BE1029758B1 - Ammonia Synthesis Device - Google Patents

Ammonia Synthesis Device Download PDF

Info

Publication number
BE1029758B1
BE1029758B1 BE20215727A BE202105727A BE1029758B1 BE 1029758 B1 BE1029758 B1 BE 1029758B1 BE 20215727 A BE20215727 A BE 20215727A BE 202105727 A BE202105727 A BE 202105727A BE 1029758 B1 BE1029758 B1 BE 1029758B1
Authority
BE
Belgium
Prior art keywords
converter
heat exchanger
ammonia plant
ammonia
steam turbine
Prior art date
Application number
BE20215727A
Other languages
German (de)
Other versions
BE1029758A1 (en
Inventor
Bernd Mielke
Evgeni Gorval
Original Assignee
Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Thyssenkrupp Ag
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Thyssenkrupp Ind Solutions Ag, Thyssenkrupp Ag filed Critical Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Priority to BE20215727A priority Critical patent/BE1029758B1/en
Priority to AU2022348817A priority patent/AU2022348817A1/en
Priority to PCT/EP2022/075601 priority patent/WO2023041619A1/en
Publication of BE1029758A1 publication Critical patent/BE1029758A1/en
Application granted granted Critical
Publication of BE1029758B1 publication Critical patent/BE1029758B1/en

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01CAMMONIA; CYANOGEN; COMPOUNDS THEREOF
    • C01C1/00Ammonia; Compounds thereof
    • C01C1/02Preparation, purification or separation of ammonia
    • C01C1/04Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase
    • C01C1/0405Preparation of ammonia by synthesis in the gas phase from N2 and H2 in presence of a catalyst
    • C01C1/0488Processes integrated with preparations of other compounds, e.g. methanol, urea or with processes for power generation
    • HELECTRICITY
    • H05ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05BELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B1/00Details of electric heating devices
    • H05B1/02Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
    • H05B1/0227Applications
    • H05B1/023Industrial applications
    • H05B1/0244Heating of fluids

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engine Equipment That Uses Special Cycles (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Ammoniakanlage, wobei die Ammoniakanlage einen Konverter 10, einen ersten Wärmetauscher 20 und eine Abtrennungsvorrichtung 30 aufweist, wobei der Konverter 10 und der erste Wärmetauscher 20 derart über eine Produktgasverbindung 40 miteinander verbunden sind, dass das Ammoniaksyntheseproduktgas aus dem Konverter 10 über den ersten Wärmetauscher 20 zur Abtrennungsvorrichtung 30 geführt wird, wobei die Abtrennungsvorrichtung 30 und der Konverter 10 derart über eine Eduktgasverbindung 50 miteinander verbunden sind, dass das Kreislaufgas von der Abtrennungsvorrichtung 30 zum Konverter 10 geführt wird, wobei die Ammoniakanlage eine Wasserstoffzuführung 60 aufweist, wobei die Wasserstoffzuführung 60 über einen zweiten Wärmetauscher 80 mit dem Konverter 10 verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniakanlage einen ersten elektrischen Heizer 70 aufweist, wobei die Ammoniakanlage eine Dampfturbine 90 aufweist, wobei der erste elektrische Heizer 70 mit dem Konverter 10 oder der Dampfturbine 90 verbindbar ist.The present invention relates to an ammonia plant, the ammonia plant having a converter 10, a first heat exchanger 20 and a separation device 30, the converter 10 and the first heat exchanger 20 being connected to one another via a product gas connection 40 in such a way that the ammonia synthesis product gas from the converter 10 via is routed through the first heat exchanger 20 to the separation device 30, with the separation device 30 and the converter 10 being connected to one another via a feed gas connection 50 in such a way that the cycle gas is routed from the separation device 30 to the converter 10, with the ammonia plant having a hydrogen feed line 60, with the Hydrogen supply 60 is connected to the converter 10 via a second heat exchanger 80, characterized in that the ammonia plant has a first electrical heater 70, the ammonia plant having a steam turbine 90, the first electrical heater 70 being connectable to the converter 10 or the steam turbine 90 is.

Description

. BE2021/5727. BE2021/5727

Ammoniak-Synthese-VorrichtungAmmonia Synthesis Device

Die Erfindung betrifft eine Vorrichtung zur Synthese von Ammoniak.The invention relates to a device for the synthesis of ammonia.

