Definicja i zastosowania gazu wodnego

anucha sirivisansuwan/Getty Images

Gaz wodny to paliwo do spalania zawierające tlenek węgla (CO) i wodór (H_dwa). Gaz wodny jest wytwarzany przez przepuszczanie parowy przegrzany węglowodory . W wyniku reakcji pary wodnej z węglowodorami powstaje gaz syntezowy. Reakcja konwersji gazu wodnego może być wykorzystana do obniżenia poziomu dwutlenku węgla i wzbogacenia zawartości wodoru, tworząc gaz wodny. Reakcja konwersji gazu wodnego to:

CO + HO_dwaO → CO_dwa+ H_dwa

Historia

Reakcja konwersji gazu wodnego została po raz pierwszy opisana w 1780 roku przez włoskiego fizyka Felice Fontanę. W 1828 roku w Anglii wytwarzano gaz wodny przez przedmuchiwanie parą rozgrzanego do białości koksu. W 1873 Thaddeus S.C. Lowe opatentował proces wykorzystujący reakcję konwersji gazu wodnego do wzbogacenia gazu wodorem. W procesie Lowe'a para pod ciśnieniem była wystrzeliwana nad rozżarzonym węglem, a ciepło utrzymywane było za pomocą kominów. Otrzymany gaz ochłodzono i przemyto przed użyciem. Proces Lowe'a doprowadził do powstania przemysłu gazowniczego i opracowania podobnych procesów dla innych gazów, takich jak proces Haber-Bosch do syntetyzować amoniak . Gdy amoniak stał się dostępny, przemysł chłodniczy rósł. Lowe posiadał patenty na maszyny do lodu i urządzenia zasilane gazowym wodorem.

Produkcja

Zasada produkcji gazu wodnego jest prosta. Para jest przetłaczana nad rozgrzanym do czerwoności lub rozgrzanym do białości paliwem węglowym, wywołując następującą reakcję:

H_dwaO + C → H_dwa+ CO (ΔH = +131 kJ/mol)

Ta reakcja jest endotermiczny (pochłania ciepło), więc ciepło musi być dodawane, aby je podtrzymać. Można to zrobić na dwa sposoby. Jednym z nich jest przełączanie się między parą a powietrzem spowodować spalanie trochę węgla (proces egzotermiczny):

O_dwa+ C → CO_dwa(ΔH = -393,5 kJ/mol)

Inną metodą jest użycie gazowego tlenu zamiast powietrza, co daje tlenek węgla zamiast dwutlenku węgla:

O_dwa+ 2 C → 2 CO (ΔH = -221 kJ/mol)

Różne formy gazu wodnego

Istnieją różne rodzaje gazu wodnego. Skład powstałego gazu zależy od procesu zastosowanego do jego wytworzenia:

Gaz reakcyjny konwersji gazu wodnego: Jest to nazwa nadana gazowi wodnemu wytworzonemu przy użyciu reakcji konwersji gazu wodnego w celu uzyskania czystego wodoru (lub przynajmniej wodoru wzbogaconego). Tlenek węgla z początkowej reakcji poddaje się reakcji z wodą w celu usunięcia dwutlenku węgla, pozostawiając jedynie gazowy wodór.Gaz półwodny: Gaz półwodny jest mieszaniną gazu wodnego i gazu generatorowego. Gaz wytwórczy to nazwa gazu opałowego pochodzącego z węgla lub koksu, w przeciwieństwie do gazu ziemnego. Gaz półwodny jest wytwarzany przez zbieranie gazu wytwarzanego podczas wymiany pary z powietrzem w celu spalania koksu w celu utrzymania wystarczająco wysokiej temperatury, aby podtrzymać reakcję z gazem wodnym.Gaz wodny z gaźnikiem: Gaz wodny z gaźnikiem jest wytwarzany w celu zwiększenia wartości energetycznej gazu wodnego, która jest zwykle niższa niż gazu węglowego. Gaz wodny jest gaźnikowy, przepuszczając go przez rozgrzaną retortę, która została spryskana olejem.

Zastosowania gazu wodnego

Gaz wodny stosowany w syntezie niektórych procesów przemysłowych:

• Do usuwania dwutlenku węgla z ogniw paliwowych.
• Reaguje z gazem generatorowym w celu uzyskania gazu opałowego.
• Jest stosowany w procesie Fischera-Tropscha.
• Służy do otrzymywania czystego wodoru do syntezy amoniaku.