ES3046007T3 - Control of pressure in an ammonia cooling circuit at varying loads - Google Patents

Abstract

La invención se refiere a un método para operar un circuito de refrigeración de amoníaco de una planta de síntesis de amoníaco, con el fin de evitar variaciones de presión en dicho circuito debido a variaciones en la carga o las temperaturas de salida. El método comprende: iii-1) adaptar el nivel de líquido de amoníaco condensado dentro de la unidad de condensación del circuito de refrigeración en función de la presión de la corriente de vapor de amoníaco comprimido, siendo dicha unidad un intercambiador de calor tubular; y/o iii-2) adaptar el flujo del refrigerante a la unidad de condensación en función de la presión de la corriente de vapor de amoníaco comprimido del circuito de refrigeración; y/o iii-3) adaptar la temperatura del refrigerante dirigido a la unidad de condensación mediante el reciclaje de una parte de la corriente de retorno del refrigerante. La invención también se refiere a un circuito de refrigeración de amoníaco diseñado para implementar el método, a su uso para la reconversión de una planta de síntesis de amoníaco en una planta de síntesis de amoníaco verde, y a una planta de síntesis de amoníaco que comprende el circuito de refrigeración de amoníaco. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Control de la presión en un circuito de refrigeración de amoníaco a cargas variables

[0005] La presente invención se refiere al circuito de refrigeración de amoníaco de una planta de síntesis de amoníaco. Las realizaciones de la invención se refieren a un método para operar el circuito de refrigeración de amoniaco para reducir así las variaciones de presión en el mismo resultantes de cargas particularmente variables en una planta de síntesis de amoniaco verde, es decir, donde el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se deriva de electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad de fuentes de energía renovables. La invención se refiere también a un circuito de refrigeración de amoníaco dispuesto para llevar a cabo el método y a su uso para reacondicionar una planta de síntesis de amoníaco en una planta de síntesis de amoníaco verde.

[0007] En la mayoría de las instalaciones o procesos de síntesis de amoniaco actuales se emplea normalmente un circuito de refrigeración de amoniaco para enfriar el amoniaco que se produce. El principio de funcionamiento bien conocido es evaporar amoniaco a baja presión, produciendo de este modo bajas temperaturas que a su vez se utilizan para enfriar las corrientes de proceso principales. El vapor de amoníaco liberado se comprime entonces en un compresor de amoníaco y el vapor de agua comprimido se condensa por medio de agua o aire de refrigeración en una unidad de condensación de amoníaco. El amoniaco líquido resultante se recoge después y se reutiliza para refrigerar.

[0009] Normalmente, las variaciones de temperatura y presión en el circuito de refrigeración de amoniaco son relativamente pequeñas y están provocadas principalmente por variaciones estacionales, ya que la carga en la planta de síntesis de amoniaco rara vez se desvía de casi la carga completa. Sin embargo, en una planta de síntesis de amoniaco verde, donde hay una gran dependencia de fuentes de energía renovables, tales como energía eólica y solar, para producir hidrógeno por electrólisis y la producción aguas abajo de amoniaco verde, las variaciones se producen más a menudo, por ejemplo, aproximadamente 20 variaciones diariamente. Las variaciones de temperatura y presión en el circuito de refrigeración por amoniaco son un resultado directo de las cargas de hidrógeno variables aguas arriba inherentes a la naturaleza intermitente de la generación de electricidad cuando se utiliza, por ejemplo, energía eólica o solar. En tales casos, la eficiencia del condensador de amoníaco en el circuito de refrigeración de amoníaco varía, incluso en tal medida que podría requerirse considerar la fatiga por esfuerzo en el diseño de esta unidad, es decir, la unidad de condensación de amoníaco. Esto tiene un impacto sustancial en términos de riesgos de dañar el equipo particularmente, en este caso, la unidad de condensación de amoniaco, la vida útil del equipo, la operación de deriva y en, no menos, los costos, especialmente para proyectos de reacondicionamiento en los cuales las plantas de síntesis de amoniaco tradicionales necesitan adaptarse (reacondicionarse) en plantas de síntesis de amoniaco verde.