Derzeit wird für die Ammoniaksynthese hauptsächlich Wasserstoff über dieCurrently, mainly hydrogen is used for the ammonia synthesis via the

Dampfreformierung und eine Wassergas-Shift-Reaktion aus Erdgas erzeugt. DaSteam reforming and a water gas shift reaction generated from natural gas. There

Methan (CHa) zu Wasserstoff (H2) und Kohlendioxid (CO2) umgesetzt wird, führt dieses zu einer nennenswerten Kohlendioxid-Emission. Um diese zu reduzieren, wird zunehmend auf Wasserstoff aus anderen Quellen zurückgegriffen, beispielsweise auf die Elektrolyse von Wasser mittels regenerativ erzeugtem Strom. Dieses führt jedoch zu weiteren Veränderungen im Gesamtprozess, da nun zum einen Erdgas alsMethane (CHa) is converted into hydrogen (H2) and carbon dioxide (CO2), this leads to significant carbon dioxide emissions. In order to reduce this, hydrogen from other sources is increasingly being used, for example the electrolysis of water using electricity generated from renewable sources. However, this leads to further changes in the overall process, since natural gas is now used as a

Brenngasquelle sowie die vergleichsweise hohen Brenntemperaturen imCombustion gas source and the comparatively high combustion temperatures in the

Gesamtprozess nicht mehr zur Verfügung zu stehen. Dieses gilt beispielsweise und insbesondere für das Anfahren der Vorrichtung, wobei die Eduktgase erst auf eine für die Ammoniaksynthese notwendige Temperatur gebracht werden müssen, bevor derentire process no longer available. This applies, for example, and in particular to the start-up of the device, the reactant gases first having to be brought to a temperature necessary for the ammonia synthesis before the

Gesamtprozess durch die exotherm ablaufende Reaktion aufrechterhalten werden kann.Overall process can be maintained by the exothermic reaction.

Aus der US 2004/0219088 A1 ist eine Ammoniakkleinanlage bekannt.A small ammonia plant is known from US 2004/0219088 A1.

Aus der EP 3 730 456 A1 ist die Verwendung von erneuerbarer Energie in derFrom EP 3 730 456 A1 the use of renewable energy in the

Ammoniaksynthese bekannt.Ammonia synthesis known.

Aus der US 2002/0098129 A1 ist eine Vorrichtung zum Heizen eines Katalysators bekannt.A device for heating a catalytic converter is known from US 2002/0098129 A1.

Aus der US 2002/0090329 A1 ist eine Wasserstoff-erzeugende Vorrichtung bekannt.A hydrogen-generating device is known from US 2002/0090329 A1.

Ein weiterer Punkt ist, dass im Rahmen der Abkühlung des Produktgasstromes nach der Ammoniaksynthese Wassersattdampf anfällt, beispielsweise mit 330 °C bei etwa 130 bar, welcher aber nur bedingt nutzbar ist. Bisher wird dieser Sattdampf mit Hilfe der Verbrennung von Erdgas, beispielsweise bei der Abwärmenutzung derAnother point is that as part of the cooling of the product gas stream after the ammonia synthesis, saturated water vapor is produced, for example at 330 °C at around 130 bar, which can only be used to a limited extent. So far, this saturated steam with the help of the combustion of natural gas, for example, in the use of waste heat

Dampfreformierung auf etwa 535 °C überhitzt und kann dann beispielsweise zurSteam reforming superheated to about 535 ° C and can then, for example, for

Stromerzeugung oder zum Turbinenantrieb der Kompressoren genutzt werden.electricity generation or to drive the turbines of the compressors.

; BE2021/5727; BE2021/5727

Aufgabe der Erfindung ist es, die durch den Wegfall der Dampfreformierung entstehenden technischen Herausforderungen zu lösen.The object of the invention is to solve the technical challenges arising from the elimination of steam reforming.

Gelöst wird diese Aufgabe durch eine Ammoniakanlage mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus denThis problem is solved by an ammonia plant with the features specified in claim 1 . Advantageous developments result from the

Unteransprüchen, der nachfolgenden Beschreibung sowie der Zeichnung.Subclaims, the following description and the drawing.

Die erfindungsgemäße Ammoniakanlage weist einen Konverter, einen erstenThe ammonia plant according to the invention has a converter, a first

Wärmetauscher und eine Abtrennungsvorrichtung auf. Im Konverter werdenHeat exchanger and a separation device. Become in the converter

Wasserstoff und Stickstoff zu Ammoniak umgesetzt. Da es sich aber um eineHydrogen and nitrogen converted into ammonia. But since it is a

Gleichgewichtsreaktion handelt, befinden sich im Ammoniaksyntheseproduktgas neben dem Produkt Ammoniak auch die Edukte Wasserstoff und Stickstoff. DerEquilibrium reaction is, are in the ammonia synthesis product gas in addition to the product ammonia and the educts hydrogen and nitrogen. The

Konverter und der erste Wärmetauscher sind derart über eine Produktgasverbindung miteinander verbunden, dass das Ammoniaksyntheseproduktgas aus dem Konverter über den ersten Wärmetauscher zur Abtrennungsvorrichtung geführt wird. In derThe converter and the first heat exchanger are connected to one another via a product gas connection in such a way that the ammonia synthesis product gas is routed from the converter via the first heat exchanger to the separation device. In the

