BE1029986B1

BE1029986B1 - Verfahren zum Betreiben einer Ammoniakanlage und Anlage zur Herstellung von Ammoniak

Info

Publication number: BE1029986B1
Application number: BE20215940A
Authority: BE
Inventors: Bernd Keil; Bernd Mielke; Tobias Birwe; Klaus Nölker; Dirk Meurer
Original assignee: Thyssenkrupp Ag; Thyssenkrupp Ind Solutions Ag
Priority date: 2021-12-03
Filing date: 2021-12-03
Publication date: 2023-07-03
Also published as: BE1029986A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ammoniakanlage (1), wobei ein Gasgemisch aufweisend Stickstoff (N2) Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) mit einer Fördereinrichtung (2) in einem Synthesekreislauf (3) zyklisch gefördert wird, wobei Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) in einem Konverter (4) zumindest teilweise zu Ammoniak (NH3) umgesetzt werden und wobei das Gasgemisch in einer Abkühleinrichtung (5) derart abgekühlt wird, dass Ammoniak (NH3) aus dem Gasgemisch auskondensiert, und wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch Elektrolyse (6) bereitgestellt wird. Bei einem Verfahren, bei dem die Nutzung fluktuierender erneuerbarer Energien für die Bereitstellung von Wasserstoff in bestehende Anlagenkonzepte integriert werden kann, ist vorgesehen, dass ein Master-Controller (7) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7), ausgehend von der zu erwartenden Wasserstoffmenge, über mindestens einen Regelkreislauf mindestens der Druck im Synthesekreislauf (3) annähernd konstant gehalten wird.

Description

1 BE2021/5940

Verfahren zum Betreiben einer Ammoniakanlage und Anlage zur Herstellung von

Ammoniak

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben einer Ammoniakanlage, wobei ein

Gasgemisch aufweisend Stickstoff Wasserstoff und Ammoniak mit einer Fördereinrichtung in einem Synthesekreislauf zyklisch gefördert wird, wobei Stickstoff und Wasserstoff in einem

Konverter zumindest teilweise zu Ammoniak umgesetzt werden und wobei das Gasgemisch in einer Abkühleinrichtung derart abgekühlt wird, dass Ammoniak aus dem Gasgemisch auskondensiert, und wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch Elektrolyse bereitgestellt wird.

Daneben betrifft die Erfindung eine Anlage zur Herstellung von Ammoniak in einem

Synthesekreislauf, mit mindestens einer Fördereinrichtung zum zyklischen Fördern eines

Gasgemisches aufweisend Stickstoff, Wasserstoff und Ammoniak mit mindestens einem

Konverter, wobei Stickstoff und Wasserstoff im Konverter zumindest teilweise zu Ammoniak umsetzbar sind und mit mindestens einer Abkühleinrichtung in der das Gasgemisch derart abkühlbar ist, dass Ammoniak aus dem Gasgemisch auskondensiert, wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch einen Elektrolyseur bereitstellbar ist und wobei mindestens eine

Bypassleitung vorgesehen ist, um mindestens eine Einheit des Synthesekreislaufes zu umgehen, wobei der Durchfluss der Bypassleitung durch mindestens ein Durchflussregelventil einstellbar ist, wobei ein Master-Controller vorgesehen ist, wobei der Master-Controller durch den Master-Controller das mindestens eine Durchflussregelventil steuerbar ist.

Ammoniak ist einer der wichtigsten Grundstoffe. Die Weltjahresproduktion beträgt derzeit etwa 170 Millionen Tonnen. Der größte Teil des Ammoniaks wird zur Herstellung von Düngemitteln verwendet. Die großtechnische Herstellung verwendet heute weitgehend die von Haber und

Bosch zu Beginn des 20. Jahrhunderts entwickelte Hochdrucksynthese in Festbettreaktoren mit Eisen als katalytisch aktiver Hauptkomponente, basierend auf einem stöchiometrisch zusammengesetzten Synthesegas mit den Hauptkomponenten Wasserstoff und Stickstoff. Die

Erzeugung des Synthesegases erfolgt vorwiegend über die Erdgasroute. Nachteilig sind hierbei die großen Mengen an anfallendem Kohlendioxid.

Durch den exothermen Charakter der Ammoniak-Bildungsreaktion entstehen im

Prozessverlauf verhältnismäßig große Wärmemengen. Für einen guten spezifischen

Energieverbrauch des Gesamtprozesses müssen sie möglichst effizient genutzt werden.

Generell ist die Abwärmenutzung mit thermodynamisch unvermeidbaren Verlusten verbunden. Es hat deshalb nicht an Versuchen gefehlt, Alternativen zum Haber-Bosch-

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Verfahren zu entwickeln, die ohne die hohen Temperaturen und Drücke arbeiten. Im Haber-

Bosch-Verfahren wird die fundamentale Schwierigkeit der Aktivierung des sehr reaktionsträgen Stickstoff-Moleküls durch den Einsatz spezifisch sehr aktiver Katalysatoren in

Kombination mit verhältnismäßig hohen Temperaturen überwunden. Eine Alternative für die

Bereitstellung der erforderlichen Aktivierungsenergie ist der Einsatz elektrischer Energie.

Zur Einsparung von Kohlendioxid gibt es Überlegungen, die Rohstoffe, insbesondere

Wasserstoff, nicht bzw. nicht komplett über die Erdgasroute zu erhalten. Die EP 2 589 426 A1 offenbart beispielsweise ein Verfahren zur Herstellung von Ammoniak, bei dem Wasserstoff aus der Elektrolyse von Wasser gewonnen wird. Stickstoff kann beispielsweise aus einer kryogenen Luftzerlegungsanlage gewonnen werden. Die Stoffe werden miteinander vermischt und auf einen Druck im Bereich von 80 bis 300 bar verdichtet.

Das Problem dabei ist, dass erneuerbare Energien wie Wind oder Solar stark schwanken können. Der Elektrolyseur kann diesen Schwankungen schnell und auch in einem weiten

Lastbereich bis zu einer Teillast von 10 % folgen. Die Ammoniakanlage bekommt dann einen verringerten Wasserstoffstrom, was einen komplexen Regeleingriff erfordert, um die

Ammoniakanlage in einen Teillastbetrieb zu überführen, ohne Maschinen und Apparate zu beschädigen, und eine ununterbrochene Produktion von Ammoniak zu gewährleisten.

Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben einer

Ammoniakanlage sowie eine Anlage zur Herstellung von Ammoniak anzugeben, bei denen die Nutzung fluktuierender erneuerbarer Energien für die Bereitstellung von Wasserstoff in bestehende Anlagenkonzepte integriert werden kann.