[0011] El documento WO 2020113011 divulga un método y aparato para la puesta en marcha por etapas de un sistema de refrigeración de amoniaco empaquetado de baja carga refrigerado por aire que incluye válvulas motorizadas en las entradas del serpentín de condensador, una válvula motorizada de descarga del compresor principal, una válvula reguladora de la presión por derivación en la tubería del compresor principal, válvulas de retención en las salidas del condensador y control de velocidad de los ventiladores del condensador. Esta cita se refiere por tanto a un sistema refrigerado por aire (no evaporativo) que no es adecuado para plantas de síntesis de amoníaco, siendo estas últimas plantas inherentemente de gran escala, y además el problema técnico que se aborda en esta cita se refiere principalmente a eliminar la necesidad de una bomba de aceite independiente para mantener la presión de aceite durante la puesta en marcha.

[0013] El documento US 20200103149 también divulga un sistema y un método de refrigeración por amoniaco refrigerado por aire. En algunas realizaciones, el sistema de refrigeración por amoniaco refrigerado por aire comprende: una pluralidad de condensadores refrigerados por aire, cada uno de los cuales tiene un intercambiador de calor y al menos un ventilador axial y que tiene un primer estado operativo capaz de condensar amoniaco en estado de vapor para formar amoniaco líquido; y un evaporador acoplado al condensador refrigerado por aire. El sistema y el método de esta cita no son adecuados para plantas de síntesis de amoniaco ya que estas últimas, de nuevo, son plantas inherentemente de gran escala. Además, para hacer frente a problemas asociados con cargas en el sistema, esta cita enseña a proporcionar un sub-refrigerador entre un condensador refrigerado por aire y un evaporador para reducir la temperatura del amoniaco líquido, reduciendo de ese modo la carga en el sistema.

[0015] Por lo tanto, un objeto de la presente invención es proporcionar un circuito de refrigeración de amoniaco robusto capaz de soportar cargas variables en una planta de síntesis de amoniaco, particularmente en una planta de síntesis de amoniaco verde, es decir, donde el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se deriva de electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad de fuentes de energía renovables.

[0017] Este y otros objetos se resuelven mediante la presente invención.

[0018] Por consiguiente, en un primer aspecto, la invención es, en una primera realización general, como se menciona en la reivindicación 1 adjunta, un método para operar un circuito de refrigeración de amoniaco, siendo dicho circuito de refrigeración de amoniaco el circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco, comprendiendo dicha planta de síntesis de amoniaco un convertidor de síntesis de amoniaco para producir una corriente de gas producto de amoniaco, comprendiendo dicho método:

[0019] i) Evaporar una corriente de líquido de amoniaco en un evaporador de amoniaco usando, es decir, proporcionando, un medio de intercambio de calor, tal como una corriente de gas producto de amoniaco, para generar una corriente de vapor de amoniaco, en donde el medio de intercambio de calor es la corriente de gas producto de amoniaco del convertidor de síntesis de amoniaco de la planta de síntesis de amoniaco;

[0020] ii) Comprimir la corriente de vapor de amoníaco en un compresor de amoníaco para generar una corriente de vapor de amoníaco comprimida;

[0021] iii) Refrigerar la corriente de vapor de amoniaco comprimida en una unidad de condensación de amoniaco usando, es decir proporcionando, un medio de refrigeración, tal como aire o agua de refrigeración, para generar una corriente de amoniaco condensado y una corriente de retorno del medio de refrigeración; iv) Extraer de la corriente de amoniaco condensado y recogida en un acumulador de amoniaco; v) Extraer del acumulador de amoníaco dicha corriente líquida de amoníaco;

[0022] en donde dicho método comprende además:

[0023] iii-1) Adaptar el nivel de líquido del amoníaco de condensación dentro de la unidad de condensación de amoníaco según la presión de la corriente de vapor de amoníaco comprimido, en donde la unidad de condensación de amoníaco es un intercambiador de calor de carcasa y tubos que tiene amoníaco de condensación que pasa por el lado de la carcasa, y el medio de refrigeración es agua, es decir, agua de refrigeración, que pasa por el lado de los tubos.

