„Zielony” amoniak przyspiesza proces dekarbonizacji

„Zielony” amoniak jest idealnym nośnikiem energii. Nie zawiera węgla, co sprawia, że ma bardzo interesujący potencjał na przyszłość. Jako typowy element składowy zasady „power-to-X”, „zielony” amoniak przyczynia się do dekarbonizacji – w szczególności jako środek transportu wodoru. Od momentu wprowadzenia zaawansowanego procesu produkcji amoniaku firma WIKA wspiera projektantów i operatorów zakładów, oferując dostosowane do indywidualnych potrzeb rozwiązania w zakresie oprzyrządowania do pomiaru ciśnienia, temperatury, poziomu i przepływu.

Do tej pory amoniak lub NH3 stanowił podstawowy składnik nawozów. Jest on wytwarzany syntetycznie z wodoru (H2) i azotu (N2) w reaktorze. Konwencjonalny proces produkcji wodoru odbywa się głównie w reformerze parowym metanu (SMR) i wymaga dużego nakładu surowców kopalnych i paliw kopalnych – zwłaszcza gazu ziemnego – co wiąże się z emisją CO2 do atmosfery.

Produkcja z wykorzystaniem energii elektrycznej ze źródeł odnawialnych

Jednak globalne dążenie do wykorzystania alternatywnych źródeł energii doprowadziło obecnie do przejścia z „szarego” amoniaku na »zielony«. Zmiana ta opiera się na strategii „power-to-X”. Oznacza to, że do uzyskania potrzebnych cząsteczek chemicznych wykorzystuje się energię elektryczną ze źródeł odnawialnych. W przypadku amoniaku energia wiatrowa i słoneczna jest wykorzystywana do zasilania elektrolizerów do produkcji wodoru z wody, a także instalacji do rozdzielania powietrza (ASU) do ekstrakcji azotu z powietrza.

„Zielony” amoniak ma bardziej wszechstronne zastosowania niż „szary” NH3

W porównaniu z produktem „szarym”, „zielony” amoniak ma więcej zastosowań: nie tylko jako ważny nawóz, ale także jako paliwo, na przykład w energochłonnym przemyśle stoczniowym. Ponadto odgrywa on ważną rolę jako nośnik „zielonego” wodoru. Wynika to z faktu, że NH3 umożliwia energooszczędny i zajmujący mało miejsca transport statkami z regionów, w których produkowany jest wodór, do regionów na całym świecie, w których występuje duże zapotrzebowanie. W miejscu docelowym instalacje do krakowania amoniaku ponownie oddzielają wodór i udostępniają go wszystkim konsumentom.

„Zielony” amoniak: Schemat przedstawia łańcuch wartości oparty na strategii „power-to-X”.

Popyt wzrośnie trzykrotnie do roku 2050.

Biorąc pod uwagę te możliwości, według Międzynarodowej Agencji Energii Odnawialnej (IRENA) i Stowarzyszenia Energii Amoniakalnej (AEA) popyt na amoniak wzrośnie z dotychczasowych 200 milionów ton rocznie do około 690 milionów ton w 2050 roku. Dlatego też branża inwestuje znaczne środki w produkcję i logistykę. Na całym świecie zarejestrowanych jest 300 projektów dotyczących produkcji „ekologicznego” NH3. Firma WIKA oferuje kompletną gamę rozwiązań w tej dziedzinie.

Przykłady dostosowanych do potrzeb systemów pomiarowych w całym łańcuchu wartości

Ze względu na specyficzne wyzwania, wiele etapów procesu w łańcuchu wartości NH3 wymaga dostosowanych do potrzeb systemów pomiarowych. Oto cztery przykłady:

Na każdym etapie łańcucha wartości WIKA oferuje odpowiednie systemy pomiarowe (zgodnie z ruchem wskazówek zegara od lewej), na przykład wskaźnik poziomu z systemem dwukomorowym do separacji i skraplania amoniaku, model TC96-O Flex-O™ wielopunktowa termopara do syntezy amoniaku, przepływomierz HHR FlowPak® do separatora powietrza oraz model TC59-E eTEFRACTO-PAD® zespół termopary z rurką dla krakowania amoniaku.