Diese Aufgabe ist zunächst durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 dadurch gelöst, dass ein Master-Controller vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller, ausgehend von der zu erwartenden Wasserstoffmenge, über mindestens einen Regelkreislauf der Druck im

Synthesekreislauf annähernd konstant gehalten wird.

Wenn infolge fluktuierender, regenerativer Energien in der alkalischen Wasserelektrolyse weniger Wasserstoff produziert wird, so wird die erwartete Menge an Wasserstoff dem

Mastercontroller als EingangsgröBe vorgegeben. Es reicht nicht aus, die aktuelle Menge an

Wasserstoff zu messen und dies als EingangsgrôBe für den Mastercontroller zu verwenden.

Bei Laständerungen des Elektrolyseurs kann es zu Schwingungsrückkopplungen in das versorgende Stromnetz kommen. Um dies zu vermeiden, ist der Einsatz von ungeregelten

Filtern notwendig. Hierdurch kann aber durch den Elektrolyseur das Leistungsspektrum von

° BE2021/5940 10-100 % nicht kontinuierlich abgedeckt werden, es gibt vielmehr diskrete Werte für die

Leistung. Auch kann der Elektrolyseur seine Last von 100 auf 10 % in weniger als einer Minute ändern, während die Ammoniakanlage für eine Laständerung von 25 %, aufgrund der abzukühlenden oder aufzuheizenden Massen von Katalysator und Apparaten, ca. eine Stunde benötigt.

Der Master-Controller berechnet aus der zu erwartenden Wasserstoffmenge, welches Turn-

Down- Ratio für die Ammoniakanlage einzustellen ist. Hierbei ist die Aufgabe des

Mastercontrollers zu gewährleisten, dass der Druck im Synthesegaskreislauf konstant gehalten wird, um eine Ermüdung des Materials durch Druckwechselbeanspruchung zu vermeiden. Des Weiteren kann der Master-Controller das Temperaturprofil im Konverter so einstellen, dass, bei Vorliegen von mehreren Katalysatorbetten, in allen Katalysatorbetten die

Reaktion aufrechterhalten wird und keine zu hohe Bettaustrittstemperatur auftritt, die zu einer

Nitrierung des drucktragenden Stahlmantels im Reaktor führte. Schließlich gewährleistet der

Mastercontroller, dass die Kreislaufgasmenge nicht unter einen bestimmten Wert sinkt, beispielsweise 50 Prozent der Menge im Vergleich zum normalen Betrieb.

Bei einer ersten Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahren ist vorgesehen, dass die von der Elektrolyse erzeugte Wasserstoffmenge am Eintritt in die Ammoniakanlage gemessen wird und dass durch den Master-Controller die Kapazität der Ammoniakanlage unter

Berücksichtigung der gemessenen Wasserstoffmenge angepasst wird. Die tatsächlich erzeugte Wasserstoffmenge wird am Eintritt in die Ammoniakanlage gemessen. Weicht diese

Menge von der von der Elektrolyse vorgemeldeten Wasserstoffmenge ab, so passt der

Mastercontroller die Kapazität der Ammoniakanlage der gemessenen Menge an.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass durch den Master-Controller Regelelementen des mindestens einen Regelkreislaufes

Sollwerte vorgegeben werden, wenn die einzustellende Laständerung unter einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt und dass durch den Master-Controller der Öffnungsgrad eines

Regelventils des Regelkreislaufes direkt vorgegeben wird, wenn die einzustellende

Laständerung über einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt. Hierbei gilt generell, dass bei kleineren Laständerungen der Master-Controller den einzelnen Reglern nur den Sollwert vorgibt. Bei größeren Laständerungen, oder wenn die Leistung der Anlage innerhalb einer gewissen Zeit erhöht beziehungsweise erniedrigt werden soll, gibt der Master-Controller auch direkt den Öffnungsgrad für Regelventile vor.

° BE2021/5940

Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäGBen Verfahrens ist vorgesehen, dass Wasserstoff mit mindestens einen ersten Kompressor mit einer ersten Saugseite und einer ersten Druckseite verdichtet wird, dass eine erste Bypassleitung von der ersten

Druckseite zur ersten Saugseite vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller in

Abhängigkeit eines zu erwartenden ersten Saugstroms an der ersten Saugseite des ersten

Kompressors die Mindestöffnung eines ersten Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das erste Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der ersten Bypassleitung eingestellt wird.

Der erste Kompressor ist für eine bestimmte Durchflussmenge ausgelegt. Fällt die

Ansaugmenge unter eine Mindestdurchflussmenge, beginnt der Kompressor zu „surgen“ („pumpen“), was zu schwankenden Förderraten und Förderdrücken führt und die Maschine beschädigen kann. Um dies zu verhindern, sind Kompressoren in der Regel mit einer

Antisurgeregelung ausgeführt. Im Wesentlichen ist dies eine mit einem Regelventil versehene

Bypassleitung von der Druck- zur Saugseite des Kompressors. Die Regelung stellt hierüber dann bei einem Zentrifugalverdichter die Saugmenge, oder im Fall eines Kolbenkompressors, den Saugdruck ein. Um eine Veränderung des Förderdruckes zu vermeiden, kann der Master-

Controller, der den zu erwartenden Saugstrom kennt, direkt auf die Antisurgeregelung zugreifen und kann dem Durchflussregelventil die Mindestöffnung vorgeben, bis die

Antisurgeregelung den geringeren Saugstrom ausregeln kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäGBen Verfahrens ist vorgesehen, dass es sich bei der Fördereinrichtung um mindestens einen zweiten Kompressor mit einer zweiten Saugseite und einer zweiten Druckseite handelt, dass eine zweite

Bypassleitung von der zweiten Druckseite zur zweiten Saugseite vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller in Abhängigkeit eines zu erwartenden zweiten Saugstroms an der zweiten Saugseite des zweiten Kompressors die Mindestöffnung eines zweiten

Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das zweite Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der zweiten Bypassleitung eingestellt wird.

Wenn die Make-Up Gasmenge verändert wird, würden sich ohne Regeleingriff der Druck im

Synthesegaskreislauf und die Kreislaufgasmenge verändern. Die Aufgabe des Master-

Controllers ist es, den Druck im Synthesegaskreislauf konstant zu halten, indem er den Umsatz im Konverter so anpasst, dass im Konverter nur die Menge an Wasserstoff und Stickstoff verbraucht wird, die mit dem Make-Up Gas in den Synthesekreislauf eingespeist werden kann.

