نصائح

تعريف غازات الماء واستخداماتها

تعريف غازات الماء واستخداماتها

غاز الماء هو وقود احتراق يحتوي على أول أكسيد الكربون (CO) وغاز الهيدروجين (H2). يتكون غاز الماء عن طريق تمرير البخار فوق الهيدروكربونات الساخنة. التفاعل بين البخار والهيدروكربونات ينتج غاز اصطناعي. يمكن استخدام تفاعل تحويل الماء إلى الغاز لتقليل مستويات ثاني أكسيد الكربون وإثراء محتوى الهيدروجين ، مما يجعل غاز الماء. رد فعل التحول للغاز المائي هو:

CO + H2O → CO2 + ح2

التاريخ

تم وصف رد فعل تحويل الماء إلى الغاز لأول مرة في عام 1780 من قبل الفيزيائي الإيطالي فيليس فونتانا. في عام 1828 ، تم إنتاج غاز الماء في إنجلترا عن طريق نفخ البخار عبر فحم الكوك الساخن. في عام 1873 ، حصلت Thaddeus S.C. Lowe على براءة اختراع لعملية استخدمت تفاعل تحويل الماء إلى الماء لإثراء الغاز بالهيدروجين. في عملية لوي ، تم إطلاق البخار المضغوط على الفحم الحار ، مع الحفاظ على الحرارة باستخدام المداخن. تم تبريد وغسل الغاز الناتج قبل الاستخدام. أدت عملية لوي إلى نهوض صناعة تصنيع الغاز وتطوير عمليات مماثلة للغازات الأخرى ، مثل عملية هابر بوش لتركيب الأمونيا. عندما أصبحت الأمونيا متاحة ، ارتفعت صناعة التبريد. حصل لوي على براءات اختراع لآلات الثلج والأجهزة التي تعمل على غاز الهيدروجين.

إنتاج

مبدأ إنتاج غاز الماء واضح ومباشر. يتم ضغط البخار على الوقود الذي يعمل بالكربون الحار أو الأبيض الحار ، مما ينتج عنه التفاعل التالي:

H2O + C → H2 + CO (ΔH = +131 كيلو جول / مول)

هذا التفاعل ماص للحرارة (يمتص الحرارة) ، لذلك يجب إضافة الحرارة للحفاظ عليه. هناك طريقتان يتم ذلك. أحدها هو التبديل بين البخار والهواء لإحداث احتراق لبعض الكربون (عملية طاردة للحرارة):

O2 + C → CO2 (ΔH = 3393.5 kJ / mol)

الطريقة الأخرى هي استخدام غاز الأكسجين بدلاً من الهواء ، والذي ينتج أول أكسيد الكربون بدلاً من ثاني أكسيد الكربون:

O2 + 2 C → 2 CO (ΔH = −221 kJ / mol)

أشكال مختلفة من غاز الماء

هناك أنواع مختلفة من غاز الماء. يعتمد تكوين الغاز الناتج على العملية المستخدمة لصنعه:

  • غازات الماء: هذا هو الاسم الذي يطلق على غاز الماء المصنوع باستخدام تفاعل تحول الماء للغاز للحصول على الهيدروجين النقي (أو على الأقل الهيدروجين المخصب). يتم تفاعل أول أكسيد الكربون الناتج عن التفاعل الأولي مع الماء لإزالة ثاني أكسيد الكربون ، تاركًا فقط غاز الهيدروجين.
  • غاز نصف الماء: غاز نصف الماء عبارة عن مزيج من غاز الماء والغاز المنتج. غاز المنتج هو اسم غاز الوقود المشتق من الفحم أو فحم الكوك ، على عكس الغاز الطبيعي. يتكون الغاز شبه المائي من خلال جمع الغاز المنتج عندما يتم تناوب البخار مع الهواء لحرق فحم الكوك للحفاظ على درجة حرارة عالية بما يكفي للحفاظ على تفاعل غاز الماء.
  • غاز الماء المكربن: يتم إنتاج غاز الماء المكربن ​​لتعزيز قيمة الطاقة لغاز الماء ، والذي هو عادة أقل من غاز الفحم. غاز الماء مكربن ​​بتمريره خلال معجون ساخن تم رشه بالزيت.

استخدامات غاز الماء

غاز الماء المستخدم في تخليق بعض العمليات الصناعية:

  • لإزالة ثاني أكسيد الكربون من خلايا الوقود.
  • يتفاعل مع منتج الغاز لصنع غاز الوقود.
  • يتم استخدامه في عملية فيشر تروبش.
  • يتم استخدامه للحصول على الهيدروجين النقي لتوليف الأمونيا.