• Pomiar przepływu w instalacji do rozdzielania powietrza: Przestrzeń montażowa w tej instalacji jest często ograniczona. Do takich zastosowań firma WIKA opracowała przepływomierz HHR FlowPak®. Urządzenie to, działające na zasadzie różnicy ciśnień, nie wymaga rur przed i za przepływomierzem, a nawet może być zainstalowane za dwoma kolankami rurowymi 90°. Mimo to zapewnia bardzo wysoką dokładność pomiaru.
• Monitorowanie temperatury podczas syntezy amoniaku: Wielopunktowe termopary o krótkim czasie reakcji umożliwiają szybkie generowanie profilu temperatury w złożach katalizatora reaktorów. Dzięki jednemu połączeniu można w ten sposób zrealizować do 40 punktów pomiarowych. Modele TC95 i TC96-O Flex-O™, charakteryzujące się modułowością, zostały zaprojektowane specjalnie do takich zastosowań.
• Monitorowanie poziomu podczas separacji i skraplania amoniaku: Do tego zadania firma WIKA oferuje konfigurowalny wskaźnik poziomu z różnorodnym redundantnym monitorowaniem w systemie dwukomorowym. Rozwiązanie dwukomorowe wyposażone jest w łańcuch kontaktronowy lub czujnik magnetostrykcyjny, a także radar fal przewodzonych i wskazanie magnetyczne, które można łatwo odczytać z daleka. Z łatwością wytrzymuje wysokie ciśnienia. Inteligentna konstrukcja systemu pomiarowego zapewnia również, że efekt bulgotania spowodowany „wrzącą” ciekłą amoniakiem nie powoduje drgań pływaków, gwarantując w ten sposób bezproblemowy sygnał.
• Monitorowanie temperatury powłoki rur w instalacjach do krakowania amoniaku: Separacja wodoru z amoniaku odbywa się w licznych rurach krakingowych wypełnionych katalizatorem. Energia cieplna wymagana do reakcji chemicznej jest dostarczana przez zewnętrzne ogrzewanie. Dokładny ciągły pomiar temperatury płaszcza rury jest ważną zmienną dla efektywnego sterowania procesami i zapobiegania przegrzaniu. Oferta firmy WIKA obejmuje różne modele przyrządów do tego celu, w tym opatentowany TC59-E eTEFRACTO-PAD®, który jest montowany za pomocą tylko jednego spoiny i przez całą dobę podaje dokładną temperaturę płaszcza rury.

„Zielony” amoniak: Usługi w zakresie przyrządów pomiarowych do produkcji

Wszystkie etapy procesu wymagają również przetworników ciśnienia procesowego i różnicowego oraz odpowiednich zaworów pomiarowych, które są również wykorzystywane do hydrostatycznego monitorowania poziomu i przepływu. Ponadto operatorzy zakładów mogą korzystać z towarzyszących usług WIKA, na przykład podczas instalacji, konserwacji i kalibracji.

Uwaga
Na stronie internetowej WIKA przedstawiamy przegląd rozwiązań pomiarowych dla zastosowań związanych z wodorem, a także dla konwencjonalnej produkcji amoniaku. Znajdziesz tam również dodatkowe informacje na temat wymienionych przyrządów TC95, TC96-O Flex-O™, TC59-E eTEFRACTO-PAD®, HHR FlowPak® oraz wskaźnika poziomu. Prezentujemy również dalsze rozwiązania pomiarowe dla przemysłu chemicznego. Chcesz dowiedzieć się więcej o strategii zrównoważonego rozwoju firmy WIKA? Pobierz kopię raportu dotyczącego zrównoważonego rozwoju. W razie dalszych pytań, Twój kontakt chętnie Ci pomoże.

Polecamy również nasze artykuły
Cyfryzacja: Wspólne standardy dla Przemysłu 4.0 – Blog WIKA
Dostawca systemów pomiaru ciśnienia – Blog WIKA
Styki przełączające w manometrach i termometrach – Blog WIKA