Hierbei stellt der Master-Controller eine für jeden Lastfall definierte Kreislaufgasmenge so ein, dass ein Mindestdurchsatz durch den Reaktor gesichert ist und die Fördereinrichtung nicht in

> BE2021/5940 den Bereich des Surgens kommt. Die Fördereinrichtung ist ebenfalls mit einer

Antisurgeregelung und einer Bypassleitung mit Durchflussregelventil ausgestattet. Um eine

Veränderung des Synthesedrucks zu vermeiden, kann der Master-Controller, der die zu erwartende Kreislaufgasmenge kennt, auf die Antisurgeregelung zugreifen und gibt dem

Durchflussregelventil die Mindestöffnung vor, bis dann die Antisurgeregelung des

Kreislaufgasverdichters den geringeren Kreislaufstrom ausregeln kann.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass das Gasgemisch vor der Abkühleinrichtung in einen ersten Teilstrom und einen zweiten

Teilstrom aufgeteilt wird, dass der erste Teilstrom durch die Abkühleinrichtung geleitet wird, dass der zweite Teilstrom in einen Bereich in Strômungsrichtung vor der Saugseite der

Fördereinrichtung wieder in den Synthesekreislauf eingebracht wird und dass der zweite

Teilstrom vor Einbringung in den Synthesekreislauf abgekühlt wird, wobei durch den Master-

Controller die Mindestöffnung eines dritten Durchflussregelnventils vorgegeben wird, wobei durch das dritte Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss des zweiten Teilstroms eingestellt wird.

Bei kleinerer Einsatzgas- oder Wasserstoffmenge besteht das Risiko, dass bei geringerer

Umlaufmenge die Reaktion in einem Konverter mit mehreren Katalysatorbetten im ersten

Katalysatorbett weiter fortschreitet. Das birgt das, dass bereits Einsatzgas verbraucht wird, das normalerweise erst im zweiten Katalysatorbett reagiert. Dadurch würde das zweite

Katalysatorbett abkühlen. Durch eine längere Verweilzeit kühlt das Gas auch in etwaigen internen Wärmetauschern unter die Anspringtemperatur für ein mögliches drittes

Katalysatorbett.

Eine zu hohe Austrittstemperatur aus dem ersten Katalysatorbett lässt sich dadurch vermeiden, dass die Eintrittskonzentration an Ammoniak in den Konverter angehoben wird.

Normalerweise ergibt sich die Eintrittskonzentration in den Konverter aus der Temperatur, bei der das Ammoniak abgeschieden wird. Man könnte also die Ammoniakeintrittskonzentration dadurch erhöhen, dass das Kreislaufgas durch die Abkühleinrichtung weniger abgekühlt wird.

Dies hätte jedoch den Nachteil, dass sich das Temperaturniveau in allen Apparaten der

Abkühleinrichtung verändern würde, so dass — wenn die volle Menge an Wasserstoff wieder verfügbar ist — die Ankühleinrichtung erst wieder heruntergekühlt werden müsste und eine gewisse Zeit vergeht, bis die Anlage wieder auf 100 % laufen kann. Um im Falle einer erforderlichen Laständerung die Konzentration schnell ändern zu können, wird daher ein

Bypass um die Abkühleinrichtung ermöglicht. So wird erreicht, dass nur aus einem Teil des

Kreislaufgases Ammoniak auskondensiert wird, während ein Ammoniak reicher Strom an der

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Abkühleinrichtung vorbeigeleitet wird. Die gewünschte Ammoniakkonzentration ergibt sich dann aus der Mischung des abgekühlten Stroms und des Bypassstroms auf der Saugseite der

Fördereinrichtung.

Die Eintrittstemperatur in die Fördereinrichtung darf jedoch nicht zu hoch sein, da sonst die

Fördereinrichtung durch zu hohe Austrittstemperaturen beschädigt werden könnte. Hierzu kann ein Teil des warmen Bypass-Stromes über einen Wasserkühler geleitet werden, so dass die Temperatur an der Saugseite der Fördereinrichtung als Mischungstemperatur von kaltem

Kreislaufgas und teilweise gekühltem Bypass-Gas geregelt werden kann.

Bei einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, dass die freiwerdende Wärme der Ammoniakreaktion zur Dampferzeugung in mindestens einem ersten Wärmetauscher genutzt wird, dass eine dritte Bypassleitung um den ersten Wärmetauscher vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller die

Mindestöffnung eines vierten Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das vierte

Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der dritten Bypassleitung eingestellt wird.

Die bei der Ammoniakreaktion freiwerdende Wärme wird genutzt, um Dampf zu erzeugen und um kaltes Kreislaufgas in einem Gas/Gas-Wärmetauscher vorzuwärmen. Wird jedoch zu viel

Wärme mit der Enthalpie des Dampfes aus dem Kreislauf abgeführt, reicht die verbleibende

Wärme nicht mehr aus, um das Kreislaufgas auf Anspringtemperatur des Katalysators vorzuwärmen. Die erzeugbare Dampfmenge im Teillastfall wird durch einen Bypass um die

Dampferzeugung geregelt und damit auch die notwendige Eintrittstemperatur des heißen

Kreislaufgases in den Gas/Gas-Wärmetauscher, dem ersten Wärmetauscher. Dies geschieht, indem der Master Controller einen Sollwert an das entsprechende vierte Durchflussregelventil vorgibt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, dass zum Vorwärmen des

Gasgemisches im Synthesekreislauf mindestens ein zweiter Wärmetauscher genutzt wird, dass eine vierte Bypassleitung um den um den zweiten Wärmetauscher vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller die Mindestöffnung eines fünften Durchflussregelventils vorgegeben wird in Abhängigkeit der einzustellenden Eintrittstemperatur des Gasgemisches in den Konverter, wobei durch das fünfte Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der dritten Bypassleitung eingestellt wird.

