Wybrane technologie konwersji tlenku węgla parą wodną

• Autorzy: Bigda J. , Czardybon A. , Kostrzewa E. , Grabski A.

Warianty tytułu

EN

Selected Water Gas Shift technologies

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Reakcja konwersji tlenku węgla parą wodną (WGS) jest przemysłowo wykorzystywana od końca XIX wieku. Ponowne nią zainteresowanie związane jest ze wzrostem zapotrzebowania na wodór, który wykorzystywany jest zarówno jako paliwo, jak i substrat w syntezie chemicznej (m.in. produkcja amoniaku i metanolu). Reakcja ta wykorzystywana jest do komponowania pożądanego, ze względu na jego dalsze wykorzystanie, składu gazu syntezowego – korekta udziału kluczowych składników gazu: CO, CO₂, H₂ i H₂O. Proces konwersji tlenku węgla jest istotny również ze względu na fakt przekształcenia formy występowania pierwiastka węgla w gazie syntezowym z CO na CO₂, który to związek można następnie wydzielić ze strumienia gazu w procesach usuwania składników kwaśnych. Proces konwersji CO znajduje szerokie zastosowanie, a w zależności od przeznaczenia produkowanego gazu stosuje się różne jego konfiguracje. W artykule przedstawiono przegląd technologii konwersji tlenku węgla parą wodną przede wszystkim w kontekście ich wykorzystania do uzdatniania gazu syntezowego generowanego w procesie zgazowania. Celem artykułu jest również pokazanie ewolucji technologii konwersji tlenku węgla od rozwiązań klasycznych po eksperymentalne. Zostaną omówione następujące technologie: jednostopniowa konwersja, dwustopniowa konwersja, konwersja z równoczesnym usuwaniem jednego z produktów reakcji (H₂ lub CO₂) oraz konwersja CO powiązana z wychwytem CO₂. Te ostatnie technologie zaliczyć można do tzw. hybrydowych, które realizowane są w nowoczesnych reaktorach wielofunkcyjnych. W opinii autorów największy rozwój technologii konwersji CO nastąpi właśnie w dziedzinie reaktorów wielofunkcyjnych.

EN

The water-gas-shift reaction (WGS) has been industrially used since the XIX century. Renewed interest in it is associated with increased demand for hydrogen, which is used both as a fuel and as a substrate in chemical synthesis (e.g. ammonia and methanol production). This reaction is used to obtain the desired synthesis gas composition for specific application – to correct participation of key gas components such as: CO, CO₂, H₂ and H₂O. The water-gas-shift reaction is also important due to the fact of changing of the carbon form in syngas from CO to CO₂. Carbon dioxide can be easy isolated from gas mixture using Acid Gas Removal (AGR) process. The process of CO conversion is widely used and can be implemented in different configurations depending on the gas destination. The article presents an overview of WGS technology primarily in terms of their use for the treatment of synthesis gas generated during gasification process. The purpose of this article is also to show the evolution of WGS technology from classical to experimental solutions. The following technologies: single-stage conversion, two-stage conversion, conversion with one of the reaction product removing and CO conversion associated with CO₂ capture will be presented. These latter technologies can be classified as hybrid methods which are carried out in modern multi-functional reactors. In the authors' opinion, the biggest development of WHS technologies will be take place in the sphere of multifunctional reactors.

Słowa kluczowe

PL

konwersja tlenku węgla para wodną; produkcja wodoru

EN

water gas shift reaction; hydrogen production

• Wydawca: Wydawnictwo Górnicze Sp. z o.o.
• Czasopismo: Karbo
• Rocznik: 2015
• Tom: Nr 3
• Strony: 90--93
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys.

Twórcy

autor

Bigda J.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Czardybon A.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Kostrzewa E.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

autor

Grabski A.

• Instytut Chemicznej Przeróbki Węgla, Zabrze

Bibliografia

• 1. Mond L., Langer C., 1888, British Patent 12608.
• 2. Bosch C., Wild W., 1914. Canadian Patent 153 379.
• 3. Mendes D., Mendes A., Madeira L.M., Iulianelli A., Sousa J.M., Basile A., The water-gas shift reaction: from conventional catalytic systems to Pd-based membrane reactors—a review. Asia-Pac. J. Chem. Eng., 2010, 5, s. 111. DOI: 10.1002/apj.364.
• 4. Li., Y., Fu., Q., Flytzani-Stephanopoulos M., Low-temperature water-gas shift reaction over Cu- and Ni-loaded cerium oxide catalysts. Applied Catalysis B: Environmental, 2000, 27, s. 179. DOI: 10.1016/S0926-3373(00)00147-8.
• 5. Smith R.J., Loganathan M., Shantha M.S., International Journal of Chemical Reactor Engineering, 2010, 8, Review R4. DOI: 10.2202/1542-6580.2238.
• 6. Grol E., Yang W-Ch., Evaluation of alternate water gas shift configurations for IGCC Systems. Raport DOE/NETL-401/080509, 2009.
• 7. Hla S.S., Sun Y., Duffy G.J., Morpeth L.D., Ilyushechkin A., Cousins A., Roberts D.G., Edwards J.H., Kinetics of the water-gas shift reaction over a La0.7Ce0.2FeO3 perovskite-like catalyst using simulated coal-derived syngas at high temperature. International Journal of Hydrogen Energy, 2011, 36, 518-527. DOI:10.1016/j.ijhydene.2010.10.015
• 9. Du X., Gao D., Yuan Z., Liu N., Zhang C., Wang S., Monolithic Pt/Ce0.8Zr0.2O2 /cordierite catalysts for low temperature water gas shift reaction in the real reformate. International Journal of Hydrogen Energy, 2008, 33, 14, 3710-3718. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2008.04.041
• 10. Ruettinger W., Ilinich O., Farrauto R.J., A new generation of water gas shift catalysts for fuel cell applications. Journal of Power Sources, 2003, 118, 1-2, 61-65. DOI: 10.1016/S0378-7753(03)00062-4
• 11. Chiesa P., Consonni S., Kreutz T., Williams R., Co-production of hydrogen, electricity and CO2 from coal with commercially ready technology. Part A: Performance and emissions. International Journal of Hydrogen Energy, 2005, 30, s. 747. DOI: 10.1016/j.ijhydene.2004.08.002
• 12. Pruschek R., Gottlicher G., Concepts of CO2 removal from fossil fuel-bassed power generation systems. Research program with a financial contribution from European Commission. 1996.
• 13. Ramkumar, S., Fan L.-S., 2013, Patent US8496909.
• 14. Flytzani-Stephanopoulos M., Qi X., Kronewitter S., Water-gas-shift with integrated hydrogen separation process. Final report. Tufts University, Department of Chemical and Biological Engineering, 2004.
• 15. Gandia L.M., Arzamendi G., Dieguez P.M., Renewable Hydrogen Technologies: Production, Purification, Storage, Application and Safety, 1st Edition, Elsevier, 2013.
• 16. Bigda J., Chmielniak T., Czardybon A., Kostrzewa E., Babiński P., Oczyszczanie gazu procesowego ze zgazowania węgla – kierunki rozwoju technologicznego. Karbo, 2013, nr 1, s. 65.
• 17. Molga E., Cherbański R., Zintegrowany proces produkcji wodoru przez konwersję metanu parą wodną z równoczesną sorpcją CO2. Inżynieria i Aparatura Chemiczna, 2010, 49, 3, s. 73.

Uwagi

Błędna numeracja w bibliografii.