सोरशन वर्धित जल गैस शिफ्ट
सोरशन एन्हांस्ड वॉटर गैस शिफ्ट (एसईडब्ल्यूजीएस) एक ऐसी तकनीक है जो एसईडब्ल्यूजीएस रिएक्टर को खिलाए गए सिनगैस से हाइड्रोजन समृद्ध धारा उत्पन्न करने के लिए जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया (डब्ल्यूजीएस) के साथ पूर्व-दहन कार्बन कैप्चर और संचयन प्रक्रिया को जोड़ती है।[1]
निम्नलिखित रासायनिक प्रतिक्रिया के अनुसार जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया कार्बन मोनोआक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड में परिवर्तित करती है:
- CO + H2O ⇌ CO2 + H2
जबकि कार्बन डाइऑक्साइड को सोखने की प्रक्रिया के माध्यम से ग्रहण और हटा दिया जाता है[1]
इन-सीटू CO2 सोखना और निष्कासन जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया को दाहिनी ओर स्थानांतरित कर देता है, जिससे CO पूरी तरह से परिवर्तित हो जाता है और उच्च दबाव हाइड्रोजन का उत्पादन अधिकतम हो जाता है।[1]
21वीं सदी के दूसरे दशक की प्रारंभ से ही इस तकनीक ने ध्यान आकर्षित करना प्रारंभ कर दिया है, क्योंकि यह कार्बन कैप्चर पारंपरिक प्रौद्योगिकियों पर लाभ दिखाता है और क्योंकि हाइड्रोजन को भविष्य का ऊर्जा वाहक माना जाता है।[2][3]
प्रक्रिया
एसईडब्ल्यूजीएस तकनीक एक ठोस पदार्थ पर कार्बन डाइऑक्साइड के सोखने के साथ जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया का संयोजन है। सामान्य तापमान और दबाव रेंज 350-550 डिग्री सेल्सियस और 20-30 बार हैं। एसईडब्ल्यूजीएस रिएक्टरों की इनलेट गैस समान्यत: हाइड्रोजन CO और CO2 का मिश्रण होती है, जहाँ CO को CO2 में परिवर्तित करने के लिए भाप डाली जाती है।[4]
CO2 के माध्यम से प्रतिक्रिया संतुलन को स्थानांतरित करके कार्बन मोनोऑक्साइड का कार्बन डाइऑक्साइड में रूपांतरण बढ़ाया जाता है सोखना और हटाना, बाद वाली एक उत्पादित प्रजाति है।[1]
एसईडब्ल्यूजीएस तकनीक एक मल्टी-बेड प्रेशर स्विंग सोखना (पीएसए) इकाई पर आधारित है जिसमें जहाजों को जल गैस शिफ्ट उत्प्रेरक और CO2 सोखने वाली सामग्री से भरा जाता है। प्रत्येक जहाज को प्रक्रियाओं की एक श्रृंखला से गुजरना पड़ता है। अवशोषण/प्रतिक्रिया चरण में, एक उच्च दबाव वाली हाइड्रोजन-समृद्ध धारा उत्पन्न होती है, जबकि शर्बत पुनर्जनन के समय एक CO2 समृद्ध धारा उत्पन्न होती है।[5]
यह प्रक्रिया एसईडब्ल्यूजीएस रिएक्टर को सिनगैस खिलाना प्रारंभ करती है, जहां CO2 सोख लिया जाता है और एक हाइड्रोजन-समृद्ध धारा उत्पन्न होती है। पहले बर्तन का पुनर्जनन तब प्रारंभ होता है जब शर्बत सामग्री CO2 से संतृप्त होती है, फ़ीड स्ट्रीम को दूसरे पोत की ओर निर्देशित करना है। पुनर्जनन के बाद, वाहिकाओं पर फिर से दबाव डाला जाता है। हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड के निरंतर उत्पादन की आश्वासन के लिए एक बहुस्तरीय विन्यास आवश्यक है। बिस्तरों की इष्टतम संख्या सामान्यतः: 6 से 8 के बीच होती है।[5]
जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया
जल गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया हाइड्रोजन और कार्बन डाइऑक्साइड बनाने के लिए कार्बन मोनोऑक्साइड और भाप के बीच की प्रतिक्रिया है:
- CO + H2O ⇌ CO2 + H2