Abtrennvorrichtung wird das Produkt Ammoniak aus demSeparator is the product ammonia from the

Ammoniaksyntheseproduktgas wenigstens teilweise abgetrennt, zurück bleiben nicht umgesetzte Edukte und gegebenenfalls nicht abgetrenntes Produkt, also einAmmonia synthesis product gas at least partially separated, leaving behind unreacted starting materials and possibly not separated product, ie a

Wasserstoff-Stickstoff-Ammoniak-Gemisch, welches als Kreislaufgas bezeichnet wird.Hydrogen-nitrogen-ammonia mixture, which is referred to as cycle gas.

Die Abtrennungsvorrichtung und der Konverter sind derart über eineThe separation device and the converter are such a

Eduktgasverbindung miteinander verbunden, dass das Kreislaufgas von derEduct gas connection connected to each other that the cycle gas from the

Abtrennungsvorrichtung zum Konverter geführt wird. Dieser Aufbau entspricht dem klassischen Kreislauf innerhalb des Haber-Bosch-Verfahrens.Separation device is guided to the converter. This structure corresponds to the classic cycle within the Haber-Bosch process.

Die Ammoniakanlage weist eine Wasserstoffzuführung auf. Die Wasserstoffzuführung kann beispielsweise an ein Wasserstoffversorgungsnetz angeschlossen sein. Ebenso kann die Wasserstoffzuführung an eine Wasserelektrolyse angeschlossen sein.The ammonia plant has a hydrogen supply. The hydrogen supply can be connected to a hydrogen supply network, for example. Likewise, the hydrogen supply can be connected to a water electrolysis.

Wenn die Wasserstoffquelle nur Wasserstoff zur Verfügung stellt, beispielsweise bei einer Wasserelektrolyse und nicht ein Wasserstoff-Stickstoff-Gemisch, wie beispielsweise bei der Dampfreformierung, so weist die Ammoniakanlage bevorzugt noch eine Luftzerlegung auf, wobei der Stickstoff aus der Luftzerlegung mit demIf the hydrogen source only provides hydrogen, for example in water electrolysis and not a hydrogen-nitrogen mixture, such as in steam reforming, the ammonia plant preferably also has air separation, with the nitrogen from the air separation being mixed with the

Wasserstoff aus der Wasserstoffzuführung vermischt wird, bevor das Gasgemisch komprimiert, erwärmt und letztendlich im Konverter zu Ammoniak umgesetzt wird.Hydrogen from the hydrogen feed is mixed before the gas mixture is compressed, heated and finally converted into ammonia in the converter.

Die Wasserstoffzuführung ist über einen zweiten Wärmetauscher mit dem Konverter 5 verbunden. Durch den zweiten Wärmetauscher werden dasThe hydrogen feed is connected to the converter 5 via a second heat exchanger. The second heat exchanger will do that

Ammoniaksyntheseproduktgas auf die für die Reaktion notwendige Temperatur von etwa 350 °C bis 400 °C gebracht werden.Ammonia synthesis product gas are brought to the temperature of about 350 ° C to 400 ° C necessary for the reaction.

Erfindungsgemäß weist die Ammoniakanlage einen ersten elektrischen Heizer auf. DieAccording to the invention, the ammonia plant has a first electric heater. The

Ammoniakanlage weist weiter eine Dampfturbine, beispielsweise zur Stromerzeugung oder zum Antrieb der Kompressoren, auf. Der erste elektrische Heizer ist mit demAmmonia plant also has a steam turbine, for example to generate electricity or to drive the compressors. The first electric heater is with the

Konverter oder der Dampfturbine verbindbar. Dieses bedeutet, dass während desConverter or the steam turbine can be connected. This means that during the

Anfahrens der erste elektrische Heizer mit dem Konverter verbunden und im kontinuierlichen Regelbetrieb ist der erste elektrische Heizer mit der Dampfturbine verbunden. Verbindbar ist somit bevorzugt durch Ventile realisiert, sodass das durch den elektrischen Heizer wahlweise während des Anfahrens ein Wasserstoff-Stickstoff-Starting the first electric heater connected to the converter and in continuous control operation, the first electric heater is connected to the steam turbine. Connectable is thus preferably implemented by valves, so that a hydrogen-nitrogen

Gemisch, mit steigendem Ammoniakanteil während des Anfahrens, aus dem zweitenMixture, with increasing ammonia content during start-up, from the second

Wärmetauscher 80 zugeführt, dort erwärmt und dem Konverter 10 zugeführt wird, oder während des Regelbetriebs Dampf von dem ersten Wärmetauscher 20 dort überhitzt und an die Dampfturbine geleitet werden kann.Heat exchanger 80 supplied, heated there and the converter 10 is supplied, or can be superheated there during regular operation steam from the first heat exchanger 20 and passed to the steam turbine.

