Produção segura de amônia verde
Proteção de pessoas, meio ambiente e ativos por meio de medições confiáveis
A transição para a amônia verde e a redução de sua pegada de carbono exigem a implementação de procedimentos de segurança e soluções técnicas para minimizar as emissões de gases do efeito estufa e os vazamentos de gás. Um dos principais desafios é a pressurização excessiva. Reatores e tanques operam sob altas pressões, e mudanças repentinas podem causar explosões ou rupturas. Além disso, a natureza inflamável da amônia representa um risco de incêndio ou explosão. Os vazamentos expõem os trabalhadores e o meio ambiente a condições perigosas devido à toxicidade da amônia.
Principais fatos
3x
Increase in ammonia demand by 2050 compared to 2020 (2022 Innovation Outlook Renewable Ammonia)
Produção segura de amônia verde
Mapa do processo de produção de amônia com os pontos de medição relevantes.
Unidade de separação de ar (ASU)
As unidades de separação de ar separam o ar em seus componentes primários, nitrogênio e oxigênio, e são cruciais no fornecimento de gases industriais para a indústria química. O processo normalmente envolve a destilação criogênica, que explora as diferenças nos pontos de ebulição desses gases em baixas temperaturas. A ASU fornece uma fonte de nitrogênio para o processo de síntese de amônia. O nitrogênio obtido é então combinado com o hidrogênio verde produzido por eletrólise em um reator.
Nosso conhecimento em campo
Para aumentar a segurança na produção de amônia verde com recursos renováveis, a medição de parâmetros-chave é crucial. Parâmetros como pressão, temperatura e nível são essenciais para minimizar os riscos e implementar procedimentos de segurança. Com a instrumentação da Endress+Hauser, esses parâmetros podem ser monitorados de forma eficaz para garantir a segurança e o desempenho na ASU.
- O monitoramento da pressão com nosso Cerabar PMP71B antes do compressor garante condições ideais de admissão e protege o compressor contra danos causados por pressão baixa ou flutuante.
- Em cada estágio de resfriamento, medições precisas de temperatura garantem uma liquefação eficiente e são cruciais para o tempo do ciclo, a regeneração e a qualidade do produto. Nosso sensor de temperatura iTHERM TM131 é a escolha certa para essas aplicações.
- Durante a separação, o ar é resfriado a temperaturas extremamente baixas (abaixo de -184°C). O sensor de temperatura multiponto iTHERM TMS02 garante o monitoramento confiável da temperatura para uma separação eficaz de nitrogênio, oxigênio e argônio.
- Garantir líquido suficiente para a vaporização é fundamental para operações estáveis. Nosso radar de onda guiada Levelflex FMP54 monitora de forma confiável o nível de líquido no refervedor, evitando também danos a esse equipamento.
©Adobe Stock/ Grispb
Hidrogênio verde: a matéria-prima livre de CO2 para a produção de amônia
Tradicionalmente, a maior parte do hidrogênio usado na síntese de amônia é proveniente da reforma a vapor de metano (SMR) do gás natural. Esse processo libera emissões significativas de dióxido de carbono (hidrogênio “cinza”). O hidrogênio verde, produzido por meio da eletrólise da água usando fontes de energia renováveis, oferece uma alternativa limpa para substituir o hidrogênio derivado de combustíveis fósseis.
Nosso conhecimento em campo
O armazenamento de hidrogênio apresenta desafios únicos. Ele ocupa muito espaço devido à sua baixa densidade de energia e requer altas pressões ou temperaturas extremamente baixas para ser armazenado, o que o torna caro. Além disso, o hidrogênio é inflamável e propenso a vazamentos, o que exige medidas de segurança rigorosas. Armazenar grandes quantidades de hidrogênio verde também significa que parte da energia é inevitavelmente perdida ao longo do tempo.
- Garantir a medição precisa da pressão é essencial para evitar sobrepressões e prolongar a vida útil dos compressores. Nosso transmissor de pressão CerabarPMP71B mede de forma precisa e confiável a compressão de hidrogênio.
- A temperatura afeta a eficiência da compressão. Nosso sensor de temperatura iTHERMModuline TM131 pode ser usado para monitorar a eficiência do compressor.
- A Endress+Hauser é um fornecedor completo para seus dispositivos de medição em toda a cadeia de valor do hidrogênio. Para garantir transações confiáveis e conformidade com os padrões, nossa experiência na área o acompanha durante todo o projeto.
©Endress+Hauser
Produção de amônia (Haber-Bosch)
O processo Haber-Bosch é um método industrial consolidado para a produção de amônia (NH₃). As principais matérias-primas para o processo são o nitrogênio e hidrogênio. O N2 da unidade de separação de ar é combinado com o H2 e reagido através do processo Haber-Bosch em um reator de conversão de amônia.
Nosso conhecimento em campo
A instrumentação de medição desempenha um papel fundamental para garantir a operação segura e eficiente dos processos de produção de amônia. Aqui estão alguns aspectos importantes de como a instrumentação de medição contribui para a produção segura de amônia:
- O oxigênio pode ser um problema sério em relação à contaminação do catalisador. Mesmo quantidades mínimas de oxigênio podem causar danos irreversíveis. Com um analisador de oxigênio como o OXY5500, as impurezas no gás de alimentação podem ser rigorosamente monitoradas.
- Múltiplos termopares, como o iTHERM MultiSens Flex TMS01, são estrategicamente posicionados em todo o leito do catalisador para detectar quaisquer picos ou gradientes anormais de temperatura.
- Um analisador de processo Raman Rxn5 possibilita medições quantitativas da composição química, ajudando você a monitorar e controlar a concentração de amônia no circuito do reator, o desempenho do catalisador e a otimizar o processo.
- O excesso de hidrogênio cria um risco de explosão no circuito do processo. Por esse motivo, é essencial manter a proporção estequiométrica correta de hidrogênio e nitrogênio que entra no reator. Nosso medidor de vazão Coriolis Promass F 300 é perfeito para essa aplicação.
- O reator é o foco principal da proteção contra sobrepressão devido à reação exotérmica e ao potencial de que ela saia do controle. O transmissor de pressão inteligente Cerabar PMP71B pode ajudar a evitar a sobrepressurização no coração do processo de Haber-Bosch.
Benefícios
Uma instrumentação de medição confiável e segura na produção de amônia verde não apenas aumenta a segurança, mas também contribui significativamente para a eficiência geral do processo, utilização de recursos, redução de emissões e conformidade com as metas e regulamentações de sustentabilidade. Esses benefícios contribuem coletivamente para o desenvolvimento de um processo de produção de amônia mais seguro, sustentável e ecologicamente correto.
Principais fatos
10
milhões de dispositivos instalados em aplicações relacionadas à segurança desde 1953
Principais fatos
3%
aumento de rendimento na produção de amônia verde com a tecnologia Raman
Como tornar a produção de amônia verde mais segura
A instrumentação do processo desempenha um papel fundamental no aumento da segurança da produção de amônia verde ao fornecer dados confiáveis sobre parâmetros críticos do processo. A medição confiável pode aumentar a segurança:
- Identificando pontos quentes no reator e, assim, evitar o superaquecimento localizado por meio do monitoramento e controle da temperatura em múltiplos pontos
- Prevenindo a sobrepressurização através do monitoramento
- Detectando impurezas no fluxo de amônia que podem representar riscos à segurança com a tecnologia TDLAS
- Monitorando flutuações de alta pressão na ASU
- Detectando vazamentos no armazenamento de hidrogênio verde
