Säker framställning av grön ammoniak
Skydda människor, miljö och tillgångar med hjälp av tillförlitlig mätning
Övergången till grön ammoniak och minskning av dess koldioxidavtryck kräver att man implementerar säkerhetsåtgärder och tekniska lösningar som minimerar växthusgasutsläpp och gasläckage. En stor utmaning är övertryck. Reaktorer och tankar används under högt tryck och plötsliga förändringar kan orsaka explosioner eller brott. Dessutom är ammoniak brandfarligt, vilket medför en risk för brand eller explosion. Läckage utsätter personalen och miljön för fara eftersom ammoniak är giftigt.
Viktiga fakta
3x
Increase in ammonia demand by 2050 compared to 2020 (2022 Innovation Outlook Renewable Ammonia)
Säker framställning av grön ammoniak
Luftseparationsenhet
Luftseparationsenheter separerar luft i dess primära beståndsdelar, kväve och syre, och är avgörande för att förse kemiska tillverkningsprocesser med industrigas. Processen innefattar vanligen kryogen destillering som utnyttjar de olika kokpunkterna för dessa gaser vid låga temperaturer. Luftseparationsenheter utgör en kvävekälla i processen för ammoniaksyntes. Det erhållna kvävet kombineras sedan med den gröna vätgas som framställts genom elektrolys i en reaktor.
Vår expertis inom fältet
För att öka säkerheten i framställningen av grön ammoniak med förnybara resurser är mätningen av nyckelparametrar avgörande. Parametrar som tryck, temperatur och nivå är avgörande för att minimera riskerna och implementera säkerhetsföreskrifterna. Med Endress+Hausers instrumentering kan dessa parametrar övervakas effektivt för att säkerställa luftseparationsenheternas säkerhet och verkningsgrad.
- Tryckövervakning med vår Cerabar PMP71B före kompressorn säkerställer optimala intagsförhållanden och skyddar kompressorn från skador på grund av lågt eller växlande tryck.
- Exakta temperaturmätningar i varje nedkylningsfas säkerställer effektiv kondensering och är avgörande för cyklernas tidsinställning, regenerering och produktkvalitet. Vår temperatursensor iTHERM TM131 är rätt val för dessa tillämpningar.
- Under separationen kyls den kylda luften till extremt låga temperaturer (under -184 °C). Flerpunktstermometern iTHERM TMS02 säkerställer tillförlitlig temperaturövervakning för effektiv separation av väte, syre och argon.
- Att se till att det finns tillräckligt med vätska för förångning är avgörande för stabil drift. Vår guidade radar Levelflex FMP54 övervakar tillförlitligt vätskenivån i återkokaren och förhindrar på så sätt även skador på återkokaren.
Grön vätgas: det CO2-fria flödet för ammoniakframställning
Traditionellt sett kommer majoriteten av den vätgas som används i ammoniaksyntes från ångreformering av metan (SMR) med naturgas som råvara. Den här processen avger en betydande mängd koldioxidutsläpp (”grå” vätgas). Grön vätgas som framställs genom vattenelektrolys med hjälp av förnybara energikällor är ett rent alternativ som kan ersätta vätgas som framställts med fossila bränslen.
Vår expertis inom fältet
Lagring av vätgas har sina unika utmaningar. Vätgas tar upp mycket plats på grund av dess låga energitäthet och kräver antingen högt tryck eller extremt låga temperaturer för lagring, vilket gör det kostsamt. Dessutom är vätgas lättantändligt och läckagebenäget, vilket gör att det krävs strikta säkerhetsåtgärder. Lagring stora mängder grön vätgas innebär även att viss energi oundvikligen förloras över tid.
- Att säkerställa noggrann tryckmätning är avgörande för att förhindra övertryck och förlänga kompressorernas livslängd. Vår trycktransmitter Cerabar PMP71B mäter vätgaskompressionen exakt och tillförlitligt.
- Temperaturen påverkar kompressionens verkningsgrad. Vår temperatursensor iTHERM Moduline TM131 kan användas för att övervaka kompressorns verkningsgrad.
- Endress+Hauser är en heltäckande leverantör för dina mätskiddar genom vätgasens hela värdekedja. Våra experter på området följer dig genom hela projektet för att säkerställa tillförlitliga transaktioner och efterlevnad av standarder.
Ammoniakframställning (Haber-Bosch)
Haber-Bosch-processen är en väletablerad industriell metod för framställning av ammoniak (NH₃). De primära råvarorna för processen är kvävgas och vätgas. N2 från luftseparationsenheten kombineras med H2 och gaserna reagerar med varandra genom Haber-Bosch-processen i reaktorer för ammoniakomvandling.
Vår expertis inom fältet
Mätinstrumentering spelar en avgörande roll för att säkerställa säker och effektiv drift vid ammoniakframställning. Nedan följer några huvudaspekter för hur mätinstrumentering bidrar till säker ammoniakframställning:
- Syrgas kan vara riktigt problematiskt när det gäller katalysatorförgiftning. Även spår av syrgas kan orsaka oåterkalleliga skador. Med en syrgasanalysator som OXY5500 går det att övervaka föroreningar i matargas noggrant.
- Flera termoelement, såsom iTHERM MultiSens Flex TMS01, placeras strategiskt längs katalysatorbädden för att detektera onormala temperaturtoppar eller -gradienter.
- En processanalysator av typen Raman Rxn5 möjliggör kvantitativ mätning av kemisk sammansättning, vilket hjälper dig att övervaka och kontrollera ammoniakkoncentrationen i reaktorslingan, katalysatorprestandan samt att optimera processen.
- För mycket vätgas skapar en explosionsrisk i processlinga. Därför är det ytterst viktigt att den vätgas och kvävgas som förs in i reaktorn har rätt stökiometriskt förhållande. Vår Coriolis-flödesmätare Promass F 300 passar den här tillämpningen.
- Reaktorn är främsta fokus för övertrycksskydd i och med den exotermiska reaktionen och potentialen för okontrollerade förhållanden. Den smarta trycktransmittern CerabarPMP71B kan hjälpa till att förhindra övertryck i kärnan av Haber-Bosch-processen.
Fördelar
Tillförlitlig och säker mätinstrumentering vid framställning av grön ammoniak ökar inte bara säkerheten, utan bidrar även avsevärt till övergripande processeffektivitet, resursanvändning, utsläppsminskning och efterlevnad av hållbarhetsmål och regelverk. Dessa fördelar främjar gemensamt utvecklingen av en säker, mer hållbar och miljövänlig process för ammoniakframställning.
Viktiga fakta
10
miljoner enheter installerade i säkerhetsrelaterade tillämpningar sedan 1953
Viktiga fakta
3 %
Ökning av avkastningen inom framställning av grön ammoniak med Raman-teknik.
Hur man gör framställningen av grön ammoniak säkrare
Processinstrumentering spelar en avgörande roll i ökad säkerhet i framställningen av grön ammoniak genom att tillhandahålla tillförlitliga data om kritiska processparametrar. Tillförlitlig mätning kan öka säkerheten genom att:
- identifiera lokal överhettning i reaktorn och på så sätt förebygga lokal överhettning genom att övervaka och kontrollera temperatur på flera punkter
- förebygga övertryck genom övervakning
- detektera föroreningar i ammoniakflödet som kan utgöra säkerhetsrisker med TDLAS-teknik
- övervaka fluktuationer i luftseparationsenheter
- detektera läckage vid lagring av grön vätgas.