Der erste Wärmetauscher kann auch kaskadiert aufgebaut sein, also beispielsweise aus einem ersten Wärmetauscher und einem zweiten ersten Wärmetauscher bestehen.The first heat exchanger can also be constructed in a cascaded manner, that is to say it can consist, for example, of a first heat exchanger and a second first heat exchanger.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der erste Wärmetauscher derart mit dem ersten elektrischen Heizer verbindbar, dass der im ersten Wärmetauscher erzeugte Wasserdampf in den ersten elektrischen Heizer geführt wird.In a further embodiment of the invention, the first heat exchanger can be connected to the first electric heater in such a way that the water vapor generated in the first heat exchanger is fed into the first electric heater.

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist der zweite Wärmetauscher derart mit dem Konverter verbunden, dass der Eduktgasstrom von dem zweitenIn a further embodiment of the invention, the second heat exchanger is connected to the converter in such a way that the educt gas flow from the second

Wärmetauscher schaltbar direkt oder über den ersten elektrischen Heizer in denHeat exchanger switchable directly or via the first electric heater in the

Konverter geführt wird.converter is performed.

‘ BE2021/5727' BE2021/5727

In einer weiteren Ausführungsform der Erfindung ist die Dampfturbine mit einemIn a further embodiment of the invention, the steam turbine with a

Generator zur Stromerzeugung verbunden.Generator connected to produce electricity.

In einer weiteren alternativen Ausführungsform der Erfindung ist die Dampfturbine mit einem Kompressor verbunden.In a further alternative embodiment of the invention, the steam turbine is connected to a compressor.

In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zum Anfahren undIn a further aspect, the invention relates to a method for starting and

Betreiben einer erfindungsgemäßen Ammoniakanlage. Während des Anfahrens versorgt der erste elektrische Heizer den dem Konverter zufließenden Eduktstrom.Operating an ammonia plant according to the invention. During start-up, the first electric heater supplies the educt stream flowing into the converter.

Nach dem Anfahren im Regelbetrieb überhitzt der erste elektrische Heizer Dampf aus dem ersten Wärmetauscher und der überhitze Wasserdampf wird zur Dampfturbine geleitet.After start-up in control mode, the first electric heater superheats steam from the first heat exchanger and the superheated steam is routed to the steam turbine.

Nachfolgend ist die erfindungsgemäße Ammoniakanlage anhand eines in derThe ammonia plant according to the invention is based on one in the

Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels näher erläutert.Drawing illustrated embodiment explained in more detail.

Fig. 1 Schematische Darstellung einer AmmoniakanlageFig. 1 Schematic representation of an ammonia plant

In Fig. 1 ist eine erfindungsgemäße Ammoniakanlage schematisch dargestellt. Aus einer Wasserstoffzuführung 60 wird Wasserstoff zugeführt, beispielsweise kann dieIn Fig. 1 an ammonia plant according to the invention is shown schematically. From a hydrogen supply 60 hydrogen is supplied, for example, the

Wasserstoffzuführung aus einem Wasserstoffnetz gespeist werden oder aus einerHydrogen supply are fed from a hydrogen network or from a

Wasserelektrolyse. Als zweites Edukt wird Stickstoff benötigt, welcher mittels einerwater electrolysis. The second educt nitrogen is required, which by means of a

Luftzerlegung 110 bereitgestellt wird. Diese Edukte werden gemeinsam in einen zweiten Wärmetauscher geführt und dort durch den aus dem Konverter 10 kommenden Produktgasstrom erwärmt. Ab diesem Punkt unterscheidet sich dieAir separation 110 is provided. These educts are fed together into a second heat exchanger and heated there by the product gas stream coming from the converter 10 . From this point it differs

Führung zwischen dem Anfahren und dem Regelbetrieb.Management between start-up and regular operation.

Im Regelbetrieb ist das erste Ventil 120 geschlossen und das zweite Ventil 130 geöffnet. Dadurch wird der durch den zweiten Wärmetauscher 80 aufIn control mode, the first valve 120 is closed and the second valve 130 is open. As a result, through the second heat exchanger 80 on

Reaktionstemperatur erwärmte Eduktgasstrom 50 direkt dem Konverter 10 zugeführt.Reaction temperature heated educt gas stream 50 fed directly to the converter 10.