[0024] Se entenderá que el término "usar" se usa indistintamente con el término "proporcionar".

[0025] Se entenderá que el medio de refrigeración es agua, que se usa indistintamente con la expresión "agua de refrigeración".

[0026] Se entenderá que la planta de síntesis de amoniaco comprende un convertidor de síntesis de amoniaco para producir una corriente de gas producto de amoniaco a partir de un gas de síntesis de amoniaco que comprende hidrógeno y nitrógeno.

[0027] Se entenderá que cuando el hidrógeno se proporciona mediante electrólisis de agua o vapor de agua, la planta de síntesis de amoniaco es una planta de síntesis de amoniaco verde. Por consiguiente, una planta de síntesis de amoniaco verde se define en el presente documento como una planta de síntesis de amoniaco en donde el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se proporciona mediante electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad generada a partir de fuentes renovables, tales como energía eólica, solar o hidroeléctrica.

[0028] El término "comprende" incluye "comprende solo", es decir, "consiste en".

[0029] El término "adecuadamente" significa opcionalmente, es decir, una realización opcional.

[0030] La expresión "presente invención" o simplemente el término "invención" y la expresión "presente solicitud" se usan indistintamente.

[0031] La expresión "primer aspecto", por ejemplo, "primer aspecto de la invención" significa un método para operar el circuito de refrigeración de amoniaco. La expresión "segundo aspecto" significa el "circuito de refrigeración de amoniaco". La expresión "tercer aspecto" significa el uso del circuito de refrigeración de amoniaco para reacondicionar una planta de síntesis de amoniaco. La expresión "cuarto aspecto" significa la planta de síntesis de amoniaco que comprende el circuito de refrigeración de amoniaco.

[0032] A continuación, se proporcionan otras definiciones en relación con una o más realizaciones.

[0033] La presión de descarga del compresor de amoniaco, es decir, la presión de la corriente de vapor de amoniaco comprimida, depende de la temperatura de condensación del vapor de amoniaco, que de nuevo depende de la temperatura del medio de refrigeración en la unidad de condensación de amoniaco así como de su eficiencia. La presente invención permite variar la eficiencia de la unidad de condensación de amoniaco, y/o el flujo y la temperatura de la temperatura del medio de refrigeración, para reducir de ese modo las variaciones de presión.

[0034] Por lo tanto, al contrario de lo que se esperaría normalmente, es decir, que una reducción de la carga en la planta de síntesis de amoniaco (en lo sucesivo también denominada "carga") sugeriría reducir la presión del circuito de refrigeración enfriando tanto como sea posible en la unidad de condensación de amoniaco para ahorrar energía de compresión, ya que la temperatura de la corriente de amoniaco condensado a la salida de la unidad de condensación de amoniaco determina la presión del circuito de refrigeración de amoniaco, que es la presión de saturación a esta temperatura, la presente invención tiene como objetivo, en cambio, mantener la presión en el circuito de refrigeración, evitando así los riesgos de fatiga por esfuerzo del equipo (unidad de condensación de amoniaco) y, por lo tanto, la reducción de la vida útil del equipo.

[0036] Como se usa en el presente documento, el término "carga" significa el porcentaje de alimentación de hidrógeno que se usa para realizar la síntesis de amoniaco en la planta de síntesis de amoniaco con respecto a la carga en funcionamiento normal (100% de carga). La capacidad de producción de amoníaco de la planta se supone directamente proporcional a la alimentación de hidrógeno que se usa. Por lo tanto, se entenderá que una carga del 10% significa el 10% de hidrógeno utilizado para la síntesis de amoniaco con respecto al funcionamiento normal. El hidrógeno usado procede de la electrólisis de agua (vapor de agua), como es bien conocido en la técnica. Carga total significa una carga del 100% y corresponde al funcionamiento normal de la planta de síntesis de amoniaco.

