【प्रश्न-उत्तर, प्रश्न संख्या 009】2016.04.29

एक वरिष्ठ व्यक्ति ने कहा था कि हाइड्रोजन की उपस्थिति में, कार्बन मोनोऑक्साइड, उत्प्रेरक की सतह पर सक्रिय स्थानों पर मीथेनीकरण अभिक्रिया कर सकता है। मीथेनीकरण अभिक्रिया, अन्य सामान्य अभिक्रियाओं के लिए उत्प्रेरकों के बीच प्रतिस्पर्धा पैदा करती है। इसलिए, यदि कार्बन मोनॉक्साइड के संचय को ऐसे ही जारी रहने दिया जाए, तो उत्प्रेरक के तापमान को बढ़ाना आवश्यक हो जाता है। चरम परिस्थितियों में, यदि उपकरण में बड़ी मात्रा में कार्बन मोनोऑक्साइड प्रवेश कर जाए, तो इससे अत्यधिक ऊष्मा उत्पन्न हो सकती है; यहाँ तक कि तापमान भी बहुत अधिक बढ़ सकता है। एक अन्य वरिष्ठ व्यक्ति ने कहा था कि कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड का सिस्टम पर निम्नलिखित प्रभाव पड़ता है: ① कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के साथ मिलकर कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। यह अभिक्रिया ऊष्मा-अवशोषक अभिक्रिया है; हाइड्रोजन की उपस्थिति में यह अभिक्रिया सकारात्मक दिशा में होती है। इस कारण, चक्रीय हाइड्रोजन में कार्बन मोनोऑक्साइड की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता की तुलना में अधिक हो जाती है। ②निकल या कोबाल्ट जैसे उत्प्रेरकों की उपस्थिति में, कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के साथ 200℃ से 350℃ के तापमान पर अभिक्रिया करके मीथेन बनाते हैं; इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊष्मा भी उत्पन्न होती है। मीथेनीकरण अभिक्रिया से उत्पन्न होने वाली गर्मी के कारण रिएक्टर में कैटलिस्ट की परत का तापमान बहुत अधिक बढ़ जाता है; इससे तापमान का वितरण असमान हो जाता है, जिससे उपकरणों का संचालन प्रभावित होता ह ③कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं हाइड्रोजन, उत्प्रेरक के सक्रिय केंद्रों पर प्रतिस्पर्धा करते हैं; इसके कारण हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में उपयोग होने वाले सक्रिय केंद्रों का उपयोग प्रभावित होता है। कार्बन मोनोऑक्साइड, कैटलिस्ट पर मौजूद धातु घटकों के साथ मिलकर विषाक्त एवं आसानी से वाष्पीभूत होने वाले कार्बोनिल यौगिकों का निर्माण कर सकता है; इससे कैटलिस्ट क्षय हो जाता है, एवं उसकी कार्यक्षमता कम हो जाती है। ईमानदारी से कहूँ तो, मैं कोई तकनीकी विशेषज्ञ नहीं हूँ; मुझे इस क्षेत्र की वास्तविक जानकारी नहीं है। इसलिए मैं केवल पहले के विशेषज्ञों के उत्तरों को ही खोजकर ही जवाब दे पा रहा हूँ। उम्मीद है कि यह आपकी समस्या का समाधान कर पाएगा।

मीथेनीकरण अभिक्रिया होने से रोकने हेतु।

क्योंकि CO एवं CO2, 200℃ से 350℃ के तापमान पर हाइड्रोजन के साथ अभिक्रिया करके मीथेन बनाते हैं; इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊष्मा भी उत्पन्न होती है। मीथेनीकरण अभिक्रिया से उत्पन्न होने वाली गर्मी के कारण रिएक्टर में मौजूद कैटालिस्टों का तापमान बहुत अधिक बढ़ जाता है; इससे तापमान का वितरण असमान हो जाता है, जिससे उपकरणों का संचालन प्रभावित होता है। इसके अलावा, कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं हाइड्रोजन, कैटालिस्टों के सक्रिय केंद्रों पर प्रतिस्पर्धा करते हैं; इससे हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया पर प्रभाव पड़ता है। कार्बन मोनोऑक्साइड, कैटलिस्ट पर मौजूद धातु घटकों के साथ मिलकर विषाक्त एवं आसानी से वाष्पीभूत होने वाले कार्बोनिल यौगिकों का निर्माण कर सकता है; इससे कैटलिस्ट क्षय हो जाता है, जिससे उसकी कार्यक्षमता कम हो जाती है।