इस प्रतिक्रिया की खोज फेलिस फोंटाना ने की थी और आजकल इसे औद्योगिक अनुप्रयोगों की एक विस्तृत श्रृंखला में अपनाया जाता है, जैसे अमोनिया हाइड्रोकार्बन मेथनॉल हाइड्रोजन और अन्य रसायनों की उत्पादन प्रक्रिया में औद्योगिक अभ्यास में दो जल गैस शिफ्ट सेक्शन आवश्यक हैं, एक उच्च तापमान पर और एक इंटरसिस्टम कूलिंग के साथ कम तापमान पर है।[6]
अधिशोषण प्रक्रिया
सोखना ठोस या तरल सतहों पर गैसों या विलेय के सोखने की घटना है। ठोस सतह पर अवशोषण तब होता है जब कुछ पदार्थ ठोस सतह से टकराते हैं और ठोस सतह के परमाणुओं या अणुओं के साथ बंधन बनाते हैं। दो मुख्य सोखना प्रक्रियाएँ हैं: भौतिक सोखना और रासायनिक सोखना पहला अंतरआण्विक बलों की परस्पर क्रिया का परिणाम है। चूंकि अशक्त बंधन बनते हैं, इसलिए अधिशोषित पदार्थ को सरलता से अलग किया जा सकता है। रासायनिक सोखना में, रासायनिक बंधन बनते हैं, जिसका अर्थ है कि सोखना गर्मी और सक्रियण ऊर्जा का अवशोषण या रिलीज भौतिक सोखना के संबंध में बड़ा होता है। ये दोनों प्रक्रियाएँ अधिकांशतः एक साथ होती हैं। फिर अधिशोषक सामग्री को विशोषण के माध्यम से पुनर्जीवित किया जाता है, जो कि अधिशोषण की विपरीत घटना है, अधिशोषक सामग्री से कैप्चर किए गए पदार्थ को मुक्त कर देती है।[7]
एसईडब्ल्यूजीएस तकनीक में दबाव स्विंग सोखना (पीएसए) प्रक्रिया को सोखने वाली सामग्री को पुनर्जीवित करने और CO2 उत्पन्न करने के लिए नियोजित किया जाता है। समृद्ध धारा. यह प्रक्रिया पारंपरिक रूप से वायु पृथक्करण, हाइड्रोजन शुद्धिकरण और अन्य गैस पृथक्करणों के लिए उपयोग की जाने वाली प्रक्रिया के समान है।[5]
कार्बन डाइऑक्साइड हटाने की पारंपरिक तकनीक
कार्बन डाइऑक्साइड हटाने के लिए औद्योगिक रूप से उपयोग की जाने वाली तकनीक को अमाइन वाशिंग तकनीक कहा जाता है और यह कार्बन डाइऑक्साइड हटाना रासायनिक अवशोषण (रसायन विज्ञान) पर आधारित है। रासायनिक अवशोषण में, अवशोषित पदार्थ (CO2 ) के बीच प्रतिक्रियाएं होती हैं और विलायक उत्पन्न होता है और एक समृद्ध तरल उत्पन्न करता है। फिर, समृद्ध तरल विशोषण स्तंभ में प्रवेश करता है जहां कार्बन डाइऑक्साइड को शर्बत से अलग किया जाता है जिसे CO2 के लिए पुन: उपयोग किया जाता है अवशोषण. इथेनॉलमाइन (C2H7NO), डायथेनॉलमाइन (C4H11NO2), ट्राईथेनॉलमाइन (C6H15NO3) इथेनॉलमाइन|मोनो-एथेनॉलमाइन (C2H7NO) और मिथाइल डायथेनॉलमाइन या मिथाइल-डायथेनॉलमाइन (C5H13NO2) समान्यत: CO2को हटाने के लिए उपयोग किया जाता है[8]
पारंपरिक प्रौद्योगिकियों की तुलना में एसईडब्ल्यूजीएस के लाभ
एसईडब्ल्यूजीएस तकनीक कार्बन डाइऑक्साइड के दहन-पूर्व निष्कासन के लिए अपनाई जाने वाली पारंपरिक तकनीकों की तुलना में कुछ लाभ दिखाती है। पारंपरिक प्रौद्योगिकियों को दो रिएक्टरों के बीच एक मध्यवर्ती शीतलन चरण के साथ कार्बन मोनोऑक्साइड को कार्बन डाइऑक्साइड में उच्च रूपांतरण प्राप्त करने के लिए दो जल गैस शिफ्ट रिएक्टरों (एक उच्च तापमान और एक निम्न तापमान चरण) को नियोजित करने की आवश्यकता होती है। इसके अतिरिक्त , CO2 के लिए दूसरे डब्ल्यूजीएस रिएक्टर के आउटलेट पर एक और शीतलन चरण आवश्यक है एक विलायक के साथ अधिकृत है इसके अतिरिक्त एसईडब्ल्यूजीएस अनुभाग के आउटलेट पर हाइड्रोजन समृद्ध धारा को सीधे गैस टरबाइन में डाला जा सकता है, जबकि पारंपरिक मार्ग द्वारा उत्पादित हाइड्रोजन समृद्ध धारा को एक और हीटिंग चरण की आवश्यकता होती है।[2]
