Bezpieczna produkcja zielonego amoniaku
Ochrona ludzi, środowiska i majątku dzięki wiarygodnym pomiarom
Przestawienie się na produkcję zielonego amoniaku i obniżenie dzięki temu śladu węglowego wymaga wdrożenia procedur bezpieczeństwa i rozwiązań technicznych pozwalających zmniejszyć do minimum emisję gazów cieplarnianych i wycieków gazu. Głównym wyzwaniem jest wysokie ciśnienie. Reaktory i zbiorniki pracują pod wysokim ciśnieniem, a nagłe zmiany mogą spowodować wybuch lub rozerwanie. Poza tym palność amoniaku stwarza ryzyko pożaru lub wybuchu. Ze względu na toksyczność amoniaku, wycieki są niebezpieczne dla pracowników i środowiska.
Najważniejsze fakty
3x
Increase in ammonia demand by 2050 compared to 2020 (2022 Innovation Outlook Renewable Ammonia)
Bezpieczna produkcja zielonego amoniaku
Schemat procesu produkcji amoniaku z odpowiednimi punktami pomiarowymi.
Jednostka rozdziału powietrza (ASU)
W jednostce rozdziału powietrza prowadzony jest rozdział powietrza na jego podstawowe składniki - azot i tlen - gazy techniczne niezbędne w produkcji chemicznej. Proces zwykle prowadzony jest w oparciu o technologię destylacji kriogenicznej, w której wykorzystuje się różnice temperatur wrzenia tych gazów w niskich temperaturach. Jednostka ASU jest źródłem azotu dla procesu syntezy amoniaku. Uzyskany azot jest następnie łączony w reaktorze z zielonym wodorem produkowanym metodą elektrolizy.
Nasza wiedza ekspercka
Celem zwiększenia bezpieczeństwa produkcji zielonego amoniaku z wykorzystaniem źródeł odnawialnych, najważniejsze znaczenie odgrywa pomiar kluczowych parametrów. Dla wdrożenia procedur bezpieczeństwa i ograniczenie ryzyka do minimum główną rolę odgrywają parametry takie, jak ciśnienie, temperatura i poziom. Aparatura Endress+Hauser pozwala na skuteczne monitorowanie tych parametrów dla zapewnienia bezpieczeństwa i wydajności jednostki ASU.
- Monitorowanie ciśnienia za pomocą przetwornika ciśnienia Cerabar PMP71B przed kompresorem zapewnia optymalne warunki na wlocie i chroni kompresor przed zniszczeniem wskutek wahań lub zbyt niskiego ciśnienia.
- Na każdym etapie chłodzenia precyzyjne pomiary temperatury zapewniają efektywność procesu skraplania i mają kluczowe znaczenie dla czasu trwania cyklu, regeneracji i jakości produktu. Nasz czujnik temperatury iTHERM TM131 to właściwy wybór do tych aplikacji.
- W procesie rozdziału powietrze jest schładzane do bardzo niskich temperatur (poniżej -184°C). Termometr wielopunktowy iTHERM TMS02 zapewnia wiarygodny monitoring temperatury dla zapewnienia efektywnego rozdziału azotu, tlenu i argonu.
- Dla stabilności operacji kluczowe znaczenie ma zapewnienie wystarczającej ilości fazy ciekłej do odparowania. Nasz radar falowodowy Levelflex FMP54 zapewnia wiarygodny pomiar poziomu cieczy w reboilerze, co także pozwala uniknąć zniszczenia reboilera.
©Adobe Stock/ Grispb
Zielony wodór: surowiec do produkcji amoniaku produkowany bez emisji CO2
Tradycyjnie większość wodoru wykorzystywanego do syntezy amoniaku pochodzi z parowego reformingu gazu ziemnego (SMR). W procesie tym uwalniane są znaczne ilości dwutlenku węgla (wodór "szary"). Wodór zielony, produkowany w procesie elektrolizy wody z wykorzystaniem odnawialnych źródeł energii stanowi czystą alternatywę dla wodoru pochodzącego z paliw kopalnych.
Nasza wiedza ekspercka
Magazynowanie wodoru stwarza jedyne w swoim rodzaju wyzwania. Ze względu na niską objętościową gęstość energii zajmuje on dużo miejsca i musi być magazynowany pod wysokim ciśnieniem lub w bardzo niskich temperaturach, co powoduje, że jest drogi. Poza tym wodór jest łatwopalny i podatny na wycieki, więc wymaga podjęcia surowych środków bezpieczeństwa. Magazynowanie dużych ilości zielonego wodoru w sposób nieunikniony wiąże się także ze utratą części energii w miarę upływu czasu.
