I processi di produzione dell'ammoniaca “verde” richiedono sistemi di misura personalizzati.

El amoníaco «verde» es un vector energético ideal. Al estar libre de carbono, ofrece un potencial muy interesante para el futuro. Como componente típico del principio «power-to-X», el amoníaco «verde» contribuye a impulsar la descarbonización, en particular como medio de transporte del hidrógeno. Desde el lanzamiento del proceso avanzado de producción de amoníaco, WIKA ha apoyado a los desarrolladores y operadores de plantas con soluciones de instrumentación personalizadas para las mediciones de presión, temperatura, nivel y caudal.

Hasta ahora, el amoníaco (NH3) ha sido principalmente la base de los fertilizantes. Se produce sintéticamente a partir de hidrógeno (H2) y nitrógeno (N2) en un reactor. El proceso convencional de producción de hidrógeno se lleva a cabo principalmente en un reformador de metano por vapor (SMR) e implica un elevado aporte de materias primas fósiles y combustibles fósiles, especialmente gas natural, con las correspondientes emisiones de CO2 a la atmósfera.

Producción con electricidad renovable

Sin embargo, el impulso mundial hacia fuentes de energía alternativas ha favorecido el paso del amoníaco «gris» al «verde». El cambio se basa en la estrategia «power-to-X». Esto significa que se utiliza electricidad renovable para obtener las moléculas químicas necesarias. En el caso del amoníaco, la energía eólica y solar se utiliza para alimentar plantas de electrólisis que producen hidrógeno a partir del agua y unidades de separación del aire (ASU) para extraer nitrógeno del aire.

El amoníaco «verde» ofrece usos más versátiles que el NH3 «gris»

En comparación con el producto «gris», el amoníaco «verde» puede utilizarse de más formas: no solo como fertilizante importante, sino también como combustible, por ejemplo, para la industria naval, que consume mucha energía. Además, desempeña un papel importante como medio portador del hidrógeno verde. Esto se debe a que el amoníaco permite un transporte por barco energéticamente eficiente y que ahorra espacio desde las regiones donde se produce el hidrógeno hasta regiones de todo el mundo con una gran demanda. En el lugar de destino, los crackers de amoníaco vuelven a separar el hidrógeno y lo ponen a disposición de todos los consumidores.

 

The production and processing process of “green” ammonia

Amoníaco «verde»: el diagrama muestra la cadena de valor basada en la estrategia «power-to-X».

La demanda aumentará hasta triplicarse para el año 2050

Según la Agencia Internacional de Energías Renovables (IRENA) y la Asociación de la Energía de Amoniaco (AEA), se espera que la demanda de amoniaco aumente de los 200 millones de toneladas por año hasta los 690 millones en 2050. Por este motivo, la industria está realizando inversiones considerables en producción y logística. A nivel mundial, hay 300 proyectos registrados para la producción de «energía verde» de amoníaco. WIKA ofrece una cartera completa de soluciones en este campo.

A continuación se muestran algunos ejemplos de sistemas de medición personalizados a lo largo de la cadena de valor

Para hacer frente a situaciones críticas específicas, es necesario contar con sistemas de medición personalizados en varias fases del proceso de la cadena de valor del NH3.
Aquí tienes cuatro ejemplos:

Typical measurement solutions for the production of “green” ammonia

Para cada etapa de la cadena de valor, WIKA ofrece sistemas de medición específicos, por ejemplo (empezando por la izquierda) un indicador de nivel con sistema de doble cámara para la separación y licuefacción de amoníaco, el termopar multipunto modelo TC96-O Flex-O™ para la síntesis de amoníaco, el medidor de caudal HHR FlowPak® para la unidad de separación de aire y el conjunto de termopar tubeskin modelo TC59-E eTEFRACTO-PAD® para el cracking de amoníaco.

  • Medición de caudal en la unidad de separación de aire: el espacio de instalación de esta unidad suele estar limitado. Para estas aplicaciones, WIKA ha desarrollado el medidor de caudal HHR FlowPak®. Este instrumento, que se basa en el principio de presión diferencial, no requiere tubos a la entrada y a la salida y puede instalarse incluso después de dos tubos de giro de 90°. No obstante, ofrece una precisión muy elevada.
  • Monitorización de la temperatura durante la síntesis de amoníaco: los termopares multipunto con tiempos de respuesta rápidos permiten generar en poco tiempo un perfil de temperatura en los lechos catalizadores de los reactores. Con una sola conexión se pueden realizar hasta 40 puntos de medición. Caracterizados por su modularidad, los modelos TC95 y TC96-O Flex-O™ están diseñados específicamente para estas aplicaciones.

  • Monitorización de nivel durante la separación y licuefacción de amoníaco: para esta aplicación, WIKA ofrece un indicador de nivel personalizable con varios supervisores redundantes en un sistema de doble cámara. La solución de doble cámara está equipada con un sensor de cadena reed o magnetostrictivo, un radar de onda guiada y una indicación magnética que puede leerse fácilmente a distancia. Puede soportar fácilmente altas presiones. El diseño inteligente del sistema de medición también garantiza que el efecto burbuja causado por el amoníaco líquido «en ebullición» no haga bailar el flotador, garantizando así una señal sin problemas.
  • Monitorización de la temperatura de los tubos en los crackers de amoníaco: la separación del hidrógeno del amoníaco tiene lugar en varios tubos de crackers llenos de catalizador. La energía térmica necesaria para la reacción química procede de la combustión externa. La medición exacta y continua de la temperatura de los tubos es una variable importante para controlar eficazmente los procesos y evitar el sobrecalentamiento. La gama de productos de WIKA incluye varios modelos de instrumentos, entre ellos el termopar patentado eTEFRACTO-PAD® TC59-E que se monta con una sola varilla de soldadura y proporciona la temperatura exacta de la superficie de los tubos las 24 horas del día.

Amoníaco «verde»: servicio para instrumentos de medición durante la producción

Todos los pasos del proceso requieren también transmisores de presión diferencial y de proceso y las correspondientes válvulas de instrumentación, que también se utilizan para la supervisión hidrostática de nivel y caudal. Además, los operadores de la planta pueden recurrir al Servicio WIKA, por ejemplo, durante la instalación, el mantenimiento y la calibración.

Nota
La página web de WIKA ofrece una visión general de las soluciones de instrumentación para aplicaciones de hidrógeno y producción convencional de amoníaco. Aquí también encontrará más información sobre los instrumentos mencionados TC95, TC96-O Flex-O™, TC59-E y TEFRACTO-PAD®, HHR FlowPak® y el indicador de nivel. También ofrecemos otras soluciones de medición para la industria química. ¿Te gustaría saber más sobre la estrategia de sostenibilidad de WIKA? Entonces descarga una copia del informe de sostenibilidad. Si tienes más preguntas, no dudes en ponerte en contacto con nosotros.

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