Dazu passiert der Eduktgasstrom 50 das geöffnete zweite Ventil 130, das erste Ventil 120 ist geschlossen. Im Konverter 10 erfolgt die Umsetzung von Wasserstoff undFor this purpose, the educt gas flow 50 passes through the opened second valve 130, the first valve 120 is closed. In the converter 10, the reaction of hydrogen and

Stickstoff zu Ammoniak, wobei sich das Gasgemisch erwärmt. Der Produktgasstrom wird aus dem Konverter 10 zunächst in einen ersten Wärmetauscher 20 geleitetNitrogen to ammonia, with the gas mixture warming up. The product gas flow is first passed from the converter 10 into a first heat exchanger 20

) BE2021/5727 und gibt hier die bei der Reaktion entstandene Wärme ab. Anschließend wird der) BE2021/5727 and emits the heat generated during the reaction. Then the

Produktgasstrom 40 von dem ersten Wärmetauscher 20 in den zweitenProduct gas stream 40 from the first heat exchanger 20 to the second

Wärmetauscher 80 geleitet, wo dieser weitere Wärme an den Eduktgasstrom 50 abgibt. Abgekühlt wird der Produktgasstrom 40 dann in die Abtrennungsvorrichtung 30 geleitet, wo das Produkt Ammoniak abgeschieden wird. Vor der Abtrennvorrichtung 30 können weitere Wärmetauscher angeordnet sein, um das Gasgemisch zur besserenHeat exchanger 80 passed, where this emits more heat to the educt gas stream 50. The product gas stream 40 is then cooled and passed into the separation device 30 where the product ammonia is separated. Further heat exchangers can be arranged upstream of the separating device 30 in order to improve the gas mixture

Abtrennung weiter zu kühlen. Von der Abtrennvorrichtung 30 wird das Gasgemisch, welches hauptsächlich Wasserstoff und Stickstoff und gegebenenfalls Ammoniak aufweist, zurück in den Kreislauf gebracht, wozu die Abtrennvorrichtung 30 mit dem zweiten Wärmetauscher 80 verbunden ist. Die Gasströme aus der Abtrennvorrichtung werden vor dem zweiten Wärmetauscher 80 mit dem Wasserstoff aus dercontinue to cool the separation. From the separating device 30 the gas mixture, which mainly comprises hydrogen and nitrogen and optionally ammonia, is returned to the circuit, for which purpose the separating device 30 is connected to the second heat exchanger 80 . The gas streams from the separator are before the second heat exchanger 80 with the hydrogen from the

Wasserstoffzuführung 60 und dem Stickstoff aus der Luftzerlegung 110 vereint.Hydrogen supply 60 and the nitrogen from the air separation 110 combined.

Hierbei können diese beiden Gasströme bevorzugt vor ihrer Vereinigung jeweils einzeln durch zwei Kompressoren verdichtet werden, um die für den Haber-Bosch-In this case, these two gas streams can be compressed individually by two compressors, preferably before they are combined, in order to

Prozess notwendigen Druck zu erreichen. Eine gemeinsame Verdichtung ist weniger bevorzugt, da die beiden Gasströme sehr unterschiedliche Eingangsdrücke aufweisen. Die Edukte, der Wasserstoff aus der Wasserstoffzuführung 60 und derprocess to achieve the necessary pressure. Joint compression is less preferred since the two gas streams have very different inlet pressures. The starting materials, the hydrogen from the hydrogen supply 60 and the

Stickstoff aus der Luftzerlegung 110, können zum Vereinen mit dem Produktstrom 40 direkt zu beziehungsweise unmittelbar vor der Abtrennvorrichtung 30 geleitet werden.Nitrogen from the air separation 110 can be passed directly to or immediately before the separation device 30 for combining with the product stream 40 .

Dies ist besonders dann bevorzugt, wenn die Eduktströme das Restwasser haben und dieses in der Abtrennvorrichtung 30 zusammen mit dem abgetrennten Ammoniak ausgewaschen wird.This is particularly preferred when the educt streams have the residual water and this is washed out in the separating device 30 together with the ammonia that has been separated off.

Neben diesem Kreislauf zur Synthese des Ammoniaks wird der in dem erstenIn addition to this cycle for synthesizing the ammonia, the one in the first

Wärmetauscher 20 erzeugte Dampf (Sattdampf mit beispielsweise 330 °C und etwa 130 bar) durch das geöffnete dritte Ventil 140 in den elektrischen Heizer geleitet, dort von beispielsweise etwa 330 °C auf beispielsweise 500 °C bis 550 °C erhitzt. Bei geschlossenem vierten Ventil 150 wird der Dampf über das geöffnete fünfte Ventil 160 zur Dampfturbine 90 geführt, die im gezeigten Beispiel einen Generator 100 antreibt.Heat exchanger 20 generated steam (saturated steam with, for example, 330 ° C and about 130 bar) passed through the open third valve 140 in the electric heater, heated there from, for example, about 330 ° C to, for example, 500 ° C to 550 ° C. When the fourth valve 150 is closed, the steam is guided via the open fifth valve 160 to the steam turbine 90, which drives a generator 100 in the example shown.