[0038] Como se usa en el presente documento, la expresión "funcionamiento normal" significa condiciones en donde la carga es del 100% (100% de carga) y en donde el agua de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco se establece en un valor típico para condiciones de verano durante el día, por ejemplo, 29 °C.

[0039] Para los fines de la presente solicitud, el funcionamiento normal puede considerarse alternativamente como el funcionamiento de la planta de síntesis de amoniaco, donde el convertidor de síntesis de amoniaco funciona a cargas que corresponden sustancialmente a la capacidad total (100%), variando así en un margen estrecho de ±15%, por ejemplo ±10%, con respecto al valor de diseño del convertidor de síntesis de amoniaco, es decir, el gas de síntesis de amoniaco que se dirige a través del mismo es del 85-115% del valor de diseño del convertidor, por ejemplo el 90%, 95%, 100%, 105%, 110% del valor de diseño del convertidor.

[0041] El valor de diseño del convertidor se representa adecuadamente en términos de la velocidad espacial (SV), por ejemplo, el valor de diseño del convertidor (reactor) es una velocidad espacial sobre el primer lecho de catalizador de un módulo de catalizador que varía entre 20000 y 50000 Nm3/h/m3, tal como en el intervalo 25000-45000 Nm3/h/m3. Una carga baja de, por ejemplo, el 10% significa, por lo tanto, una SV en el intervalo de, por ejemplo, 2500-4500 Nm3/h/m3, es decir, 2500-4500 h-1.

[0043] Se entenderá que bajo carga variable, el reactor funciona con cargas significativamente diferentes de la carga normal y, por lo tanto, de la capacidad completa, variando en un amplio margen de dicha carga más de ± 15%, es decir, el gas de proceso que se dirige a través del mismo es, por ejemplo, 5-80% del valor de diseño del reactor, o, por ejemplo, 120% o 125% del valor de diseño del reactor.

[0045] El gas de síntesis de amoniaco comprende hidrógeno (H<2>) y nitrógeno (N<2>), adecuadamente en la relación molar H<2>:N<2>de 3.

[0047] Al llevar a cabo el método de la invención según la etapa iii-1), las variaciones de presión se atenúan o eliminan controlando la eficiencia de la unidad de condensación de amoniaco. Esto se logra adaptando el nivel de líquido del amoníaco de condensación, es decir, el nivel de líquido del amoníaco que se condensa en el lado de la carcasa de la unidad de condensación de amoníaco, por ejemplo, proporcionando una válvula en la salida de la unidad de condensación de amoníaco. La válvula se regula adecuadamente por el nivel de líquido en la unidad de condensación de amoníaco según la presión de descarga del compresor de amoníaco.

[0049] La unidad de condensación de amoníaco es un intercambiador de calor de carcasa y tubos, por ejemplo, del tipo de tubos en U y del tipo de tubos rectos, tal como de paso único por el lado de los tubos o de doble paso por el lado de los tubos. El medio de refrigeración es agua de refrigeración, por ejemplo, agua de refrigeración de una torre de refrigeración. La temperatura del agua de refrigeración es, por ejemplo, de 29 °C durante el funcionamiento normal de la planta (100% de carga, condiciones de verano durante el día), pero puede aumentar a, por ejemplo, 32 °C durante el verano, o caer significativamente, por ejemplo, hasta, por ejemplo, 23 °C o incluso menos durante las noches, causando también de este modo variaciones de temperatura y presión. Por lo tanto, incluso cuando se opera a la misma carga (100% de carga), la temperatura del agua de refrigeración más alta o más baja puede dar como resultado una variación significativa en la presión de descarga, es decir, el cambio de presión en el circuito de refrigeración, con respecto al funcionamiento normal, llevando de este modo la variación de presión máxima permisible fuera del umbral requerido para evitar la fatiga por esfuerzo, como resultará evidente más adelante.

[0050] Por ejemplo, cuando la carga en la planta disminuye al 10% con respecto a la carga normal del 100%, se producen variaciones significativas en la presión y temperatura de descarga, por ejemplo, mediante la presión que fluctúa hasta -10%, -20% o más con respecto al funcionamiento normal, transportando así el riesgo de fatiga por esfuerzo como se ha mencionado más arriba. Estas variaciones se atenúan o eliminan disminuyendo intencionadamente la eficiencia de la unidad de condensación de amoníaco con respecto al funcionamiento normal.

