Prepararea co2 dioxid de carbon, reacție implicând CaCO3 h2o CH4

La scară industrială, principalele metode de fabricare de CO2 de dioxid de carbon sunt prepararea sa ca un produs secundar al reacției de conversie CH4 metan în H2 hidrogen, reacția de ardere (oxidare) a hidrocarburilor, descompunerea CaCO3 reacție de calcar în var CaO și H20 apă.

CO2 ca un produs secundar al aburului de reformare CH4 și alte hidrocarburi în H2 hidrogen

Hidrogen H2 necesită industrie, în primul rând pentru utilizarea în producția de amoniac (procedeul Haber, reacția catalitică a hidrogenului și azotului) NH3; Amoniacul este necesar pentru producerea de îngrășăminte minerale și acid azotic. Hidrogenul poate fi produsă în diferite moduri, inclusiv ecologiștilor preferate electroliza apei - dar, din păcate, în acest moment toate căile pentru a produce hidrogen, în plus față de reformarea hidrocarburilor, sunt pe scara de producție la scară largă este absolut justificată economic - dacă numai pentru producția de nici un exces de „libere“ electricitate. Prin urmare, metoda principală de producere a hidrogenului, în care dioxidul de proces de carbon este eliberat și este aburul de reformare a metanului, la o temperatură de 700. 1100 ° C și o presiune de 3. 25 bari, în prezența unui catalizator, abur reacționează cu metan H2O CH4 pentru sinteza izolare gaz (proces endoterm, adică există o absorbție de căldură):
CH4 + H2O (+ caldura) → CO + 3H2

În mod similar, aburul de reformare poate fi supus propan:
S3H8 + 3H2O (+ caldura) → 2CO + 7H2

De asemenea, etanol (alcool etilic)
C2H5OH + H2O (+ caldura) → 2CO + 4H2

Reformarea cu abur poate fi supus chiar benzină. În benzină conține mai mult de 100 de compuși chimici diferiți, sunt prezentate mai jos reacția de reformare a aburului de izooctan și toluen:
C8H18 + 8H2O (+ caldura) → 8CO + 17H2
C7H8 + 7H2O (+ caldura) → 7CO + 11H2

Astfel, în procesul de reformare a aburului a unui combustibil de hidrocarburi pentru a produce hidrogen și monoxid de carbon CO (monoxid de carbon). În următoarea etapă a procesului de producere a hidrogenului, monoxidului de carbon în prezența unui catalizator reacționat O oxigen se deplasează de la apă la gaz = CO este oxidat la CO2, H2 și hidrogen este eliberat sub formă liberă. Reacția este exotermă, este eliberat la circa 40.4 kJ / mol de căldură:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ căldură)

În condiții întreprinderile promyshlenenyh eliberate în timpul reformarea cu abur a hidrocarburilor, CO2 dioxid de carbon ușor de izolat și se colectează. Cu toate acestea, CO2, în acest caz, este un produs de nedorit, o eliberare simplă liberă în atmosferă, deși este acum calea predominantă de a scăpa de CO2, nu este de dorit din punct de vedere ecologic, iar unele întreprinderi practică mai multe metode de „avansate“, cum ar fi, de exemplu, injecție CO2 în zăcămintele de petrol cu ​​scădere de debit sau injectarea acestuia în ocean.

Prepararea CO2 la arderea de combustibil plin de hidrocarburi

La arderea, adică oxidarea unei cantități suficiente de oxigen din hidrocarburi, cum ar fi metan, propan, benzină, kerosen, motorină și colab., Dioxid de carbon format și în general apă. De exemplu, reacția CH4 combustie metan este după cum urmează:
CH4 + 2O2 → CO2 + 2H2O

CO2 ca un produs secundar de preparare H2 prin oxidarea parțială a combustibilului

Aproximativ 95% din hidrogenul produs industrial din lume este produsă mai sus metoda de reformare a aburului unui combustibil de hidrocarburi, în principal metan CH4 conținută în gazul natural. Mai mult decât atât reformarea cu abur a unui combustibil de hidrocarburi cu un randament relativ ridicat se poate produce hidrogen și metoda de oxidare parțială, atunci când metan și alte hidrocarburi reacționează cu insuficientă pentru arderea completă a combustibilului cantitatea de oxigen (rechemare că în procesul de ardere completă, descris pe scurt chiar deasupra, se transformă carbon gaz CO2 și H20 apă). Atunci când se aplică mai puțin decât cantitatea stoechiometrică de oxigen, produșii de reacție sunt de preferință H2 hidrogen și monoxid de carbon, de asemenea, cunoscut sub numele de monoxid de carbon CO; obținut în cantități mici și gaz CO2 ugleksily și alte substanțe. Ca de obicei, în practică, acest proces nu este efectuată cu oxigen purificat, aerul și apoi atât de intrare și ieșire proces este azot disponibil, care nu participă la reacție.

