Noorganik moddalar kimyoviy texnologiyasi

10-MAVZU. KIMYOVIY VA FIZIK USULLAR BILAN VODOROD ISHLAB CHIQARISH. VODORODNI ELEKTROLIZ USULI BILAN ISHLAB CHIQARISH
Reja:

1. 
   Kimyoviy va fizik usullar bilan vodorod ishlab chiqarish.
   
2. 
   Vodorodni elektroliz usuli bilan ishlab chiqarish
   

Metan va uglerod monooksidini konversiyalab vodorod olishning asoslari
Umuman metan va uglerod monooksidini kislorod (yoki havo), suv bug’i va uglerod dioksidi bilan konversiyalash mumkin. Shuni ta'kidlash kerakki, metan va uning gomologlarini kislorod yoki havo bilan to’liq va to’liqsiz oksidlash mumkin. To’liq oksidlash natijasida doimo suv bug’i va uglerod dioksidi olinadi:
CH₄+ 2O₂→ CO₂+2H₂O+ Q₁
Ammo, vodorod ishlab chiqarish uchun esa, metanni to’liqsiz oksidlashkerakdir:
CH₄+ 0,5O₂→ CO+2H₂+ Q₂ (35,65 kJ)
Metan va boshqa uglevodorodlarni suv bug’i, uglerod uch oksidi bilan to’liqsiz oksidlab ham, vodorod olish mumkin:
CH₄ + H₂O → CO+2H₂- Q₃ (-206,19 kJ)
CH₄+ CO₂→ CO+2H₂- Q₄ (-247,36 kJ)
yoki metan gomologlarining to’liqsiz oksidlanishi:
С_n Н_2n + nН₂О_(bug’) = (2n+1) Н₂ +nCO -Q
Vodorod olish uchun amalga oshiriladigan yuqoridagi to’liqsiz oksidlash reaksiyalaridan ko’rinib turibdiki, ularning hammasi gomogen, qaytar va kislorod ishtirokida ketadigan reaksiya ekzotermik, lekin suv bug’i va uglerod dioksidi ishtirokida ketadigan reaksiyalar esa - endotermikdir. Lekin uchala reaksiya natijasida ham uglerod monooksidi hosil bo’ladi. Bu uglerod monooksidi keyinchalik suv bug’i bilan reaksiyaga kirishib, yana vodorod hosil qilishi mumkin:
СО + Н₂О_(bug’) = СО₂ + Н₂ + 41,17 kJ
Yuqoridagi reaksiyalardan xulosa qilish mumkinki, metanni uglerod dioksidi yoki kislorod bilan to’liqsiz oksidlansa, 1 mol metandan 2 mol vodorod olish mumkin. Agarda metan suv bug’I bilan to’liqsiz oksidlansa, 1 mol metandan 3 mol vodorod olish mumkin.
Metan va uglerod monooksidini bitta apparatda suv bug’i bilan to’liqsiz oksidlab, yuori chiqish bilan vodorod olish mumkinmi yoki yo’qmi, degan savolga toppish kerak. Buning uchun yuqoridagi reaksiyalarni birgalikda va ayrim termodinamik tekshirish ya’ni bu reaksiyalar natijasida hosil bo’ladsigan gaz aralashmasining muvazanat sharoitida tarkibini reaksion haroratga qarab o’zgarishini ko’rib chiqamiz:
х х х 3х
СН₄ + Н₂О_(bug’) = СО + 3Н₂ -206,19 kJ
х у у у
СО + Н₂О_(bug’) = СО₂ + Н₂ + 41,17 kJ
_____________________________________________________________
СН₄ + 2Н₂О_(bug’) = СО₂ + 4Н₂ -165,02 kJ
Faraz qilaylik, dastlabki gaz aralashmasi 1 mol metan va n mol suv bug’idan iborat.
Х – metanni reaksiyaga kirishgan qismi, mol.
У – uglerod monooksidini reaksiyaga kirishgan qismi, mol.