Vesihöyryreaktiot

Vesihöyryreaktiot, tunnetaan myös nimellä höyryuuttoreaktio tai höyryreformointi, ovat kemiallisia reaktioita, joissa vesihöyryä käytetään hapettimena tai reagenssina. Tämä reaktiotyyppi on merkittävä erityisesti orgaanisten yhdisteiden, kuten hiilivetyjen, tai kiinteiden aineiden, kuten hiilen, kanssa. Yleisin ja teollisesti tärkein vesihöyryreaktio on maakaasun tai muiden hiilivetyjen reformointi, jolla tuotetaan vetyä ja hiilimonoksidia. Tämä prosessi, jota kutsutaan höyryreformoinniksi, on yksi keskeisimmistä vedyn tuotantomenetelmistä maailmassa.

Reaktio tapahtuu tyypillisesti korkeissa lämpötiloissa, usein katalyytin läsnä ollessa, kuten nikkelipohjaisen katalyytin. Lämpötila voi vaihdella 700–1000 celsiusasteen välillä. Esimerkiksi metaanin höyryreformointi etenee seuraavasti: CH4 + H2O → CO + 3H2. Tämä reaktio on endoterminen, eli se vaatii lämpöenergiaa tapahtuakseen. Tuotteina syntyvää hiilimonoksidia voidaan edelleen muuntaa vedyn tuotannon tehostamiseksi veden kaasutusreaktiolla (water-gas shift reaction): CO + H2O → CO2 + H2.

Vesihöyryreaktioita hyödynnetään laajasti kemianteollisuudessa, erityisesti vetykaasun ja synteesikaasun (CO + H2) tuotannossa. Synteesikaasua käytetään puolestaan metanolin, ammoniakin ja monien muiden orgaanisten yhdisteiden valmistuksessa. Myös hiilen kaasutus vesihöyryllä on tärkeä prosessi, jolla voidaan tuottaa synteesikaasua. Vesihöyryreaktioiden tehokkuus ja taloudellisuus riippuvat usein lähtöaineen laadusta, prosessin lämpötilasta, paineesta ja katalyytin valinnasta.