Von diesem Regelbetrieb unterscheidet sich das Anfahren der Ammoniakanlage deutlich. Das dritte Ventil 140 und das fünfte Ventil 160 sind geschlossen, es wird keinThe start-up of the ammonia plant differs significantly from this regular operation. The third valve 140 and the fifth valve 160 are closed, there will be no

Dampf auf die Dampfturbine 90 geleitet. Weiter ist auch das zweite Ventil 130 geschlossen und dafür sind das ersten Ventil 120 und das vierte Ventil 150 geöffnet.Steam directed to the steam turbine 90. The second valve 130 is also closed and the first valve 120 and the fourth valve 150 are open for this.

° BE2021/5727° BE2021/5727

Hierdurch werden die Edukte von der Wasserstoffzuführung 60 und der Luftzerlegung 100 über den zweiten Wärmetauscher 80 nun zunächst in den elektrischen Heizer geleitet, dort aufgeheizt und von dort in den Konverter 10. Dieser Vorgang wird solange so geführt, bis der Konverter 10 ausreichend heiß ist, sodass die Reaktion in ausreichendem Umfange läuft und selber ausreichen Energie erzeugt. Dann wird das zweite Ventil 130 geöffnet und das erste Ventil 120 und das vierte Ventil 150 geschlossen. Wenn die Reaktion sich darüber hinaus weiter beschleunigt, wird das dritte Ventil 140 und das fünfte Ventil 160 geöffnet, Wasser oder Wasserdampf in den ersten Wärmetauscher 20 geleitet, dort auf beispielsweise 330 °C erwärmt, dann in den elektrischen Heizer 70 geleitet, dort beispielsweise auf 525 °C erhitzt und von dort auf die Dampfturbine 90 geleitet, die mit der Energie wiederrum den Generator 100 antreibt und Strom erzeugt, welcher teilweise für den elektrischen Heizer 70 benôtigt wird.As a result, the educts from the hydrogen supply 60 and the air separation 100 are now first conducted via the second heat exchanger 80 into the electric heater, heated there and from there into the converter 10. This process continues until the converter 10 is sufficiently hot so that the reaction runs to a sufficient extent and generates sufficient energy itself. Then the second valve 130 is opened and the first valve 120 and the fourth valve 150 are closed. If the reaction further accelerates, the third valve 140 and the fifth valve 160 are opened, water or steam is fed into the first heat exchanger 20, heated there to 330° C., for example, then fed into the electric heater 70, there for example 525° C. and from there fed to the steam turbine 90, which in turn uses the energy to drive the generator 100 and generate electricity, which is partly required for the electric heater 70.

Da der elektrische Heizer 70 somit zwei verschiedenen Medien ausgesetzt ist, kann zwischen den beiden Betriebszuständen, die bisher gezeigt wurden, ein Spülvorgang vorgesehen sein. Beispielsweise kann das erste Ventil 120 und/oder das dritte Ventil 140 als Drei-Wege-Ventil ausgeführt sein, wobei der dritte Anschluss beispielsweise mit der Luftzerlegung 110 verbunden werden kann, um Stickstoff als Spülfluid einzuleiten. Ebenso, zusätzlich oder alternativ, kann das vierte Ventil 150 und/oder das fünfte Ventil 160 ebenfalls als Drei-Wege-Ventil ausgeführt sein, wobei der dritteSince the electric heater 70 is thus exposed to two different media, a flushing process can be provided between the two operating states that have been shown so far. For example, the first valve 120 and/or the third valve 140 can be designed as a three-way valve, with the third connection being able to be connected to the air separation unit 110, for example, in order to introduce nitrogen as flushing fluid. Likewise, additionally or alternatively, the fourth valve 150 and / or the fifth valve 160 can also be designed as a three-way valve, the third

Anschluss beispielsweise mit einer Pumpe verbunden ist, um das in dem elektrischenConnection, for example, connected to a pump to the electrical in the

Heizer 70 befindliche Gasvolumen schnell zu entfernen.Heater 70 located gas volume to remove quickly.

