L'ammoniaca “verde” promuove la decarbonizzazione

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

L’ammoniaca “verde” è un vettore energetico ideale. Essendo priva di carbonio, offre un potenziale molto interessante per il futuro. Come elemento tipico del principio “power-to-X”, l’ammoniaca “verde” contribuisce alla decarbonizzazione, in particolare come mezzo di trasporto per l’idrogeno. Sin dal lancio del processo avanzato di produzione dell’ammoniaca, WIKA ha supportato gli sviluppatori e gli operatori degli impianti con soluzioni di strumentazione personalizzate per le misure di pressione, temperatura, livello e portata.

Finora, l’ammoniaca (NH₃) è stata prevalentemente utilizzata come base per i fertilizzanti. Viene prodotta per sintesi a partire da idrogeno (H₂) e azoto (N₂) in un reattore. Il processo convenzionale di produzione dell’idrogeno avviene principalmente in un reformer a vapore di metano (SMR) e comporta un elevato apporto di materie prime fossili e combustibili fossili (soprattutto gas naturale) con relative emissioni di CO₂ nell’atmosfera.

Produzione con energia elettrica rinnovabile

Tuttavia, la spinta globale verso le fonti energetiche alternative ha portato al passaggio dall’ammoniaca “grigia” a quella “verde”. Il cambiamento si basa sulla strategia “power-to-X”. Ciò significa che l’energia elettrica rinnovabile viene utilizzata per ottenere le molecole chimiche necessarie. Nel caso dell’ammoniaca, l’energia eolica e solare viene utilizzata per alimentare gli impianti di elettrolisi per la produzione di idrogeno dall’acqua e le unità di separazione dell’aria (ASU) per l’estrazione dell’azoto dall’aria.

L’ammoniaca “verde” offre usi più versatili rispetto all’ammoniaca “grigia”

Rispetto al prodotto “grigio”, l’ammoniaca “verde” può essere utilizzata in più modi: non solo come importante fertilizzante, ma anche come combustibile, ad esempio per l’industria navale ad alta intensità energetica. Inoltre, svolge un ruolo importante come mezzo di trasporto per l’idrogeno “verde”. L’NH₃, infatti, consente un trasporto via nave efficiente dal punto di vista energetico e poco ingombrante dalle regioni in cui viene prodotto l’idrogeno alle regioni del mondo con un’elevata domanda. A destinazione, gli impianti di cracking dell’ammoniaca scindono nuovamente l’idrogeno e lo rendono disponibile a tutti i consumatori.

The production and processing process of “green” ammonia

Ammoniaca “verde”: Il diagramma mostra la catena del valore basata sulla strategia “power-to-X”.

La domanda triplicherà entro il 2050

Date queste opportunità, secondo l’Agenzia Internazionale per le Energie Rinnovabili (IRENA) e l’Ammonia Energy Association (AEA), la domanda di ammoniaca crescerà dagli attuali 200 milioni di tonnellate all’anno a 690 milioni di tonnellate nel 2050. Per questo motivo l’industria sta investendo molto nella produzione e nella logistica. In tutto il mondo, sono stati presentati 300 progetti per la produzione di NH₃ “verde”. WIKA offre una gamma completa di soluzioni in questo campo.

Esempi di sistemi di strumenti di misura personalizzati lungo la catena del valore

Per affrontare criticità specifiche, numerose fasi di processo lungo la catena del valore dell’NH₃ richiedono sistemi di misura personalizzati.
Ecco quattro esempi:

Typical measurement solutions for the production of “green” ammonia

Per ogni fase della catena del valore, WIKA offre sistemi di misura specifici, ad esempio (partendo da sinistra) un indicatore di livello con sistema a doppia camera per la separazione e la liquefazione dell’ammoniaca, la termocoppia multipoint modello TC96-O Flex-O™ per la sintesi dell’ammoniaca, il misuratore di portata HHR FlowPak^® per l’unità di separazione dell’aria e il gruppo termocoppia tubeskin modello TC59-E eTEFRACTO-PAD^® per il cracking dell’ammoniaca.

Misura di portata nell’unità di separazione dell’aria: lo spazio di installazione in questa unità è spesso limitato. Per queste applicazioni, WIKA ha sviluppato il misuratore di portata HHR FlowPak^®. Lo strumento, che si basa sul principio della pressione differenziale, non richiede tubi a monte e a valle e può essere installato anche dopo due tubi a gomito a 90°. Tuttavia, offre una precisione molto elevata.
Monitoraggio della temperatura durante la sintesi dell’ammoniaca: le termocoppie mutipoint con tempi di risposta rapidi consentono di generare velocemente un profilo di temperatura nei letti di catalizzatore dei reattori. Con un solo collegamento, è possibile realizzare fino a 40 punti di misura. Caratterizzati dalla loro modularità, i modelli TC95 e TC96-O Flex-O™ sono progettati specificamente per queste applicazioni.
Monitoraggio del livello durante la separazione e la liquefazione dell’ammoniaca: per questa applicazione, WIKA offre un indicatore di livello personalizzabile con diversi monitoraggi ridondanti in un sistema a doppia camera. La soluzione a due camere è dotata di un sensore a catena reed o magnetostrittivo, di un radar a onde guidate e di un’indicazione magnetica facilmente leggibile a distanza. Può sopportare facilmente pressioni elevate. Il design intelligente del sistema di misura assicura inoltre che l’effetto bolla causato dall’ammoniaca liquida “in ebollizione” non faccia ballare il galleggiante, garantendo così un segnale senza problemi.
Monitoraggio della temperatura dei tubi nei cracker di ammoniaca: la separazione dell’idrogeno dall’ammoniaca avviene in numerosi tubi di cracking riempiti con catalizzatore. L’apporto di energia termica necessario per la reazione chimica è fornito da una combustione esterna. L’esatta misura continua della temperatura del tubo è una variabile importante per controllare i processi in modo efficiente e prevenire il surriscaldamento. La gamma dei prodotti WIKA comprende diversi modelli di strumenti, tra cui la brevettata termocoppia eTEFRACTO-PAD^® TC59-E che si monta con un solo cordone di saldatura e fornisce l’esatta temperatura superficiale dei tubi 24 ore su 24.

Ammoniaca “verde”: service per gli strumenti di misura per la produzione

Tutte le fasi del processo richiedono anche trasmettitori di pressione di processo e differenziale e le relative valvole per strumentazione, utilizzate anche per il monitoraggio idrostatico di livello e portata. Inoltre, gli operatori dell’impianto possono avvalersi del Service WIKA, ad esempio durante l’installazione, la manutenzione e la calibrazione.

Note
Il sito web WIKA offre una panoramica delle soluzioni di strumentazione per le applicazioni con idrogeno e per la produzione convenzionale di ammoniaca. Qui troverete anche ulteriori informazioni sugli strumenti citati TC95, TC96-O Flex-O™, TC59-E eTEFRACTO-PAD^®, HHR FlowPak^® e sull’indicatore di livello. Offriamo inoltre anche altre soluzioni di misura per l’industria chimica. Volete saperne di più sulla strategia di sostenibilità di WIKA? Allora scaricate una copia del rapporto di sostenibilità. Se avete altre domande, non esitate a contattarci.