[0052] Mediante la presente invención, en la etapa iii-1) el intercambiador de calor de carcasa y tubos es un intercambiador de calor de carcasa y tubos que tiene amoniaco de condensación que pasa por el lado de la carcasa, y el medio de refrigeración es agua, es decir, agua de refrigeración, que pasa por el lado de los tubos.

[0053] En una realización, como se menciona en la reivindicación 2 adjunta, en la etapa iii-1) el nivel de líquido de amoniaco de condensación en la unidad de condensación de amoniaco es tal que está disponible el 70% o menos del área superficial para el intercambio de calor en la unidad de condensación de amoniaco, tal como el 65% o menos, por ejemplo el 60% o menos, el 50% o menos, el 40% o menos, el 30% o menos, el 20% o menos, por ejemplo en el intervalo del 10-75%, con respecto a un funcionamiento normal.

[0055] Por lo tanto, cuando la unidad de condensación de amoniaco es, por ejemplo, un intercambiador de calor de carcasa y tubos que tiene amoniaco condensándose en el lado de la carcasa y agua de refrigeración en el lado de los tubos, el 30% o más de los tubos en su interior (es decir, haz de tubos) están intencionadamente cubiertos por el amoniaco condensado con respecto a cuando funciona en condiciones normales. Se entenderá que en condiciones normales el nivel de líquido de condensación de amoníaco en la unidad de condensación de amoníaco no es necesariamente tal que esté disponible el 100% del área superficial para el intercambio de calor en la unidad de condensación de amoníaco. En condiciones normales, a menudo estaría disponible aproximadamente el 95% del área superficial para el intercambio de calor.

[0057] Por lo tanto, los tubos pueden "inundarse" con amoniaco condensado cuando la planta de síntesis de amoniaco funciona con cargas variables, en particular cargas inferiores a las normales (100% de carga), de modo que la corriente de vapor de amoniaco comprimido que entra en la unidad de condensación de amoniaco se expone a un área de superficie de enfriamiento más pequeña en comparación con las condiciones normales, ya que muchos de los tubos están sumergidos en el amoniaco condensado. Por ejemplo, cuando se opera con cargas más bajas, por ejemplo, 10% o 40% de la carga normal, habrá menos necesidad de usar un área superficial más alta en la unidad de condensación de amoniaco.

[0059] Cuando se opera la planta de síntesis de amoniaco a, por ejemplo, una carga del 10%, la presión de descarga del compresor de amoniaco disminuye y la variación en la presión de descarga, es decir, el cambio de presión en el circuito de refrigeración con respecto al funcionamiento normal puede ser mayor que el umbral requerido para evitar la fatiga por esfuerzo, conllevando así un mayor riesgo de fatiga por esfuerzo del equipo. Las variaciones de presión también pueden ser el resultado del cambio en la temperatura del amoniaco condensado, es decir, la temperatura de salida de la unidad de condensación de amoniaco, debido, por ejemplo, al uso de una temperatura significativamente más baja del agua de refrigeración de una torre de refrigeración durante la noche o durante el invierno, mientras todavía funciona a carga normal. Se ha encontrado que el efecto de las variaciones en la temperatura del agua de refrigeración también puede combinarse con el efecto de la reducción de la carga, causando de este modo variaciones de presión significativas en el circuito de refrigeración de amoniaco, llevando de este modo el equipo al régimen de fatiga por esfuerzo.

