grijze waterstof

Autothermische Reforming (ATR)
ATR bestaat uit twee reactiestappen. De eerste is dezelfde als bij SMR.
Daarna volgt nog een reactie van de waterstoom uit de eerste reactie met pure zuurstof.
Deze oxidatie vindt in de reactor plaats, waardoor er geen CO₂ buiten de reactor ontstaat,
in tegenstelling tot SMR. Voordeel daarvan is dat de CO₂ vrijwel volledig kan worden afgevangen.
Voor dit proces is een hoge temperatuur van 900-1.150ºC nodig.
Efficiency: 75-80%
Zuiverheid geproduceerd waterstof: dit hangt sterk af van de mate van zuiverheid die het verdere proces vereist.
Meestal varieert dit tussen 95%-99,999 (met extra processtappen is een hogere zuiverheid mogelijk).
CO₂-uitstoot: 10 kg CO₂ per kg H₂.
CO₂-afvang: 95%

Partial Oxidation (POX)
Bij POX wordt een mengsel van fossiele brandstof en zuurstof gedeeltelijk verbrand. Hierdoor ontstaat
een mengsel van koolmonoxide (CO), CO₂ en waterstof. De nodige lucht voor dit proces moet gezuiverd zijn van
alle stikstof. In Nederland gebruikt de industrie POX met name voor de waterstofproductie bij de raffinage van olie.
Efficiency: 70-80%
Zuiverheid geproduceerde waterstof: dit hangt sterk af van de mate van zuiverheid die het verdere proces vereist.
Meestal varieert dit tussen 95%-99,999 (met extra processtappen is een hogere zuiverheid mogelijk).
CO₂-uitstoot: afhankelijk van de grondstof in de reactor.
Tot zo’n 20 kg CO₂ per kg H₂ bij gebruik van kolen.
grijze waterstof
stoomreforming
Door stoom met een hoge temperatuur (700-1000 C) en een druk van 3 tot 25 bar[4], met behulp van een katalysator,
met methaan (CH4) te laten reageren,
ontstaat een mengsel van waterstof, koolstofmonoxide en koolstofdioxide.
CH4 + H2O (+ heat) → CO + 3H2

Steam Methane Reforming (SMR)
Door stoom met een hoge temperatuur (700-1000 C) en een druk van 3 tot 25 bar, met behulp van een katalysator, met methaan (CH4) te laten reageren,
ontstaat een mengsel van waterstof, koolstofmonoxide en koolstofdioxide.
CH4 + H2O (+ heat) → CO + 3H2
Met een WGS (WaterGasShift) kan het gevormde CO met H₂O omzet worden in CO₂ en additioneel H₂.
Verbranding van fossiele brandstoffen wekt die hitte op.
SMR is momenteel de goedkoopste en efficiëntste manier om waterstof te produceren.
Efficiency: 75-80%
Zuiverheid geproduceerde waterstof: dit hangt sterk af van de mate van zuiverheid die het verdere proces vereist.
Meestal varieert dit tussen 95%-99,999 (met extra processtappen is een hogere zuiverheid mogelijk).
CO₂-uitstoot: 9 kg CO₂ per kg H₂
CO₂-afvang: 66%

In partial oxidation, the methane and other hydrocarbons in natural gas react with a limited amount of oxygen (typically from air)
that is not enough to completely oxidize the hydrocarbons to carbon dioxide and water.
With less than the stoichiometric amount of oxygen available, the reaction products contain primarily hydrogen and carbon monoxide
(and nitrogen, if the reaction is carried out with air rather than pure oxygen), and a relatively small amount of carbon dioxide and other compounds.
Partial oxidation is an exothermic process—it gives off heat.
The process is, typically, much faster than steam reforming and requires a smaller reactor vessel.
As can be seen in chemical reactions of partial oxidation, this process initially produces less hydrogen per unit of the input fuel
than is obtained by steam reforming of the same fuel.
CH4 + ½O2 → CO + 2H2 (+ heat)

terug naar productiemethodes

Water-gas-shift-reactie
Om het gehalte waterstof te verhogen en de koolstofmonoxide te verwijderen, kan vervolgens de water-gas-shift-reactie toegepast worden.
Dit resulteert in een mengsel van koolstofdioxide en waterstof.
De water-gas-shift-reactie is een anorganische reactie waarbij water en koolstofmonoxide reageren tot koolstofdioxide en waterstof:
CO + H2O >> CO2 + H2
Ze werd ontdekt door de Italiaanse natuurkundige Felice Fontana in 1780.
De water-gas-shift-reactie is een evenwichtsreactie en matig exotherm.
Daarom verloopt ze sneller bij hogere temperaturen maar dan verschuift het evenwicht in ongunstige zin (naar links).
De reactie kan dan wel doorgevoerd worden met de hulp van katalysatoren.
Ze maakt deel uit van stoomreforming van aardolieproducten.
Ze wordt gebruikt om het waterstofgehalte te verhogen en/of het koolstofmonoxidegehalte te verlagen in synthesegas afkomstig uit stoomreforming.
Met drukwisseladsorptie kunnen tenslotte de waterstof en koolstofdioxide van elkaar worden gescheiden.
Drukwisseladsorptie is een regeneratieve scheidingstechniek om gasstromen te zuiveren door middel van adsorptie van de onzuiverheden
op een vast materiaal of adsorbent.
Het type alsook de concentratie van de onzuiverheden in de gasstroom bepalen het type adsorbent (e.g. actieve kool, zeolieten).
Verschillende onzuiverheden kunnen tegelijkertijd uit de te zuiveren gasstroom worden geadsorbeerd door meerdere types adsorbent (of moleculaire zeven)
in verschillende lagen op elkaar te plaatsen.
Elke laag is dan aangebracht met het oog op het specifiek verwijderen van een welbepaalde onzuiverheid uit de gasstroom.
Adsorptie in een drukwisseladsorptieproces vindt plaats bij lage (atmosferische) temperatuur en hoge druk
in tegenstelling tot cryogene scheidingsmethoden van gassen. De regeneratie van het adsorbent vindt plaats bij lage druk en temperatuur.