Betrieb des Synthesis-Loops

Bei der Ammoniaksynthese werden Stickstoff und Wasserstoff unter einem Druck von 150–300 bar mithilfe eines Katalysators umgewandelt. Das entstehende Ammoniak kondensiert beim Abkühlen. Ein Hochdruckseparator trennt das flüssige Ammoniak unter Synthese-Druck vom unreagierten Gas ab. Das gereinigte Gas wird in den Reaktor zurückgeführt, während das flüssige Ammoniak in den Speicher geleitet wird.

Auslegung des Separators

Vertikaler Druckbehälter mit Synthesegaseinlass nach dem Produktkühler, Sammelbereich für Ammoniakkondensat, Gasauslass zurück in den Synthesekreislauf, Flüssigkeitsauslass zur Druckentlastung und -speicherung sowie Einbauten zur Gas-Flüssigkeits-Trennung. Die dickwandige Konstruktion ist für extreme Betriebsdrücke ausgelegt.

Betriebsdruck

Auslegungsdruck 200–350 bar, angepasst an die Bedingungen des Synthesekreislaufs. Durch den hohen Druck bleibt Ammoniak bei Umgebungstemperatur flüssig. Werkstoffe und Ausführung gemäß ASME Abschnitt VIII, Abteilung 2 für den Einsatz unter extremem Druck.

Trennverfahren

Das gekühlte Synthesegas enthält Tröpfchen aus flüssigem Ammoniak. Der Abscheider sorgt für eine Verweilzeit, damit sich die Stoffe durch Schwerkraft trennen können. Da Ammoniak schwerer ist, setzt es sich am Boden ab. Nicht umgesetztes H₂ und N₂ werden über den Kopf zum Kompressor und zum Reaktor zurückgeführt. Durch die saubere Trennung wird die Ammoniakrückgewinnung maximiert.

Materialauswahl

Kohlenstoffstahl oder Chrom-Molybdän-Legierung für den Hochdruckbetrieb. Geeignete Stahlsorten verhindern eine Wasserstoffversprödung. Für den Einsatz mit Ammoniak und Wasserstoff qualifizierte Schweißverfahren. Die Konstruktion ist auf Temperaturwechselbeanspruchungen während des An- und Abfahrens ausgelegt.

Ammoniakrückgewinnung

Flüssiges Ammoniak fließt durch eine Druckreduzierungsstufe auf Zwischen- und Speicherdruck. Durch die mehrstufige Druckreduzierung wird die Kälteenergie aus dem Verdampfen zurückgewonnen. Der Endspeicherdruck liegt typischerweise bei 18–20 bar bei -33 °C oder Umgebungstemperatur.

Anwendungen

Ammoniaksyntheseanlagen nach dem Haber-Bosch-Verfahren, Düngemittelproduktionsanlagen und industrielle Ammoniakherstellung. Wichtige Anlagenkomponenten in Betrieben, die täglich 500 bis 3000 Tonnen Ammoniak produzieren

Entfernung von Verunreinigungen

Inertgase wie Argon sammeln sich im Synthesekreislauf an. Der Spülstrom verhindert diese Ansammlung. Der Hochdruckabscheider sorgt dafür, dass das Spülgas nur minimale Ammoniakmengen enthält, wodurch Verluste reduziert werden. Eine saubere Abscheidung verbessert die Gesamteffizienz des Prozesses.

Pegelsteuerung

Der Füllstandsmessumformer regelt die Ammoniakentnahme und sorgt so für die Aufrechterhaltung des Lagerbestands. Der Übergang zwischen flüssigem Ammoniak und der Gasphase wird sorgfältig gesteuert. Die Regler stimmen die Regelung auf die Druck- und Durchflussanforderungen des Synthesekreislaufs ab.

Leistungsvorteile

Eine effiziente Ammoniakrückgewinnung maximiert die Produktion. Durch die Hochdrucktrennung entfällt die Notwendigkeit einer zusätzlichen Kompression. Die Rückführung von reinem Gas gewährleistet die Effizienz des Synthesekreislaufs. Bewährte Trenntechnik im anspruchsvollen Hochdruckbetrieb.

Baunormen

Auslegung gemäß ASME Abschnitt VIII, Abteilung 2, für Drücke über 200 bar. Die Werkstoffe erfüllen die Anforderungen für den Einsatz in Wasserstoffumgebungen gemäß API 941. Die Entlastungssysteme sind für den schlimmsten Fall ausgelegt. Vollständige Dokumentation mit Spannungsanalyse und Werkstoffzertifikaten.

ERGIL HP-Ammoniakabscheider sorgen bei der Ammoniaksynthese für eine zuverlässige Hochdruckabscheidung und ermöglichen so eine effiziente Produktrückgewinnung in der Düngemittelproduktion.