- Zapewnienie dokładnego pomiaru ciśnienia jest niezbędne dla uniknięcia nadciśnienia i wydłuża czas eksploatacji kompresorów. Nasz przetwornik ciśnienia Cerabar PMP71B zapewnia dokładny i wiarygodny pomiar ciśnienia wodoru.
- Temperatura ma wpływ na efektywność sprężania. Do monitorowania efektywności sprężania można wykorzystać nasz czujnik temperatury iTHERM Moduline TM131.
- Endress+Hauser jest kompleksowym dostawcą skidów pomiarowych dla całego łańcucha wartości wodoru. Celem zapewniania wiarygodności transakcji i zgodności ze standardami, nasze specjalistyczne doświadczenie towarzyszy Ci przez cały okres realizacji projektu.
©Endress+Hauser
Produkcja amoniaku (metoda Habera-Boscha)
Proces Habera-Boscha jest powszechnie znaną przemysłową metodą produkcji amoniaku (NH₃). Główne surowce w tym procesie to azot i wodór. Azot (N2) uzyskiwany w procesie rozdziału powietrza jest łączony z wodorem (H2) w procesie Habera-Boscha, który zachodzi w reaktorze do syntezy amoniaku.
Nasza wiedza ekspercka
Aparatura pomiarowa odgrywa kluczową rolę w zapewnieniu bezpieczeństwa i efektywności procesów produkcji amoniaku. Oto kilka najważniejszych informacji o tym, jak aparatura pomiarowa przyczynia się do bezpieczeństwa produkcji amoniaku:
- Tlen może powodować zatrucie katalizatora. Nawet śladowe ilości tlenu mogą spowodować nieodwracalne szkody. Analizator tlenu np. OXY5500 pozwala na dokładne monitorowanie zanieczyszczeń w gazie zasilającym.
- Wielopunktowy termometr, np. iTHERM MultiSens Flex TMS01 złożony z termopar rozmieszczonych w najważniejszych punktach złoża katalizatora wykrywa wszelkie nietypowe skoki lub gradienty temperatury w złożu.
- Analizator procesowy Raman Rxn5 umożliwia ilościowe pomiary składu chemicznego, co pozwala monitorować i kontrolować stężenie amoniaku w układzie reaktora, wydajność katalizatora i optymalizować proces.
- Zbyt dużo wodoru stwarza ryzyko wybuchu w trakcie procesu. Dlatego niezbędne jest uzyskanie odpowiedniego stosunku stechiometrycznego wodoru do azotu wchodzącego do reaktora. Do tej aplikacji odpowiedni jest nasz przepływomierz Coriolisa Promass F 300.
- Ze względu na reakcję egzotermiczną i możliwość wystąpienia niekontrolowanych warunków, reaktor powinien być głównym komponentem zabezpieczonym przed nadciśnieniem. Inteligentny przetwornik ciśnienia Cerabar PMP71B pozwala zapobiec nadmiernemu wzrostowi ciśnienia w sercu procesu Habera-Boscha.
Korzyści
Wiarygodne i bezpieczna aparatura pomiarowa w zakładzie produkcji zielonego amoniaku nie tylko zwiększa bezpieczeństwo, ale także ma znaczący wpływ na ogólną efektywność procesu, wykorzystanie zasobów, zmniejszenie emisji i zgodność z celami zrównoważonego rozwoju i przepisami prawa. Wszystkie te korzyści przyczyniają się do opracowania bezpieczniejszego, bardziej zrównoważonego i przyjaznego dla środowiska procesu produkcji amoniaku.
Najważniejsze fakty
10
milionów urządzeń zainstalowanych w aplikacjach związanych z bezpieczeństwem od 1953 roku
Najważniejsze fakty
3%
o tyle zwiększa się wydajność produkcji zielonego amoniaku dzięki wykorzystaniu technologii Ramana
Co zrobić, aby produkcja zielonego amoniaku była bezpieczniejsza?
Aparatura pomiarowa odgrywa kluczową rolę w zwiększeniu bezpieczeństwa produkcji zielonego amoniaku, dostarczając wiarygodnych danych o krytycznych parametrach procesu. Wiarygodny pomiar umożliwia zwiększenie bezpieczeństwa poprzez:
- Zidentyfikowanie miejsc w reaktorze o najwyższej temperaturze poprzez monitorowanie i kontrolowanie temperatury w wielu punktach, aby zapobiec miejscowym przegrzaniom
- Monitorowanie ciśnienia, aby zapobiec jego nadmiernemu wzrostowi
- Wykorzystanie spektroskopii TDLAS do wykrywania zanieczyszczeń w strumieniu amoniaku, które mogą stwarzać zagrożenia dla bezpieczeństwa
- Monitorowanie dużych wahań ciśnienia w jednostce ASU
- Wykrywanie przecieków w zbiorniku zielonego wodoru
