На выходе из установок парового риформинга, реакторов частичного окисления или генераторов коксового газа и др. синтетический газ содержит H2, CO, CO2, CH4 и воду в состоянии химического равновесия при высоких температурах от 700 до 1400 °C в зависимости от рабочего давления и состава смеси исходного сырья и технологического пара или воды.
Путем конверсии окиси углерода CO значительная часть CO, содержащегося в крекинг-газе, используется для дополнительной выработки водорода в соответствии с химической реакцией
CO + H2O <=> H2 + CO2
Этот процесс экзотермический, и в итоге он протекает в химическом равновесии.
Применяются три различных варианта конверсии окиси углерода CO:
- Высокотемпературная (HT) конверсия CO при температуре от 300 до 450 °C со снижением концентрации CO до 2,5 % в сухом весе на выходе из реактора
- Среднетемпературная (MT) или так называемая изотермическая конверсия CO при температуре от 220 до 270 °C со снижением концентрации CO до 0,5 % в сухом весе на выходе из реактора.
- Низкотемпературная (LT) конверсия CO при температуре от 180 до 250 °C со снижением концентрации CO до 0,2 % в сухом весе на выходе из реактора
Для каждого процесса применяется специальный катализатор в реакторе с неподвижным слоем для получения максимального выхода готового продукта H2.
Технология высокотемпературной конверсии применяется как стандартная почти на каждой водородной установке.
Низкотемпературная конверсия окиси углерода CO обычно применяется после высокотемпературной для переработки газа со сниженным содержанием окиси углерода CO.
Дополнительные капиталовложения оправдывают себя для установок с производительностью более 40 000 нм³/час готового продукта H2. Катализатор низкотемпературной конверсии очень чувствителен к наличию серы, хлора и воды в виде жидкости, особое внимание требуется во время запуска оборудования и сбоев в работе.
В прежних концепциях низкотемпературная конверсия имела важное значение по причине метанизации CO, следующей за блоком удаления CO2 с целью получения чистого продукта при наименьших потерях H2. После внедрения установки короткоцикловой безнагревной адсорбции (блок PSA) для очистки водорода H2 эти технологические операции ушли в прошлое.
Среднетемпературная (MT) конверсия как изотермическая реакция может быть примерно реализована в нескольких адиабатических реакторах с промежуточными охладителями или, с более высокими результатами, в изотермическом реакторе с интегрированной выработкой пара для охлаждения технологического газа. Температура реакции конверсии легко контролируется путем регулирования давления вырабатываемого пара.