Es muss sichergestellt sein, dass auch im Teillastfall die Eintrittstemperatur in das

Katalysatorbett über der Anspringtemperatur des Katalysators liegt, aber auch nicht zu hoch

/ BE2021/5940 ist, damit die Austrittstemperatur aus dem ersten Katalysatorbett die zulässige Temperatur nicht überschreitet. Die Eintrittstemperatur ergibt sich aus der Eintrittstemperatur in den

Reaktor und durch die Wärmemengen, die in möglichen internen Wärmetauschern nach möglichen weiteren Katalysatorbetten, also einem ersten und zweiten Katalysatorbett auf das

Reaktionsgas übertragen werden. Da die freigesetzten Wärmemengen im ersten und zweiten

Katalysatorbett einer direkten Kontrolle nicht zugänglich sind, kann die Eintrittstemperatur in das erste Bett über die Eintrittstemperatur in den Konverter geregelt werden. Hierzu wird ein

Teil des kalten Kreislaufgases über einen geregelten Bypass um die Mantelseite, die kalte

Seite, eines Gas/Gas-Wärmetauschers, dem zweiten Wärmetauscher, herumgeleitet, so dass sich die Eintrittstemperatur in den Konverter als Mischtemperatur aus kaltem, by-gepassten und vorgewärmten Kreislaufgas ergibt.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäBen Verfahrens ist vorgesehen, dass der Konverter ein erstes radial durchströmbares Katalysatorbett, ein zweites radial durchstrômbares Katalysatorbett und ein drittes radial durchströmbares Katalysatorbett aufweist, dass der Konverter mindestens zwei innere Wärmetauscher aufweist und dass der erste innere Wärmetauscher zwischen dem ersten und dem zweiten Katalysatorbett angeordnet ist und dass der zweite innere Wärmetauscher zwischen dem zweiten und dem dritten Katalysatorbett angeordnet ist, dass eine fünfte Bypassleitung um den ersten inneren

Wärmetauscher vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller die Mindestöffnung eines sechsten Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das sechste

Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der fünften Bypassleitung eingestellt wird.

Es muss sichergestellt sein, dass auch im Teillastfall die Eintrittstemperatur in das zweite

Katalysatorbett über der Anspringtemperatur des Katalysators liegt, aber auch nicht zu hoch ist, damit die Austrittstemperatur aus dem zweiten Katalysatorbett die zulässige Temperatur nicht überschreitet. Die Eintrittstemperatur in das zweite Bett wird sehr stark durch die im ersten inneren Wärmetauscher an das Kreislaufgas abgegebene Reaktionswärme des ersten

Katalysatorbettes bestimmt. Der für die Fläche des Wärmetauschers maßgebliche Fahrfall ist der 100 % Fahrfall, da hier die zu übertragende Wärmemenge sechsmal so groß ist wie die

Wärmemenge im minimalen Lastfall bei 25%. Für diesen Fall gibt es einen Bypass um den ersten inneren Wärmetauscher, wo ein Teil des nur vorgewärmten Kreislaufgases direkt auf das erste Katalysatorbett gegeben wird. Ist der Bypass weiter auf, strômt weniger nur vorgewärmtes Kreislaufgas durch die Rohrseite des ersten inneren Wärmetauschers und es wird weniger Wärme von dem heißen, das erste Katalysatorbett verlassende Reaktionsgas auf das kältere Kreislaufgas übertragen, so dass die Eintrittstemperatur in das zweite

Katalysatorbett ansteigt. Ist der Bypass hingegen weiter geschlossen, so strömt mehr nur

8 BE2021/5940 vorgewärmtes Kreislaufgas durch die Rohrseite des ersten inneren Wärmetauschers und es wird mehr Wärme von dem heißen, das erste Katalysatorbett verlassende Reaktionsgas auf das kältere Kreislaufgas übertragen, so dass die Eintrittstemperatur in das zweite Bett sinkt.

Hierbei muss jedoch durch den Mastercontroller verhindert werden, dass das Bypass-Ventil zu weit geöffnet wird und die Eintrittstemperatur ins erste Bett unter 370 °C sinkt.

Zusätzlich ist bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens vorgesehen, dass eine sechste Bypassleitung um den zweiten inneren Wärmetauscher vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller die Mindestöffnung eines siebte

Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das siebte Durchflussregelventil mindestens der Durchfluss der sechsten Bypassleitung eingestellt wird.

Es muss sichergestellt sein, dass auch im Teillastfall die Eintrittstemperatur in das dritte

Katalysatorbett über der Anspringtemperatur des Katalysators liegt, aber auch nicht zu hoch ist, damit die Austrittstemperatur aus dem dritten Katalysatorbett die zulässige Temperatur nicht überschreitet. Die Eintrittstemperatur in das dritte Bett wird sehr stark durch die im zweiten inneren Wärmetauscher an das Kreislaufgas abgegebene Reaktionswärme des zweiten Katalysatorbettes bestimmt. Der für die Fläche des zweiten inneren Wärmetauschers maßgebliche Fahrfall ist der minimale Fahrfall, da hier die Eintrittstemperatur des

Kreislaufgases in den Reaktor am höchsten und somit die mittlere logarithmische

Temperaturdifferenz über den zweiten inneren Wärmetauscher am kleinsten ist. Für diesen

Fall gibt es einen Bypass um den zweiten inneren Wärmetauscher, wo ein Teil des nur vorgewärmten Kreislaufgases direkt zum ersten inneren Wärmetauscher geleitet wird. Ist der

Bypass weiter auf, strömt weniger nur vorgewärmtes Kreislaufgas durch die Rohrseite des zweiten inneren Wärmetauschers und es wird weniger Wärme von dem heißen, das zweite

Katalysatorbett verlassende Reaktionsgas auf das kältere Kreislaufgas übertragen, so dass die Eintrittstemperatur in das dritte Katalysatorbett ansteigt. Ist der Bypass hingegen weiter geschlossen, strömt mehr nur vorgewärmtes Kreislaufgas durch die Rohrseite des zweiten inneren Wärmetauschers und es wird mehr Wärme von dem heißen, das zweite

Katalysatorbett verlassende Reaktionsgas auf das kältere Kreislaufgas übertragen, so dass die Eintrittstemperatur in das dritte Katalysatorbett sinkt. Hierbei muss jedoch durch den

Master-Controller verhindert werden, dass das Bypass-Ventil zu weit geöffnet wird und die

Eintrittstemperatur ins zweite Bett unter 370 °C sinkt.

Der oben beschriebene Prozess enthält ein Beispiel für einen Synthesegaskreislauf mit einem

Ammoniakkonverter, drei radial durchströmten Betten und zwei inneren Wärmetauscher. Es sind aber auch andere Möglichkeite denkbar. Darunter fällt ein Synthesekreislauf, bestehend

9 BE2021/5940 aus einem radial durchströmten Konverter mit zwei Betten und einem inneren Wärmetauscher, einem Abhitzekessel, einem radial durchströmten Einbettkonverter ohne inneren

Wärmetauscher und einem Abhitzekessel mit innerer Kesselspeisewasservorwärmung.

