vattengasskiftreaktioner

Vattengasskiftreaktioner är kemiska processer där kolmonoxid reagerar med vattenånga för att bilda koldioxid och vätgas, enligt reaktionsformeln CO + H2O ⇌ CO2 + H2. Reaktionen är exotherm och används för att producera vätgas och anpassa syntesgassammansättningen (syngas) för olika industriella ändamål. Jämviktens läge styrs av temperatur, tryck och de katalysatorer som används.

Industriell användning sker främst i två typer av katalytisk skiftreaktion: högtemperatursskift (HTS) och lågtemperatursskift (LTS). HTS använder järnbaserade katalysatorer med krompromotor och verkar vid ungefär 320–450 °C och 1–20 bar. LTS använder kopparbaserade katalysatorer (Cu/ZnO/Al2O3) vid cirka 190–240 °C och ofta över 1 bar upp till cirka 40 bar. Eftersom reaktionen är exoterm, gynnas ett kyligare tillstånd för högre vätgasutbyte, men mycket låga temperaturer saktar ned reaktionshastigheten och kan kräva längre kontaktkännande tid.

Mekanism och tillämpningar: reaktionen sker på katalysatorer där CO och H2O adsorberas och ombildas till CO2 och H2 via mellanprodukter som formater på vissa ytor. Den är central i bearbetning av syntesgas efter ångreformation av kolväten eller biogas, där målet är att justera H2/CO-rationen för efterföljande processer som metanol- eller ammoniakproduktion och för att reducera CO-innehållet som kan motverka katalytisk aktivitet i senare steg.

Omvänt vatten-gas-skiftreaktion (RWGS) där CO2 och H2 bildas CO och H2O är också känd och blir mer betydelsefull vid högre temperaturer eller olika processmål där man vill återvinna CO från koldioxid.

Säkerhet och miljö: vätgas och kolmonoxider är giftiga och brandfarliga; processerna kräver noggrann kontroll av gasblandningar och separation av CO2.

---