[0061] Tales variaciones de presión conllevan particularmente el riesgo de alcanzar la variación de presión máxima permisible en la unidad de condensación de amoniaco, que es -15% de la presión de diseño para funcionamiento normal, es decir, cuando se opera a carga normal. Por ejemplo, la presión de diseño para el funcionamiento normal de la unidad de condensación de amoniaco es de 25 barg (25 bar por encima de la presión atmosférica). La operación a una carga del 10%, por ejemplo, junto con una temperatura del agua de refrigeración de 25 °C durante la noche, puede transmitir un cambio de presión de - 15% con respecto a la presión de diseño mecánico, es decir, 3,75 barg (15% de 25 barg, según la norma ASME - ASME BPVC VIII.2-2019), si, por ejemplo, el nivel de líquido de amoniaco de condensación dentro de la unidad de condensación de amoniaco se mantiene sin cambios (como cuando la carga es del 100% y la temperatura del agua de refrigeración es la de durante el día, por ejemplo, 29 °C). Si el cambio de la presión de diseño mecánico es mayor que este valor umbral de 3,75 barg, es decir, más del -15% de cambio, por ejemplo, el -20%, el riesgo de fatiga por esfuerzo del equipo y, por lo tanto, la reducción de la vida útil del equipo, se vuelve inminente.

[0062] Al realizar la etapa i) adaptando el nivel de líquido en la unidad de condensación de amoniaco exponiendo sólo el 70% o menos del área superficial disponible, con respecto al funcionamiento normal, la eficiencia relativa de la unidad de condensación de amoniaco disminuye y de ese modo se atenúa o elimina la variación de presión.

[0063] Como se usa en el presente documento, la expresión "eficiencia relativa" significa el porcentaje de área superficial disponible de la unidad de condensación de amoniaco con respecto al funcionamiento normal. Por lo tanto, en funcionamiento normal, la eficiencia relativa de la unidad de condensación de amoniaco es 1 (100%).

[0065] De este modo, se logra un circuito de circulación de amoniaco robusto capaz de soportar cargas y/o condiciones de temperatura variables del día a la noche en la planta de síntesis de amoniaco, particularmente cuando la planta de síntesis de amoniaco se reacondiciona en una planta de síntesis de amoniaco verde o cuando se erige una nueva planta de síntesis de amoniaco verde. En una planta de síntesis de amoniaco verde, enfrentarse a cargas variables se vuelve inevitable debido a la naturaleza intermitente de las fuentes renovables. Además, las plantas de amoniaco verde normalmente están planificadas para su instalación y funcionamiento en regiones mundiales donde hay una alta disponibilidad de fuentes renovables, por ejemplo, solares, y por lo tanto en regiones donde las temperaturas exteriores cambian significativamente entre el día y la noche. Por ejemplo, temperaturas significativamente más bajas durante la noche suponen el desafío de tener temperaturas significativamente más bajas en el agua de refrigeración de una torre de refrigeración, lo que, combinado con las variaciones de carga, provoca que la variación permitida con respecto a la presión de diseño en la unidad de condensación de amoniaco supere el valor umbral mencionado anteriormente de 3,75 barg.

[0066] El término "robusto" significa que se logra una presión estable en el circuito de refrigeración de amoniaco independientemente de, por ejemplo, el cambio de carga y/o el cambio de temperatura exterior, evitando así el riesgo de fatiga por esfuerzo del equipo y, por lo tanto, la reducción de la vida útil del equipo, por ejemplo, la vida útil de la unidad de condensación de amoniaco.

[0068] Como se usa en el presente documento, la expresión "circuito de refrigeración de amoniaco" tiene el mismo significado que "circuito de enfriamiento de amoniaco", como se usa comúnmente en el campo de la síntesis de amoniaco.

[0070] En una realización, como se menciona en la reivindicación 3 adjunta, el método comprende además:

[0072] iii-2) Adaptar el flujo del medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco según la presión de la corriente de vapor de agua de amoniaco comprimido; y/o

[0074] iii-3) Adaptar la temperatura del medio de refrigeración dirigido a la unidad de condensación de amoniaco reciclando una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración.

[0076] Por lo tanto, mediante la invención, el circuito robusto de circulación de amoniaco también puede lograrse según la etapa iii-2) regulando el flujo de medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco, siendo el medio de refrigeración de nuevo adecuadamente agua de refrigeración, proporcionando de este modo también una alternativa sencilla que puede usarse sola o en combinación con la etapa iii-1) o la etapa iii-3). Al llevar a cabo la etapa iii-2), el flujo de medio de refrigeración se adapta, por ejemplo, proporcionando una válvula en la entrada de medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco, la cual se regula mediante la presión de descarga del compresor de amoniaco. El flujo también está adaptado para ser lo suficientemente alto como para evitar la incrustación no deseada en la unidad de condensación de amoniaco.