मीथेनीकरण अभिक्रिया एवं **कार्बोनिल निकल** का निर्माण

एल्कीलीकरण अभिक्रियाओं एवं उत्प्रेरकों के विषाक्त होने क

हाइड्रोजन की उपस्थिति में, उत्प्रेरक की सतह पर स्थित सक्रिय स्थलों पर CO एवं CO2, मीथेन एवं पानी में परिवर्तित हो सकते हैं। इसे ही मीथेनीकरण अभिक्रिया कहते हैं। CO एवं CO2 की इस मीथेनीकरण प्रतिक्रिया, सामान्य हाइड्रोकार्बन अभिकारकों की प्रतिक्रियाओं के कारण उत्प्रेरकों के लिए प्रतिस्पर्धा पैदा करती है। इसलिए, यदि CO एवं CO2 के संचय को ऐसे ही जारी रहने दिया गया, तो उत्प्रेरक का तापमान बढ़ाना ही पड़ेगा। चरम परिस्थितियों में, यदि बहुत कम समय में ही बड़ी मात्रा में CO एवं CO2 हाइड्रोजनीकरण उपकरणों में प्रवेश कर जाए, तो चूँकि मीथेनीकरण अभिक्रिया एक उच्च-ऊष्मा-उत्पन्न करने वाली अभिक्रिया है, इसलिए सैद्धांतिक रूप से तापमान में अत्यधिक वृद्धि होने की संभावना है। व्यावहारिक उपयोग में, यदि CO + CO2 की मात्रा अधिकतम अनुमेय सीमा से अधिक हो जाती है, तो इसके कारण होने वाली रूपांतरण दर में कमी की भरपाई हेतु उत्प्रेरक का तापमान बढ़ाने की अनुमति नहीं है। उत्प्रेरक का तापमान ऐसा ही रखा जाना चाहिए, या इसे कम किया जाना चाहिए; जब तक कि CO + CO2 की मात्रा में वृद्धि संबंधी समस्या हल न हो जाए। केवल इसी तरह ही, तापमान में वृद्धि के कारण उत्प्रेरक की सक्रियता प्रभावित नहीं होगी; साथ ही, मीथेनीकरण अभिक्रिया के कारण होने वाले खतरनाक हादसों से भी बचा जा सकेगा।

कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड का हाइड्रोजनीकरण अभिक्रिया पर प्रभाव:
1. कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के संपर्क में आने पर कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। यह एक ऊष्मा-अवशोषक अभिक्रिया है; हाइड्रोजनीकरण की परिस्थितियों में यह अभिक्रिया धनात्मक दिशा में ही होती है। इस कारण, चक्रीय हाइड्रोजन में कार्बन मोनोऑक्साइड की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता की तुलना में अधिक हो； 2. निकल या कोबाल्ट युक्त उत्प्रेरकों की मदद से, कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के साथ 200–350°C के तापमान पर अभिक्रिया करके मीथेन उत्पन्न करते हैं; इस प्रक्रिया में बहुत अधिक ऊष्मा भी उत्पन्न होती है। मीथेनीकरण अभिक्रिया से उत्पन्न ऊष्मा के कारण रिएक्टर में उत्प्रेरकों का तापमान बहुत अधिक बढ़ जाता है, जिससे तापमान का वितरण असमान हो जाता है, एवं इससे उपकरणों का संचालन प्रभावित होता है। ； 3. कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं हाइड्रोजन, उत्प्रेरक के सक्रिय केंद्रों पर प्रतिस्पर्धा करते हैं; इसके कारण हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में उपयोग होने वाले सक्रिय केंद्रों का उपयोग प्रभावित होता है। कार्बन मोनोऑक्साइड, कैटलिस्ट पर मौजूद धातु घटकों के साथ मिलकर विषाक्त एवं आसानी से वाष्पीभूत होने वाले कार्बोनिल यौगिकों का निर्माण करता है; इस कारण कैटलिस्ट क्षय हो जाता है, एवं उसकी कार्यक्षमता कम हो जाती है। कम तापमान पर, कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कैटलिस्ट में मौजूद निकल घटकों की प्रतिक्रिया से कार्बोनिल निकल बनता है। तापमान बढ़ने पर कार्बोनिल निकल वाष्पीभूत हो जाता है, जिससे कैटलिस्ट की सतह पर खनिज निकल उजागर हो जाता है। खनिज निकल की हाइड्रोलिसिस गतिविधि बहुत अधिक होती है; इस कारण कैटलिस्ट जल्दी ही निष्क्रिय हो जाता है।

हाइड्रोजन की शुद्धता सुनिश्चित करें, ताकि हाइड्रोजन का दबाव उचित स्तर पर रहे

कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड का सिस्टम पर निम्नलिखित प्रभाव होता है: ① कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के साथ मिलकर कार्बन मोनोऑक्साइड में परिवर्तित हो जाता है। यह अभिक्रिया ऊष्मा-अवशोषक अभिक्रिया है; हाइड्रोजन की उपस्थिति में यह अभिक्रिया सकारात्मक दिशा में होती है। इस कारण, चक्रीय हाइड्रोजन में कार्बन मोनोऑक्साइड की सांद्रता, कार्बन डाइऑक्साइड की सांद्रता की तुलना में अधिक हो जाती है। ②निकल या कोबाल्ट जैसे उत्प्रेरकों की उपस्थिति में, कार्बन मोनोऑक्साइड एवं कार्बन डाइऑक्साइड, हाइड्रोजन के साथ 200℃ से 350℃ के तापमान पर अभिक्रिया करके मीथेन बनाते हैं; इस प्रक्रिया में बड़ी मात्रा में ऊष्मा भी उत्पन्न होती है। मीथेनीकरण अभिक्रिया से उत्पन्न होने वाली गर्मी के कारण रिएक्टर में कैटलिस्ट की परत का तापमान बहुत अधिक बढ़ जाता है; इससे तापमान का वितरण असमान हो जाता है, जिससे उपकरणों का संचालन प्रभावित होता ह ③कार्बन मोनोऑक्साइड, कार्बन डाइऑक्साइड एवं हाइड्रोजन, उत्प्रेरक के सक्रिय केंद्रों पर प्रतिस्पर्धा करते हैं; इसके कारण हाइड्रोजनीकरण प्रक्रिया में उपयोग होने वाले सक्रिय केंद्रों का उपयोग प्रभावित होता है। कार्बन मोनोऑक्साइड, कैटलिस्ट पर मौजूद धातु घटकों के साथ मिलकर विषाक्त एवं आसानी से वाष्पीभूत होने वाले कार्बोनिल यौगिकों का निर्माण कर सकता है; इससे कैटलिस्ट क्षय हो जाता है, एवं उसकी कार्यक्षमता कम हो जाती है।