Bezugszeichen 10 Konverter 20 erster WärmetauscherReference numeral 10 converter 20 first heat exchanger

Abtrennungsvorrichtungseparation device

Produktgasstrom 30 50 Eduktgasstrom 60 Wasserstoffzuführung 70 elektrische Heizer 80 zweiter Wärmetauscher 90 DampfturbineProduct gas stream 30 50 reactant gas stream 60 hydrogen supply 70 electric heater 80 second heat exchanger 90 steam turbine

' BE2021/5727 100 Generator 110 Luftzerlegung 120 erstes Ventil 130 zweites Ventil 140 drittes Ventil 150 viertes Ventil 160 fünftes Ventil' BE2021/5727 100 generator 110 air separation 120 first valve 130 second valve 140 third valve 150 fourth valve 160 fifth valve

Claims (6)

Patentansprüchepatent claims 1. Ammoniakanlage, wobei die Ammoniakanlage einen Konverter (10), einen ersten Wärmetauscher (20) und eine Abtrennungsvorrichtung (30) aufweist, wobei der 5 Konverter (10) und der erste Wärmetauscher (20) derart über eine Produktgasverbindung (40) miteinander verbunden sind, dass das Ammoniaksyntheseproduktgas aus dem Konverter (10) über den ersten Wärmetauscher (20) zur Abtrennungsvorrichtung (30) geführt wird, wobei die Abtrennungsvorrichtung (30) und der Konverter (10) derart über eine Eduktgasverbindung (50) miteinander verbunden sind, dass das Kreislaufgas von der Abtrennungsvorrichtung (30) zum Konverter (10) geführt wird, wobei die Ammoniakanlage eine \Wasserstoffzuführung (60) aufweist, wobei die Wasserstoffzuführung (60) über einen zweiten Wärmetauscher (80) mit dem Konverter (10) verbunden ist, dadurch gekennzeichnet, dass die Ammoniakanlage einen ersten elektrischen Heizer (70) aufweist, wobei die Ammoniakanlage eine Dampfturbine (90) aufweist, wobei der erste elektrische Heizer (70) mit dem Konverter (10) oder der Dampfturbine (90) verbindbar ist.1. Ammonia plant, wherein the ammonia plant has a converter (10), a first heat exchanger (20) and a separation device (30), the converter (10) and the first heat exchanger (20) being connected to one another in this way via a product gas connection (40). are that the ammonia synthesis product gas is routed from the converter (10) via the first heat exchanger (20) to the separation device (30), the separation device (30) and the converter (10) being connected to one another via an educt gas connection (50) in such a way that the circulating gas is conducted from the separation device (30) to the converter (10), the ammonia plant having a hydrogen feed (60), the hydrogen feed (60) being connected to the converter (10) via a second heat exchanger (80), thereby characterized in that the ammonia plant has a first electrical heater (70), the ammonia plant having a steam turbine (90), the first electrical heater (70) being connectable to the converter (10) or the steam turbine (90). 2. Ammoniakanlage nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Wärmetauscher (20) derart mit dem ersten elektrischen Heizer (70) verbindbar ist, dass der im ersten Wärmetauscher (20) erzeugte Wasserdampf in den ersten elektrischen Heizer (70) geführt wird.2. Ammonia plant according to claim 1, characterized in that the first heat exchanger (20) can be connected to the first electric heater (70) in such a way that the water vapor generated in the first heat exchanger (20) is guided into the first electric heater (70). 3. Ammoniakanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Wärmetauscher (80) derart mit dem Konverter (10) verbunden ist, dass der Eduktgasstrom (50) von dem zweiten Wärmetauscher (80) schaltbar direkt oder über den ersten elektrischen Heizer (70) in den Konverter (10) geführt wird.3. Ammonia plant according to one of the preceding claims, characterized in that the second heat exchanger (80) is connected to the converter (10) in such a way that the educt gas stream (50) can be switched from the second heat exchanger (80) directly or via the first electric heater (70) is guided into the converter (10). 4. Ammoniakanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (90) mit einem Generator zur Stromerzeugung verbunden ist.4. Ammonia plant according to one of the preceding claims, characterized in that the steam turbine (90) is connected to a generator for generating electricity. 5. Ammoniakanlage nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Dampfturbine (90) mit einem Kompressor verbunden ist.5. Ammonia plant according to one of claims 1 to 3, characterized in that the steam turbine (90) is connected to a compressor. ) BE2021/5727) BE2021/5727 6. Verfahren zum Anfahren und Betreiben einer Ammoniakanlage nach einem der vorhergehenden Ansprüche, wobei während des Anfahrens der erste elektrische Heizer (70) den dem Konverter (10) zufließenden Eduktstrom (50) erwärmt, wobei nach dem Anfahren im Regelbetrieb der erste elektrische Heizer (70) Dampf aus dem ersten Wärmetauscher (20) überhitzt und der überhitze Wasserdampf zur Dampfturbine (90) geleitet wird.6. Method for starting up and operating an ammonia plant according to one of the preceding claims, wherein during the start-up the first electric heater (70) heats the reactant stream (50) flowing to the converter (10), wherein after the start-up in regular operation the first electric heater ( 70) steam from the first heat exchanger (20) is superheated and the superheated steam is passed to the steam turbine (90).
BE20215727A 2021-09-16 2021-09-16 Ammonia Synthesis Device BE1029758B1 (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20215727A BE1029758B1 (en) 2021-09-16 2021-09-16 Ammonia Synthesis Device
AU2022348817A AU2022348817A1 (en) 2021-09-16 2022-09-15 Ammonia synthesis device
PCT/EP2022/075601 WO2023041619A1 (en) 2021-09-16 2022-09-15 Ammonia synthesis device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
BE20215727A BE1029758B1 (en) 2021-09-16 2021-09-16 Ammonia Synthesis Device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
BE1029758A1 BE1029758A1 (en) 2023-04-07
BE1029758B1 true BE1029758B1 (en) 2023-04-11