Ebenfalls denkbar ist ein Synthesekreislauf, bestehend aus einem ersten radial durchströmten

Konverter mit zwei Betten und einem inneren Wärmetauscher, einem Dampfüberhitzer, einem

Abhitzekessel, einem zweiten radial durchströmten Konverter mit zwei Betten und einem inneren Wärmetauscher und einem Abhitzekessel mit innerer

Kesselspeisewasservorwärmung. Ein weiterer Anwendungsfall besteht in einem einem

Synthesekreislauf vorgeschalteten sogenannten „Once-through-reactor“, dies ist ein radial durchströmter Drei-Bett-Konverter mit zwei Inneren Wärmetauschern, einem

Kesselspeisewasservorwärmer mit Teilverdampfung, angeordnet im Gasweg bevor das Gas dem Synthesekreislauf zugeführt wird, der aus einem radial durchströmten Konverter mit zwei

Betten und einem inneren Wärmetauscher, einem Abhitzekessel , einem radial durchströmten

Einbettkonverter ohne inneren Wärmetauscher und einem Abhitzekessel mit innerer

Kesselspeisewasservorwärmung besteht. Hierbei kann der Once-through-reactor bei einem niedrigeren Druckniveau betrieben werden als die anderen beiden Reaktoren.

Bei einer weiteren Ausgestaltung des erfindungsgemäGBen Verfahrens ist ein

Wasserstoffspeicher vorgesehen, der strömungstechnisch mit dem Synthesekreislauf verbunden ist, dass durch den Master-Controller in Abhängigkeit der Menge des durch die

Elektrolyse bereitgestellten Wasserstoffs die Mindestöffnung eines siebten

Durchflussregelventils vorgegeben wird, wobei durch das siebte Durchflussregelventil der

Durchfluss des Wasserstoffs aus dem Wasserstoffspeicher in den Synthesekreislauf eingestellt wird.

Durch die oben beschriebenen Regelkreise kann erreicht werden, dass die Kapazität der

Ammoniakanlage auf 25 % der nominalen Produktionsmenge abgesenkt werden kann, wobei die Kreislaufgasmenge nur auf 50 % der Kreislaufgasmenge bei voller Produktion absinkt. Dies setzt aber voraus, dass mit dem Make-Up Gas 25 % des für volle Produktion benötigten

Wasserstoffes in den Synthesegaskreislauf eingespeist werden. Sinkt die

Wasserstofferzeugung im Elektrolyseur unter 25 %, muss die Differenz aus dem

Wasserstoffspeicher entnommen werden, um den Minimalbetrieb der Anlage aufrecht zu erhalten. Hierzu ist ein siebtes Durchflussregelventil in der Entnahmeleitung des

Wasserstoffspeichers eingesetzt, das den notwendigen Wasserstoffstrom einregelt.

Diese Regelung muss aber nicht nur auf den 25% Fahrfall der Ammoniakanlage beschränkt sein. Auch bei höherer Wasserstoffproduktion des Elektrolyseurs als 25 %, aber geringer als

10 BE2021/5940 100 %, kann sie dazu genutzt werden, die Ammoniakanlage für eine begrenzte Zeit bei einer höheren Kapazität als der des Elektrolyseurs zu betreiben und dabei den zur Verfügung stehenden Wasserstoffspeicher optimal auszunutzen. Hierzu ist eine zuverlässige Vorhersage des zeitlichen Verlaufes der zur Verfügung stehenden erneuerbaren, fluktuierenden Energie notwendig, aus der der Master-Controller ein Entnahmeprofil aus dem Wasserstoffspeicher bestimmt.

Die zuvor genannte Aufgabe wird außerdem gelöst von einer Anlage zur Herstellung von

Ammoniak in einem Synthesekreislauf, mit mindestens einer Fördereinrichtung zum zyklischen Fördern eines Gasgemisches aufweisend Stickstoff, Wasserstoff und Ammoniak mit mindestens einem Konverter, wobei Stickstoff und Wasserstoff im Konverter zumindest teilweise zu Ammoniak umsetzbar sind und mit mindestens einer Abkühleinrichtung in der das

Gasgemisch derart abkühlbar ist, dass Ammoniak aus dem Gasgemisch auskondensiert, wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch einen Elektrolyseur bereitstellbar ist und wobei mindestens eine Bypassleitung vorgesehen ist, um mindestens eine Einheit des

Synthesekreislaufes zu umgehen, wobei der Durchfluss der Bypassleitung durch mindestens ein Durchflussregelventil einstellbar ist, wobei ein Master-Controller vorgesehen ist, wobei der

Master-Controller durch den Master-Controller das mindestens eine Durchflussregelventil steuerbar ist. Es ist vorgesehen, dass durch die Anlage ein erfindungsgemäBes Verfahren durchführbar ist.

Die obigen Ausführungen betreffend das erfindungsgemäße Verfahren gelten entsprechend auch für die erfindungsgemäße Anlage zur Herstellung von Ammoniak.

Unter einer Einheit des Synthesekreislaufs sind die einzelnen Unit Operations und Teile der einzelnen Unit Operations zu verstehen. Eine Bypassleitung kann beispielsweise, aber nicht abschließend, um die Fördereinrichtung, den Konverter, die Abkühleinrichtung, diverse

Kompressoren und/oder Wärmetauscher angeordnet sein.

Im Einzelnen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten, das erfindungsgemäße Verfahren und die erfindungsgemäße Anlage auszugestalten und weiterzubilden. Dazu wird verwiesen sowohl auf die den Patentansprüchen 1 und 11 nachgeordneten Patentansprüche, als auch auf die nachfolgende Beschreibung bevorzugter Ausführungsbeispiele in Verbindung mit der Zeichnung. In der Zeichnung zeigen

Fig. 1 eine schematische Darstellung einer Anlage zur Herstellung von Ammoniak mit verschiedenen Regelkreisen.

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Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung eines Teils einer Ammoniakanlage 1 mit verschiedenen Regelkreisen. Beim Betreiben der Ammoniakanlage 1 wird ein Gasgemisch aufweisend Stickstoff (N2) Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) mit einer Fördereinrichtung 2in einem Synthesekreislauf 3 zyklisch gefördert. Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) werden in einem Konverter 4 zumindest teilweise zu Ammoniak (NH3) umgesetzt. Das Gasgemisch wird anschließend in einer Abkühleinrichtung 5 derart abgekühlt, dass Ammoniak (NH3) aus dem Gasgemisch auskondensiert. Wasserstoff wird dabei zumindest teilweise durch

Elektrolyse 6 bereitgestellt. Zusätzlich ist ein Master-Controller 7 vorgesehen. Durch den

Master-Controller 7 wird, ausgehend von der zu erwartenden Wasserstoffmenge, über mindestens einen Regelkreislauf mindestens der Druck im Synthesekreislauf 3 annähernd konstant gehalten.

