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向绿色合成氨生产转型,减少碳足迹,需要安全的生产工艺和技术可行的解决方案,目的是减少温室气体排放,避免气体泄漏。过程中的过压状况是一大关键挑战。反应器和储罐处于高压环境,突变可能引发爆炸或罐体破裂。氨易燃,存在易燃易爆风险。氨气还有毒,泄漏会危害人员健康,污染环境。

关键点

3x

Increase in ammonia demand by 2050 compared to 2020 (2022 Innovation Outlook Renewable Ammonia)

空分装置(ASU)
深入分析

空分装置(ASU)

空分装置将空气中的主要组分氮气和氧气分离出来,为化工生产提供关键工业气体。通常为低温蒸馏过程,利用不同气体组分在低温条件下的沸点各不相同。空分装置(ASU)为合成氨生产提供原料氮气。随后在反应器中,分离出来的氮气通过电解水制取绿氢

我们掌握专业知识

为了提高利用可再生能源生产绿色合成氨的过程安全性,必须测量关键参数。进行压力、温度、液位等参数测量,有助于减小风险,确保过程安全。Endress+Hauser的现场仪表能够有效监测上述参数,确保空分装置(ASU)高性能安全运行。

  • 在空气压缩机前方安装Cerabar PMP71B压力变送器,在线监测过程压力,确保理想进气条件,防止压力过低或压力波动损坏空气压缩机。
  • 对于每一级冷却,精准温度测量助力高效液化,对循环周期、再生过程和产品质量至关重要。 iTHERM TM131温度计是此类应用的理想选择。
  • 在分离过程中,冷却后的空气继续被冷却至极低温度(低于-184°C)。多点温度计iTHERM TMS02可靠监测温度,确保氮气、氧气和氩气有效分离开来。
  • 确保始终有足量的可供汽化的液体是稳定运行的关键所在。导波雷达液位计Levelflex FMP54可靠监测再沸器的液位高度,有效防范再沸器受损。
绿氢储罐 ©Adobe Stock/ Grispb
深度分析

绿氢:用于合成氨生产的零碳(CO2)原料气

传统合成氨工艺使用的大部分氢气是天然气的蒸汽甲烷重整(SMR)产物。这一重整工艺会产生大量二氧化碳(“灰氢”)排放。绿氢是利用可再生能源通过电解水制取得到的氢气,是替代化石燃料制氢的清洁能源载体。

我们掌握专业知识

储氢面临特殊挑战。氢气的能量密度低,占用空间大,需要高压或超低温储存,因此成本高昂。同时,氢气易燃易泄漏,需要采取严格的安全防范措施。储存的大量绿氢还会随着时间的推移,不可避免地发生能量损失。

  • 始终进行高精度压力测量对于防止过压和延长空气压缩机的使用寿命至关重要。压力变送器Cerabar PMP71B在氢气压缩过程中可靠进行高精度压力测量。
  • 温度影响空气压缩机的工作效率。温度计iTHERM Moduline TM131可用于监测空气压缩机的效率。
  • 作为一站式供应商,Endress+Hauser提供计量撬,服务整个氢能价值链。为了确保交易可靠且符合标准,我们的行业专家在项目的整个生命周期内为您提供专业支持。
合成氨工厂的夜景 ©Endress+Hauser
深度分析

合成氨(Haber-Bosch)

哈伯法(Haber-Bosch)合成氨工艺是人们公认的成熟制氨方法(NH₃)。氮气和氢气是主要原料气。空分装置分离出来的氮气与氢气在氨转化还原反应器中发生Haber-Bosch法合成氨反应。

我们掌握专业知识

测量仪表不可或缺,有助于确保合成氨生产过程安全高效进行。以下列举了测量仪表对于安全合成氨生产的主要作用:

  • 氧气是催化剂中毒的主要诱因。痕量氧气也会造成不可逆转的损害。安装氧气分析仪(比如OXY5500 )密切监测原料气中的杂质浓度。
  • 在整个催化剂床上布局iTHERM MultiSens Flex TMS01等多点热电偶温度计,检测异常温度峰值或温差梯度。
  • 选用Rxn5拉曼分析仪定量测定化学组分,帮助用户监测和控制反应器回路中的氨浓度和催化剂性能,优化生产工艺。
  • 过量氢气会给过程回路带来爆炸风险。因此,保证进入反应器的氢气和氮气的正确化学计量比至关重要。科里奥利质量流量计Promass F 300是此类应用的理想选择。
  • 过程属于放热反应,可能出现失控状况,反应器过压保护是重中之重。智能压力变送器Cerabar PMP71B 能有效防范Haber-Bosch核心工艺过压。

客户的收益

在绿色合成氨生产过程中使用可靠且安全的测量仪表不仅能够提高安全性,而且还能显著提升整体过程效率,提高资源利用率、减少碳排放,保证合规生产,助力达成可持续发展目标。它们共同服务更安全、更具可持续性、更环保的合成氨生产工艺的开发。

关键点

10

1953至今,已有1000万台仪表成功在各类安全应用中投用

关键点

3%

利用拉曼光谱技术实现了3%的合成氨产量提升

彩页

如何实现更安全的绿色合成氨生产

过程测量仪表至关重要,可靠输出关键过程参数,帮助用户提高绿色合成氨生产过程的安全性。基于可靠的测量结果提高安全性:

  • 识别反应器热点,通过多点温度监测和控制防止局部过热
  • 实施压力监测,防范出现过压状况
  • 基于TDLAS技术检测氨气中的杂质,杜绝安全隐患
  • 监测空压装置(ASU)内的高压波动
  • 绿氢储罐的泄漏检测

尾注

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