हाइड्रोजन-कार्बन अनुपात के नियंत्रण से मेथनॉल संश्लेषण पर क्या प्रभाव पड़ता है?

सिंथेटिक मेथनॉल बनाने हेतु हाइड्रोजन एवं कार्बन मोनोऑक्साइड का आणविक अनुपात 2:1 होता है। लेकिन अभिकर्मक की सतह पर होने वाले अधिशोषण एवं अन्य कारकों के कारण, अभिक्रिया में हाइड्रोजन की मात्रा को सैद्धांतिक मात्रा से अधिक रखना आवश्यक होता है, ताकि अभिक्रिया की गति बढ़ सके। विभिन्न कच्चे पदार्थों से विभिन्न प्रक्रियाओं द्वारा तैयार किए गए गैसों में हाइड्रोजन की मात्रा हमेशा इस अनुपात का पालन नहीं करती। ऐसी गैसों में हाइड्रोजन की मात्रा अधिक होने के कारण, रूपांतरण से पहले या बाद में कार्बन डाइऑक्साइड मिलाकर हाइड्रोजन एवं कार्बन का अनुपात संतुलित करना आवश्यक होता है। जबकि, भारी तेल या कोयले को कच्चे सामग्री के रूप में उपयोग करके बनाए गए कच्चे गैस मिश्रण में हाइड्रोजन एवं कार्बन का अनुपात बहुत कम होता है; इसलिए कार्बन मोनोऑक्साइड के अनुपात को संशोधित करने हेतु कार्बन मोनोऑक्साइड रूपांतरण इकाई की आवश्यकता होती है, ताकि कार्बन डाइऑक्साइड को अलग किया जा सक रासायनिक अभिक्रियाओं के दौरान होने वाले पदार्थ-संतुलन के आधार पर, मेथनॉल संश्लेषण टैंक में जाने वाली गैसों की संरचना, मेथनॉल संश्लेषण हेतु आवश्यक आवश्यकताओं एवं कच्ची गैसों के सैद्धांतिक अनुपात के अनुरूप होनी चाहिए; अर्थात् (H₂–CO₂)/(CO + CO₂) = 2.15। संचालन के दौरान हाइड्रोजन की मात्रा को आम तौर पर थोड़ी अधिक ही रखना चाहिए। अतिरिक्त हाइड्रोजन, एक ओर अभिक्रिया की गति को बढ़ाने में सहायक होता है, वहीं दूसरी ओर कार्बोनिल आयरन एवं उच्च-स्तरीय अल्कोहलों के निर्माण को कम करने में भी सहायक होता है। इसके अलावा, यह उत्प्रेरकों के जीवनकाल को बढ़ाने में भी सहायक होता है। इसलिए, कार्बन-हाइड्रोजन अनुपात पर उचित नियंत्रण, कच्चे माल के उपयोग दर एवं उत्पादों की शुद्धता दोनों पर बहुत ही महत्वपूर्ण प्रभाव डालता है।

व्यावहारिक रूप से यह पता चला है कि अधिकतम अभिक्रिया दर होने पर, आवश्यक घटक रासायनिक मात्रात्मक संबंधों के आधार पर निर्धारित नहीं होते, बल्कि यह घटक गतिकीय समीकरणों द्वारा निर्धारित इष्टतम हाइड्रोजन-कार्बन अनुपात पर ही निर्भर हो ताज़ी गैस में हाइड्रोजन एवं कार्बन का अनुपात, पूरे संश्लेषण प्रणाली के पदार्थ-संतुलन के आधार पर निर्धारित किया जाता है। पदार्थों की अभिक्रियाओं की आवश्यकताओं को पूरा करने हेतु, ताकि सिस्टम में स्थिर उत्पादन जारी रह सके। H2-CO2/CO + CO2 = 2.0～2.2