Die Elektrolyse 6 wird mittels erneuerbaren Energien betrieben. Durch die fluktuierenden erneuerbaren Energien ist es teilweise notwendig, dass die Kapazität der Elektrolyse 6 angepasst werden muss, je nachdem, wieviel Energie gerade zur Verfügung steht. Daraus ergibt sich, dass die Ammoniakanlage zwischenzeitlich nur im Teillastbetrieb gefahren werden kann. Dazu wird die von der Elektrolyse 6 erzeugte Wasserstoffmenge am Eintritt in die

Ammoniakanlage 1 gemessen. Der Master-Controller 7 passt die Kapazität der

Ammoniakanlage 1 unter Berücksichtigung der gemessenen Wasserstoffmenge an. Daneben werden durch den Master-Controller 7 in verschiedenen Regelkreisläufen Sollwerte vorgegeben, wenn die einzustellende Laständerung der Ammoniakanlage 1 unter einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt. Wenn die einzustellende Laständerung über einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt wird durch den Master-Controller 7 der Öffnungsgrad eines

Regelventils des Regelkreislaufes direkt vorgegeben.

Dem Master-Controller 7 stehen verschiedene Regelkreise zur Verfügung. Zum einen ist vorgesehen, dass der Wasserstoff mit mindestens einem ersten Kompressor 8 mit einer ersten

Saugseite 9 und einer ersten Druckseite 10 verdichtet wird. Von der ersten Druckseite 10 zur ersten Saugseite 10 ist eine erste Bypassleitung 11 vorgesehen. In Abhängigkeit des zu erwartenden Saugstroms an der ersten Saugseite 9 des ersten Kompressors 8 wird durch den

Master-Controller 7 die Mindestöffnung eines ersten Durchflussregelventils 12 vorgegeben.

Durch das erste Durchflussregelventil 12 wird der Durchfluss der ersten Bypassleitung 11 eingestellt.

Darüber hinaus umfasst die zweite Fördereinrichtung 2 einen zweiten Kompressor 13 mit einer zweiten Saugseite 14 und einer zweiten Druckseite 15. Von der zweiten Druckseite 15 zur

12 BE2021/5940 zweiten Saugseite 14 ist eine zweite Bypassleitung 16 vorgesehen. Der Master-Controller 7 kann auch hier, in Abhängigkeit des zu erwartenden zweiten Saugstroms an der zweiten

Saugseite 14 des zweiten Kompressors 13, die Mindestöffnung eines zweiten

Durchflussregelventils 16 vorgeben. Durch das zweite Durchflussregelventil 16 kann der

Durchfluss der zweiten Bypassleitung eingestellt werden.

In einem weiteren Regelkreis wird das Gasgemisch vor der Abkühleinrichtung 5 in einen ersten

Teilstrom 17 und einen zweiten Teilstrom 18 aufgeteilt. Der erste Teilstrom 17 wird durch die

Abkühleinrichtung 5 geleitet, in der Ammoniak kondensieren kann. Der zweite Teilstrom 18 wird als Bypass der Abkühleinrichtung 5 in einen Bereich in Strömungsrichtung vor der zweiten

Saugseite 14 des zweiten Kompressors 13 der Fördereinrichtung 2 wieder in den

Synthesekreislauf 3 eingebracht. Der zweite Teilstrom 18 wird zusätzlich vor Einbringung in den Synthesekreislauf 3 abgekühlt. Der Master-Controller 7 gibt dabei die Mindestöffnung eines dritten Durchflussregelventils 19 vor. Mit dem dritten Durchflussregelventil 19 wird der

Durchfluss des zweiten Teilstroms 18 eingestellt.

Die freiwerdende Wärme der Ammoniakreaktion wird zur Dampferzeugung in einem ersten

Wärmetauscher 20 genutzt. Dabei ist eine dritte Bypassleitung 21 um den ersten

Wärmetauscher 20 vorgesehen. Durch den Master-Controller 7 wird die Mindestöffnung eines vierten Durchflussregelventils 22 vorgegeben, wobei durch das vierte Durchflussregelventil 22 der Durchfluss der dritten Bypassleitung 21 eingestellt wird.

Zum Vorwärmen des Gasgemisches im Synthesekreislauf 3 wird ein zweiter Wärmetauscher 23 genutzt. Dabei ist eine vierte Bypassleitung 24 um den zweiten Wärmetauscher 23 vorgesehen. Durch den Master-Controller 7 wird die Mindestöffnung eines fünften

Durchflussregelventils 24, in Abhängigkeit der einzustellenden Eintrittstemperatur des

Gasgemisches in den Konverter 4, vorgegeben, wobei durch das fünfte Durchflussregelventil 24 der Durchfluss der vierten Bypassleitung 24 eingestellt wird.

Der Konverter 4 weist drei radial durchströmbare Katalysatorbetten auf, ein erstes

Katalysatorbett 25, ein zweites Katalysatorbett 26 und ein drittes Katalysatorbett 27. Daneben umfasst der Konverter einen ersten inneren Wärmetauscher 28 und einen zweiten inneren

Wärmetauscher 29. Der erste innere Wärmetauscher 28 ist zwischen dem ersten

Katalysatorbett 25 und dem zweiten Katalysatorbett 26 angeordnet. Der zweite innere

Wärmetauscher 29 ist zwischen dem zweiten Katalysatorbett 26 und dem dritten

Katalysatorbett 27 angeordnet. In zwei weiteren Regelkreisen ist zum einen eine fünfte

Bypassleitung 30 um den ersten inneren Wärmetauscher 28 vorgesehen, wobei durch den

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Master-Controller 7 die Mindestöffnung eines sechsten Durchflussregelventils 41 vorgegeben wird, wobei durch das sechste Durchflussregelventil 31 der Durchfluss der fünften

Bypassleitung 30 eingestellt wird. Zum anderen ist eine sechste Bypassleitung 32 um den zweiten inneren Wärmetauscher 29 vorgesehen. Durch den Master-Controller 7 wird die

Mindestöffnung eines siebten Durchflussregelventils 33 vorgegeben. Durch das siebte

Durchflussregelventil 33 wird der Durchfluss der sechsten Bypassleitung 32 eingestellt.