अनुप्रयोग
इस तकनीक का महत्व सीधे रूप से ग्लोबल वार्मिंग की समस्या और कार्बन डाइऑक्साइड उत्सर्जन के शमन से संबंधित है। हाइड्रोजन अर्थव्यवस्था में हाइड्रोजन को उच्च ऊर्जा सामग्री के साथ एक स्वच्छ ऊर्जा वाहक माना जाता है और उम्मीद की जाती है कि यह जीवाश्म ईंधन और प्रदूषण के उद्देश्य से जुड़े अन्य ऊर्जा स्रोतों को प्रतिस्थापित करेगा। इन्हीं कारणों से 21वीं सदी के दूसरे दशक की प्रारंभ से ही इस तकनीक ने लोगों की रुचि को आकर्षित किया था।[3]
एसईडब्ल्यूजीएस तकनीक आगे शुद्धिकरण प्रक्रियाओं की आवश्यकता के बिना उच्च शुद्धता वाले हाइड्रोजन का उत्पादन करने में सक्षम बनाती है। इसके अतिरिक्त इसे औद्योगिक प्रक्रियाओं की एक विस्तृत श्रृंखला में संभावित अनुप्रयोग मिलता है, जैसे कि जीवाश्म ईंधन से विद्युत् का उत्पादन या लौह और इस्पात उद्योग में है ।[2][5][9]
प्राकृतिक गैस संयुक्त चक्र (एनजीसीसी) और एकीकृत गैसीकरण संयुक्त चक्र (आईजीसीसी) विद्युत् संयंत्रों में एसईडब्ल्यूजीएस प्रक्रिया के एकीकरण की जांच लगभग शून्य उत्सर्जन के साथ प्राकृतिक गैस या कोयले से विद्युत् उत्पादन के संभावित विधि के रूप में की गई है। एनजीसीसी पावर प्लांट में कार्बन कैप्चर अनुपात 99% से अधिक CO2 शुद्धता के साथ लगभग 95% है, जबकि आईजीसीसी पावर प्लांट में कार्बन कैप्चर अनुपात 99% की सीओ2 शुद्धता के साथ लगभग 90% है।[5][9]
स्टील मिलों में एसईडब्ल्यूजीएस एकीकरण की जांच 21वीं सदी के दूसरे दशक के समय प्रारंभ हुई। लक्ष्य इस औद्योगिक प्रक्रिया के कार्बन पदचिह्न को कम करना है जो कुल वैश्विक CO2 उत्सर्जन के 6% और औद्योगिक प्रक्रियाओं द्वारा उत्पन्न 16% उत्सर्जन के लिए उत्तरदाई है।[10]
CO2 को पकड़कर हटाया गया जिससे फिर उच्च मूल्य वाले रासायनिक उत्पादों के उत्पादन के लिए संग्रहीत या उपयोग किया जा सकता है।[10]
एसईडब्ल्यूजीएस प्रक्रिया के लिए शर्बत
रिएक्टर वाहिकाओं में सॉर्बेंट छर्रों को भरा जाता है। सॉर्बेंट में निम्नलिखित विशेषताएं होनी चाहिए:[5]
- H2की तुलना में उच्च CO2 क्षमता और चयनात्मकता
- कम H2O की सोखना
- कम विशिष्ट निवेश
- दबाव और तापमान भिन्नता के तहत यांत्रिक स्थिरता
- अशुद्धियों की उपस्थिति में रासायनिक स्थिरता
- भाप द्वारा सरल पुनर्जनन
एसईडब्ल्यूजीएस में नियोजित किए जाने के उद्देश्य से विभिन्न शर्बत सामग्रियों की जांच की गई है। कुछ उदाहरणों में सम्मिलित हैं:
- K2CO3-प्रोमोटेड हाइड्रोटैलसाइट[4][11]
- पोटैशियम ने एल्युमिना को बढ़ावा दिया[11]
- Na-Mg डबल नमक[12]
- CaO[13]
पोटेशियम प्रवर्तित हाइड्रोटैलसाइट एसईडब्ल्यूजीएस अनुप्रयोग के लिए सबसे अधिक अध्ययन किया जाने वाला सॉर्बेंट पदार्थ है।[4] इसकी प्रमुख विशेषताएं नीचे सूचीबद्ध हैं:[9]
- कम निवेश
- पर्याप्त रूप से उच्च CO2 चक्रीय कार्य क्षमता
- तेज़ सोखना गतिकी
- अच्छी यांत्रिक स्थिरता
यह भी देखें
- जल-गैस शिफ्ट प्रतिक्रिया
- अवशोषण
- कार्बन ग्रहण एवं संचयन
- कार्बन कैप्चर और उपयोग
संदर्भ
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बाहरी संबंध
Projects in which एसईडब्ल्यूजीएस technology is investigated:
