

Tepkiler

Buharla dönüştürme, aşağıdaki denkleme göre çalışan bir alotermik işlemdir :

${\ displaystyle \ mathrm {CH_ {4 (g)} + H_ {2} O _ {(g)} \; \ rightleftharpoons \; CO _ {(g)} + 3 \ H_ {2 (g)}, \ \ Delta H = + 206 {,} 2kJ / mol}}$

( Metan + su buharı → karbon monoksit + hidrojen; endotermik )

Gerekli reaksiyon ısısı kısmi oksidasyon yoluyla uygulanabilir:

${\ displaystyle 2 \ \ mathrm {CH_ {4 (g)}} + \ mathrm {O_ {2 (g)}} \; \ rightleftharpoons \; 2 \ \ mathrm {CO _ {(g)}} +4 \ \ mathrm {H_ {2 (g)}} \ qquad {\ Delta H = -71 \ \ mathrm {kJ / mol}}}$

( Metan + oksijen → karbon monoksit + hidrojen; ekzotermik )

Hidrojen verimini artırmak için, ortaya çıkan karbon monoksit, karbon dioksite ve başka bir reaksiyon olan su-gaz kaydırma reaksiyonunda daha fazla hidrojene dönüştürülebilir .

${\ displaystyle \ mathrm {CO _ {(g)} + H_ {2} O _ {(g)} \; \ rightleftharpoons \; CO_ {2 (g)} + H_ {2 (g)}, \ \ \ \ Delta H = -41 {,} 2 \ kJ / mol}}$

(Su gazı kayma reaksiyonu; hafif ekzotermik)

Bunu yapmak için, sıcak su buharı, dönüştürülecek gazla (örneğin doğal gaz) veya buharlaştırılmış sıvı (örneğin hafif benzin) ile karıştırılır ve sabit enerji beslemeli heterojen bir katalizör üzerinden gaz fazına dönüştürülür .

Katılar

Odun, kanalizasyon çamuru veya belediye atıkları gibi karmaşık katılar buharlaştırılamadığı için, farklı koşullar altında yeniden düzenlenmeleri gerekir. Yeniden biçimlendirme , 250-300 bar, 400-550 ° C'de ve çok fazla su ile heterojen bir katalizör üzerinde süper kritik su kullanılarak gerçekleştirilir . Atık yakmada olduğu gibi, hava kirletici maddelerin oluşumu, bu aşırı koşullar altında pratik olarak önemsizdir.

Metanol dönüştürücüsü

İnternet linkleri

• Süreç şeması (SVG)
• Forschungszentrum Jülich GmbH - reform yapma hakkında bilgi

kabarma

1. ^ Anton Karle: Elektromobilite. Temel bilgiler ve pratik . Münih 2017, s. 40f.
2. ↑ Patent US2083795 : Hidrojen üretimi. Yayın tarihi 15 Haziran 1937 , buluş: Georg Schiller Gustav Wietzel. ‌
3. ↑ Vaclav Smil: Dünyayı Zenginleştirmek: Fritz Haber, Carl Bosch ve Dünya Gıda Üretiminin Dönüşümü. MIT Press, 2001, ISBN 978-0-262-69313-4 , s.242 .
4. ↑ Fangming Jin (Ed.): Hidrotermal Reaksiyonların Biyokütle Dönüşümüne Uygulanması. Springer, 2014, ISBN 978-3-642-54457-6 , s.221 .
5. ^ NW Johanson, MH Spritzer, GT Hong, WS Rickman: Süper kritik su kısmi oksidasyonu . İçinde: 2001 DOE Hidrojen Programı İncelemesinin Bildirileri . 2001 ( PDF ).