Zusätzlich, um mögliche Leistungsschwankungen zu puffern, ist ein Wasserstoffspeicher 34 vorgesehen. Der Wasserstoffspeicher 34 ist strömungstechnisch mit dem Synthesekreislauf 3 verbunden. Durch den Master-Controller 7 wird, in Abhängigkeit der Menge des durch die

Elektrolyse 6 bereitgestellten Wasserstoffs die Mindestöffnung eines achten

Durchflussregelventils 35 vorgegeben. Durch das achte Durchflussregelventil 35 wird der

Durchfluss des Wasserstoffs aus dem Wasserstoffspeicher 34 in den Synthesekreislauf 3 eingestellt.

Aus der Elektrolyse 6, bei der es sich um eine alkalische Wasserelektrolyse handelt, wird

Wasserstoff bereitgestellt, der in einem ersten Kompressor 8 vorverdichtet wird. Stickstoff wird in einer Luftzerlegungsanlage 36 aus Luft abgetrennt und mit dem verdichteten Wasserstoff gemischt. Das Synthesegas wird in einem Synthesegasverdichter 37 weiter auf den Druck des

Synthesekreislaufs 3 verdichtet und mit dem Kreislaufgas auf der ersten Saugseite 9 des ersten Kompressors 8 der Fördereinrichtung 2 vermischt, bevor es vom ersten Kompressor 8 auf Reaktionsdruck komprimiert wird.

Das mit Wasserstoff und Stickstoff angereicherte Kreislaufgas wird im ersten Wärmetauscher 20, in Form eines Gas/Gas Wärmetauschers, vom heißen Kreislaufgas vorgewärmt, bevor es in den Konverter 4 eintritt. Der Konverter 4 umfasst die drei Katalysatorbetten 25, 26, 27 und die beiden Wärmetauscher 28, 29. Das vorgewärmte Kreislaufgas gelangt durch ein inneres

Rohr zum zweiten inneren Wärmetauscher 29, wo es rohrseitig durch das mantelseitig strömende heiße Austrittsgas aus dem zweiten Katalysatorbett 26 weiter vorgewärmt wird. Es strömt dann weiter zum ersten inneren Wärmetauscher 28, wo es durch das heiße Austrittsgas aus dem ersten Katalysatorbett 26 auf Anspringtemperatur des Katalysators vorgewärmt wird.

Das Gas gelangt dann in das erste Katalysatorbett 26, wo die exotherme Reaktion von

Wasserstoff und Stickstoff zu Ammoniak bis nahe dem chemischen Gleichgewicht stattfindet.

Danach strömt das heiße Reaktionsgas mantelseitig durch den ersten inneren Wärmetauscher 28, wo es durch das aufzuwärmende Kreislaufgas abgekühlt wird, so dass die Reaktion weiter fortschreiten kann. Im zweiten und dritten Katalysatorbett 26, 27 und im zweiten inneren

Wärmetauscher 29 wiederholt sich dieser Vorgang. Das Reaktionsgas hat eine ausreichend hohe Temperatur, um überhitzen Dampf in einer Dampferzeugung 38 zu erzeugen und das kalte Kreislaufgas im zweiten Wärmetauscher 23, in Form eines Gas/Gas Wärmetauschers, vorzuwärmen. Das an Ammoniak reiche Kreislaufgas wird dann weiter auf

Kondensationstemperatur des Ammoniaks in der Abkühleinrichtung 5 abgekühlt. Das gebildete Ammoniak wird in flüssiger Form aus dem Kreislauf abgeschieden. Danach wird das

Gas mit dem Frischgas gemischt und von der Fördereinrichtung 2 im Kreis zurück zum

Konverter 4 gefördert.

Bezugszeichenliste (1) Ammoniakanlage (2) Fördereinrichtung (3) Synthesekreislauf (4) Konverter (5) Abkühleinrichtung (6) Elektrolyse (7) Master-Controller (8) Erster Kompressor (9) Erste Saugseite (10) Erste Druckseite (11) Erste Bypassleitung (12) Erstes Durchflussregelventil (13) Zweiter Kompressor (14) Zweite Saugseite (15) Zweite Druckseite (16) Zweites Durchflussregelventil (17) Erster Teilstrom (18) Zweiter Teilstrom (19) Drittes Durchflussregelventil (20) Erster Wärmetauscher (21) Dritte Bypassleitung (22) Viertes Durchflussregelventil (23) Zweiter Wärmetauscher (24) FüÜnftes Durchflussregelventil (25) Erstes Katalysatorbett (26) Zweites Katalysatorbett (27) Drittes Katalysatorbett (28) Erster innerer Wärmetauscher (29) Zweiter innerer Wärmetauscher (30) Fünfte Bypassleitung (31) Sechstes Durchflussregelventil (32) Sechste Bypassleitung (33) Siebtes Durchflussregelventil (34) Wasserstoffspeicher

(35) Achtes Durchflussregelventil (36) Luftzerlegungsanlage (37) Synthesegasverdichter (38) Dampferzeugung

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zum Betreiben einer Ammoniakanlage (1), wobei ein Gasgemisch aufweisend Stickstoff (N2) Wasserstoff (H2) und Ammoniak (NH3) mit einer Fördereinrichtung (2) in einem Synthesekreislauf (3) zyklisch gefördert wird, wobei Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) in einem Konverter (4) zumindest teilweise zu Ammoniak (NH3) umgesetzt werden und wobei das Gasgemisch in einer Abkühleinrichtung (5) derart abgekühlt wird, dass Ammoniak (NH3) aus dem Gasgemisch auskondensiert, und wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch Elektrolyse (6) bereitgestellt wird, dadurch gekennzeichnet, dass ein Master-Controller (7) vorgesehen ist und dass durch den Master- Controller (7), ausgehend von der zu erwartenden Wasserstoffmenge, über mindestens einen Regelkreislauf mindestens der Druck im Synthesekreislauf (3) annähernd konstant gehalten wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die von der Elektrolyse (6) erzeugte Wasserstoffmenge am Eintritt in die Ammoniakanlage (1) gemessen wird und dass durch den Master-Controller (7) die Kapazität der Ammoniakanlage (1) unter Berücksichtigung der gemessenen Wasserstoffmenge angepasst wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass durch den Master- Controller (7) Regelelementen des mindestens einen Regelkreislaufes Sollwerte vorgegeben werden, wenn die einzustellende Laständerung unter einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt und dass durch den Master-Controller (7) der Öffnungsgrad eines Regelventils des Regelkreislaufes direkt vorgegeben wird, wenn die einzustellende Laständerung über einem zuvor bestimmten Grenzwert liegt.