oxidare parțială este un proces exoterm, adică căldura este eliberată prin reacția. oxidare parțială, în general, are loc mult mai rapid decât un reformator de abur, și necesită un volum mai mic al reactorului. Așa cum este ilustrat prin următoarele reacții, oxidarea parțială produce inițial hidrogen mai puțin per unitate de combustibil decât este obținută în procesul de reformare a aburului.

Reacția de oxidare parțială a CH4 metan:
CH4 + ½O2 → CO + H2 (+ căldură)

Etil C2H5OH alcool:
C2 H5 OH + ½O2 → 2CO + 3H2 (+ căldură)

Oxidarea parțială a benzinei, de exemplu, izooctan și toluen la mai mult de o sută de compuși chimici prezenți în benzină:
C8 H18 + 4O2 → 8CO + 9H2 (+ căldură)
C7 H18 + 3½O2 → 7CO + 4H2 (+ căldură)

Pentru a transforma CO in dioxid de carbon și hidrogen suplimentar este utilizat în descrierea deja menționată reformarea cu abur a gazului de reacție proces oxigen → schimbare a apei:
CO + H2O → CO2 + H2 (+ cantitate mică de căldură)

CO2 la fermentarea zahărului

În producția de băuturi alcoolice și produse de panificație din aluat cu, fermentarea zaharurilor utilizate. - glucoză, fructoză, zaharoză, etc., pentru a forma C2H5OH alcool etilic și dioxid de carbon CO2. De exemplu, o reacție de fermentare a glucozei C6H12O6 este următoarea:
C6 H12 O6 → 2C2 H5 OH + 2CO2

Echipament de producere de CO2, realizate în compania Wittemann

În producția de băuturi alcoolice alcool obținut este de dorit și s-ar putea spune chiar, produsul de reacție necesară de fermentare. Dioxidul de carbon este uneori evacuate în atmosferă și, uneori, reținute în băutură pentru carbonatarea sale. În procesul de luare a pâinii, totul se întâmplă invers: CO2 este necesară pentru formarea de bule, care cauzează creșterea aluatului, iar alcoolul etilic este aproape complet se evaporă în timpul coacerii.

Multe companii, în special Distilleries pentru care CO2 este absolut produs secundar inutile stabilit colectarea și vânzarea acesteia. Gazul din rezervoarele de fermentare prin alimentat în instalație de dioxid de carbon capcane cu alcool în care CO2 purificat lichefiat și turnat în canistre. De fapt, asta e distilerii sunt în multe părți ale principalilor furnizori de dioxid de carbon - și pentru mulți dintre ei, vânzarea de dioxid de carbon nu este ultima sursă de venit.

Există o întreagă ramură de echipamente de producție pentru separarea dioxidului de carbon pur în fabrici de bere și distilerii (Huppmann / GEA Brewery, Wittemann și colab.), Precum și producția sa directă dintr-un combustibil de hidrocarburi. distribuitorii de gaze, cum ar fi Air Products and Air Liquide, de asemenea, realizată prin eliberarea stațiile de CO2 și purificarea ulterioară a acestuia, la lichefiere umplerea în cilindri.

CO2 în producția de var nestins CaO CaCO3

Procesul de fabricație este utilizat pe scară largă nestins CaO are, de asemenea, ca un produs secundar al reacției de dioxid de carbon. descompunerea CaCO3 este reacția endotermă care necesită o temperatură de aproximativ + 850 ° C, și este după cum urmează:
CaCO3 → CaO + CO2

Dacă var (sau alt carbonat de metal) reacționează cu un acid, apoi, ca unul dintre produșii de reacție eliberat uglekisota H2CO3. De exemplu, acidul clorhidric HCI reacționează cu calcar (carbonat de calciu) CaCO3 urmează:
2HCl + CaCO3 → CaCl2 + H2 CO3

acidul carbonic este foarte instabil și rapid în condiții atmosferice se descompune CO2 și apă H2O.