خصائص واستخدام محفزات تحول درجة الحرارة في إنتاج الهيدروجين

نظرا لأن حوالي 13٪ من ثاني أكسيد الكربون موجود في غاز التحويل الذي تم الحصول عليه بواسطة غاز التحويل المحول ببخار ماء النفثا ، فيجب إزالته قدر الإمكان. يمكن أن ينتج التفاعل مع ثاني أكسيد الكربون وبخار الماء H و CO ، الذي لا يزيل ثاني أكسيد الكربون فحسب ، بل ينتج أيضا كمية متساوية من H2 ، وهي عملية تسمى تحويل ثاني أكسيد الكربون. يطلق على العامل الحفاز المستخدم في عملية التحويل هذه اسم محفز التحول ، ووفقا لدرجة حرارة المحفز ، يمكن تقسيم محفز التحويل إلى محفز إزاحة درجة حرارة متوسطة ومحفز إزاحة درجة حرارة منخفضة ، يشار إليهما باسم محفز التغيير المتوسط ومحفز التغيير المنخفض.

1.1 المكونات الكيميائية الرئيسية وأدوارها

في بداية هذا القرن ، بدأت مصانع الأمونيا في إنتاج H بواسطة تفاعل تحويل ثاني أكسيد الكربون ، وكانت المكونات الرئيسية للمحفز في ذلك الوقت تحتوي على أكاسيد الحديد والكروم. حتى الآن ، لا تزال أكاسيد الحديد والكروم مكونات لا غنى عنها في جميع محفزات التحول في درجات الحرارة الصناعية المحلية والأجنبية.

وقد أظهرت الأعمال البحثية أن الحديد; 0 ، السطح هو السطح النشط لتفاعل تحويل ثاني أكسيد الكربون ، Cr ؛ O; مع الحديد ؛ 0. يلعب تكوين جسم ji دور المحفز المساعد الهيكلي. Cr ، O لا يغير Fe ؛ النشاط المحدد لسطح O4 ، ولكن يمكن أن يزيد بشكل كبير من Fe ؛ O ، الاستقرار الحراري

CR3 يمكن أن تحل محل FE فقط ؛ O ، كمية معينة من Fe3 ، أي Cr في FeO ، لا يوجد سوى "قابلية ذوبان" معينة ، بخلاف هذا المقدار ، تظهر مرحلة Cr ، 0 منفصلة. بسبب CrO. هناك نشاط ضئيل ضد تفاعل تحويل ثاني أكسيد الكربون إذا كان مغطى بالحديد ؛ O ، بدلا من تكوين محلول صلب على السطح ، فإنه سيقلل من نشاط الجسم.

تحتوي المحفزات الصناعية شائعة الاستخدام على CrO. عادة ما بين 5-13 ٪ ، لا يزيد عن 14 ٪. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إيلاء الاهتمام الكامل لطريقة التحضير في إعداد المحفز ، بحيث لا يوجد Cr ، O صغير في المحفز ؛ المرحلة الفردية ، عملية الحد من المحفز ، يجب أن تولي اهتماما لهذه المشكلة.

تحتوي معظم المحفزات على كمية صغيرة من K ، O (أقل من 1٪) ، مما يحسن النشاط والاستقرار الحراري ، لكن الآلية لا تزال غير واضحة. في ظل الظروف الصناعية ، يوجد بالفعل في شكل K ، S ، لأن جميع مصانع الأمونيا تحتوي على HS في الغاز الذي يدخل المفاعل المتوسط ، فقط بالكمية ، وبعض المحفزات تحتوي على بعض المركبات المعدنية الأساسية ، وخاصة أكاسيد المغنيسيوم أو الكالسيوم أو SrBa أو الكربونات. تحتوي أنواع B104 و B106 المبكرة في الصين على مركبات MgCa ، ومقاومتها للكبريتيد واستقرارها الحراري أفضل قليلا من محفزات Fe-Cr البسيطة. ومع ذلك ، نظرا لطاقة التنشيط العالية للتفاعل (قد تشكل جزءا من هيكل MgFe.Oa) ، فإن النشاط أقل من 350 درجة مئوية منخفض ، وعادة ما يمكن تشغيله فقط فوق 360 درجة مئوية ، ومعدل التحويل عند درجة حرارة عالية محدود بالتوازن الديناميكي الحراري ، مما يتطلب نسبة بخار ماء / ألف غاز أعلى (عادة ما تكون أكبر من 1) ، واستهلاك أعلى للطاقة ، لذلك يتم استبداله تدريجيا بأنواع أخرى من المحفزات. في الوقت الحاضر ، تتمتع بعض المحفزات مع MoS في الصين بمقاومة جيدة للكبريت.