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Wasserstoff mit mindestens einem ersten Kompressor (8) mit einer ersten Saugseite (9) und einer ersten Druckseite (10) verdichtet wird, dass eine erste Bypassleitung (11) von der ersten Druckseite (10) zur ersten Saugseite (9) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7) in Abhängigkeit eines zu erwartenden ersten Saugstroms an der ersten Saugseite (9) des ersten Kompressors (8) die Mindestöffnung eines ersten Durchflussregelventils (12) vorgegeben wird, wobei durch das erste Durchflussregelventil (12) mindestens der Durchfluss der ersten Bypassleitung (11) eingestellt wird.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Fördereinrichtung (2) mindestens einen zweiten Kompressor (13) mit einer zweiten Saugseite (14) und einer zweiten Druckseite (15) umfasst, dass eine zweite Bypassleitung (16) von der zweiten Druckseite (15) zur zweiten Saugseite (14) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7) in Abhängigkeit eines zu erwartenden zweiten Saugstroms an der zweiten Saugseite (14) des zweiten Kompressors (13) die Mindestöffnung eines zweiten Durchflussregelventils (16) vorgegeben wird, wobei durch das zweite Durchflussregelventil (16) mindestens der Durchfluss der zweiten Bypassleitung (16) eingestellt wird.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Gasgemisch vor der Abkühleinrichtung (5) in einen ersten Teilstrom (17) und einen zweiten Teilstrom (18) aufgeteilt wird, dass der erste Teilstrom (17) durch die Abkühleinrichtung (5) geleitet wird, dass der zweite Teilstrom (18) in einen Bereich in Strömungsrichtung vor der zweiten Saugseite des zweiten Kompressors (13) der Fördereinrichtung (2) wieder in den Synthesekreislauf (3) eingebracht wird und dass der zweite Teilstrom (18) vor Einbringung in den Synthesekreislauf (3) abgekühlt wird, wobei durch den Master-Controller (7) die Mindestöffnung eines dritten Durchflussregelnventils (19) vorgegeben wird, wobei durch das dritte Durchflussregelventil (19) mindestens der Durchfluss des zweiten Teilstroms (18) eingestellt wird.

7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass die freiwerdende Wärme der Ammoniakreaktion zur Dampferzeugung in mindestens einem ersten Wärmetauscher (20) genutzt wird, dass eine dritte Bypassleitung (21) um den ersten Wärmetauscher (20) vorgesehen ist und dass durch den Master- Controller (7) die Mindestöffnung eines vierten Durchflussregelventils (22) vorgegeben wird, wobei durch das vierte Durchflussregelventil (22) mindestens der Durchfluss der dritten Bypassleitung (21) eingestellt wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass zum Vorwärmen des Gasgemisches im Synthesekreislauf (3) mindestens ein zweiter Wärmetauscher (23) genutzt wird, dass eine vierte Bypassleitung (24) um den zweiten Wärmetauscher (23) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7) die Mindestöffnung eines fünften Durchflussregelventils (24) vorgegeben wird in Abhängigkeit der einzustellenden Eintrittstemperatur des Gasgemisches in den

Konverter (4), wobei durch das fünfte Durchflussregelventil (24) mindestens der Durchfluss der vierten Bypassleitung (24) eingestellt wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass der Konverter (4) ein erstes radial durchströmbares Katalysatorbett (25), ein zweites radial durchströmbares Katalysatorbett (26) und ein drittes radial durchströmbares Katalysatorbett (27) aufweist, dass der Konverter (4) mindestens zwei innere Wärmetauscher (28, 29) aufweist und dass der erste innere Wärmetauscher (28) zwischen dem ersten Katalysatorbett (25) und dem zweiten Katalysatorbett (26) angeordnet ist und dass der zweite innere Wärmetauscher (29) zwischen dem zweiten Katalysatorbett (26) und dem dritten Katalysatorbett (27) angeordnet ist, dass eine fünfte Bypassleitung (30) um den ersten inneren Wärmetauscher (28) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7) die Mindestöffnung eines sechsten Durchflussregelventils (31) vorgegeben wird, wobei durch das sechste Durchflussregelventil (31) mindestens der Durchfluss der fünften Bypassleitung (30) eingestellt wird.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass eine sechste Bypassleitung (32) um den zweiten inneren Wärmetauscher (29) vorgesehen ist und dass durch den Master-Controller (7) die Mindestöffnung eines siebten Durchflussregelventils (33) vorgegeben wird, wobei durch das siebte Durchflussregelventil (33) mindestens der Durchfluss der sechsten Bypassleitung (32) eingestellt wird.

11. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass ein Wasserstoffspeicher (34) vorgesehen ist, der strömungstechnisch mit dem Synthesekreislauf (3) verbunden ist, dass durch den Master-Controller (7) in Abhängigkeit der Menge des durch die Elektrolyse (6) bereitgestellten Wasserstoffs die Mindestöffnung eines achten Durchflussregelventils (35) vorgegeben wird, wobei durch das achte Durchflussregelventil (35) der Durchfluss des Wasserstoffs aus dem Wasserstoffspeicher (34) in den Synthesekreislauf eingestellt wird.

12. Anlage zur Herstellung von Ammoniak (NH3) in einem Synthesekreislauf (3), mit mindestens einer Fördereinrichtung (2) zum zyklischen Fördern eines Gasgemisches aufweisend Stickstoff (N2), Wasserstoff (N2) und Ammoniak (NH3) mit mindestens einem Konverter (4), wobei Stickstoff (N2) und Wasserstoff (H2) im Konverter (4) zumindest teilweise zu Ammoniak (NH3) umsetzbar sind und mit mindestens einer

Abkühleinrichtung (5) in der das Gasgemisch derart abkühlbar ist, dass Ammoni@£2021/5940 (NH3) aus dem Gasgemisch auskondensiert, wobei Wasserstoff zumindest teilweise durch einen Elektrolyseur bereitstellbar ist und wobei mindestens eine Bypassleitung vorgesehen ist, um mindestens eine Einheit des Synthesekreislaufes (3) zu umgehen, wobei der Durchfluss der Bypassleitung durch mindestens ein Durchflussregelventil einstellbar ist, wobei ein Master-Controller (7) vorgesehen ist, wobei durch den Master- Controller (7) das mindestens eine Durchflussregelventil steuerbar ist, dadurch gekennzeichnet, dass durch die Anlage ein Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 11 durchführbar ist.