Family

ID=77864284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
BE20215727A BE1029758B1 (en) 2021-09-16 2021-09-16 Ammonia Synthesis Device

Country Status (1)

Country Link
BE (1) BE1029758B1 (en)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110123404A1 (en) * 2008-04-30 2011-05-26 Enrico Rizzi Start-Up Heater for Ammonia Reactors
DE102018006330A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Linde Aktiengesellschaft Method and device for producing ammonia
EP3730456A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-28 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in ammonia synthesis
WO2021105060A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Process and plant for preparation of ammonia

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020090329A1 (en) 2000-08-11 2002-07-11 Marten Ternan Apparatus for a fuel processing system
AU2002227291B2 (en) 2000-12-05 2007-08-30 Texaco Development Corporation Compact fuel processor for producing a hydrogen rich gas
US20040219088A1 (en) 2003-04-29 2004-11-04 Harvey Wen Mini ammonia plant

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20110123404A1 (en) * 2008-04-30 2011-05-26 Enrico Rizzi Start-Up Heater for Ammonia Reactors
DE102018006330A1 (en) * 2018-08-09 2020-02-13 Linde Aktiengesellschaft Method and device for producing ammonia
EP3730456A1 (en) * 2019-04-24 2020-10-28 SABIC Global Technologies B.V. Use of renewable energy in ammonia synthesis
WO2021105060A1 (en) * 2019-11-27 2021-06-03 Thyssenkrupp Industrial Solutions Ag Process and plant for preparation of ammonia

Also Published As

Publication number Publication date
BE1029758A1 (en) 2023-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE3140028A1 (en) METHOD FOR PRODUCING A HYDROGEN-rich GAS BY UNDERGROUND COAL GASIFICATION
DE112020005178T5 (en) Ammonia Derivative Production Plant and Ammonia Derivative Production Process
DE102006019100A1 (en) Process for the production of export steam in steam reformers
DE112009000341T5 (en) Processes and systems for integrated boiler feedwater heating
WO2018166865A1 (en) Method and installation for creating and preparing a synthesis gas mixture
WO2020178045A1 (en) Method for producing ammonia
BE1029758B1 (en) Ammonia Synthesis Device
EP3115336A1 (en) Method and plant for the cooling of synthesis gas
WO2023041619A1 (en) Ammonia synthesis device
DE102021210249A1 (en) Ammonia Synthesis Device
DE102016107124A1 (en) NH3 synthesis configuration for large plants
DE102011015717B4 (en) heat recovery device
DE2705141A1 (en) Reaction system for strongly exothermic reactions - esp. methanisation using adiabatic and isothermal reactors in series
EP3307700A1 (en) Process and system for chemical synthesis
DE102012204985A1 (en) Arrangement, useful for high temperature electrolysis, comprises gasifier for generating gas stream, high temperature electrolyzer, heat exchanger, methanation unit, and unit for Fischer-Tropsch synthesis or methanol synthesis
AT525899B1 (en) Synthesis system, fuel cell system, fuel cell system and method for producing synthesis gas
BE1029714B1 (en) Ammonia synthesis with CO2-neutral hydrogen
BE1030241B1 (en) Plant for producing ammonia
WO2023025759A1 (en) Ammonia synthesis with co2-neutral hydrogen
DE102013212871A1 (en) Thermal engineering of power plant, steam reformer and thermal water treatment
AT525898B1 (en) Fuel cell system, fuel cell system and method for producing synthesis gas
DE102014202190A1 (en) Method and device for generating electrical energy by gasification of solids, in particular biomass
DE3740865A1 (en) METHOD FOR RECOVERING HYDROGEN AND DEVICE FOR CARRYING OUT THE SAME
AT526077B1 (en) Fuel cell system, fuel cell system and method for producing synthesis gas
EP2650385A1 (en) Method and device for the manufacture of liquid pig iron and/or sponge iron

Legal Events

Date Code Title Description
FG Patent granted

Effective date: 20230411