[0077] Mediante la invención, el circuito robusto de refrigeración de amoniaco también se logra según la etapa iii-3) controlando la temperatura en la unidad de condensación de amoniaco, es decir, la temperatura del medio de refrigeración, mediante el reciclaje de una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración, es decir, el medio de refrigeración después de usarse en la unidad de condensación de amoniaco, proporcionando así también una alternativa sencilla que puede usarse sola o en combinación con la etapa iii-1) o la etapa iii-2). La cantidad de reciclado se controla, por ejemplo, proporcionando una válvula en el retorno del medio de refrigeración antes del mezclado con el medio de refrigeración entrante, la cual se regula mediante la presión de descarga del compresor de amoniaco. Cuando como medio de refrigeración se usa agua de refrigeración se proporciona una bomba en el reciclaje. También se entenderá que la expresión "reciclar una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración" significa mezclar con el medio de refrigeración entrante, como se ha mencionado anteriormente.

[0079] En la presente solicitud, el medio de intercambio de calor del evaporador de amoniaco en la etapa i) es una corriente de gas producto de amoniaco del convertidor de síntesis de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco. Por consiguiente, el circuito de refrigeración de amoniaco está integrado aguas abajo del convertidor de síntesis de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco. El gas producto de amoniaco refrigerado de este modo se separa adecuadamente en amoniaco producto y en una corriente de reciclaje de gas producto de amoniaco que se conduce al convertidor de síntesis de amoniaco del proceso o planta de síntesis de amoniaco y que además puede usarse para refrigerar el gas producto de amoniaco antes de entrar en el evaporador de amoniaco.

[0080] En una realización, la etapa i) se realiza en una pluralidad de evaporadores de amoniaco, tal como en dos evaporadores de amoniaco dispuestos en serie o en paralelo.

[0082] En una realización, como se menciona en la reivindicación 4 adjunta, antes de realizar la etapa ii), es decir, la compresión de vapor de amoniaco, la corriente de vapor de amoniaco se conduce a un tambor eliminador de arrastres para generar dicha corriente de vapor de amoniaco. De este modo, el compresor de amoniaco está protegido, ya que se eliminan las gotitas de la corriente de vapor de amoniaco.

[0084] En una realización, como se menciona en la reivindicación 5 adjunta, se retira una corriente de purga de líquido de amoniaco del evaporador de amoniaco que se conduce a una unidad de separación de amoniaco, tal como un recipiente de evaporación súbita, para generar una corriente de vapor de amoniaco separada. En una realización particular, como se menciona en la reivindicación 6 adjunta, la corriente de vapor de amoniaco separada se alimenta directamente al compresor de amoniaco en la etapa ii) o se combina con dicha corriente de vapor de amoniaco desde el tambor eliminador de arrastres, es decir, antes de realizar la etapa ii). De este modo, el compresor de amoniaco todavía está protegido, ya que cualquier gotita en la corriente de vapor de amoniaco se retira en la unidad de separación de amoniaco, por ejemplo, el recipiente de evaporación súbita, y en el tambor eliminador de arrastres, como se describió anteriormente. La unidad de separación de amoníaco también puede estar dispuesta para recibir gas producto de amoníaco y extraer como fondo un producto de amoníaco líquido efluente.

[0086] En una realización, la etapa ii) se realiza en un compresor de amoniaco de múltiples etapas, tal como un compresor de amoniaco de dos-tres etapas.

[0088] Adecuadamente, la corriente de vapor de amoníaco separada de la unidad de separación de amoníaco, por ejemplo, el recipiente de evaporación súbita, se pasa a la primera etapa del compresor de amoníaco de múltiples etapas.

[0090] Se entenderá que a lo largo de la presente solicitud, la expresión "presión de descarga del compresor de amoniaco" se refiere al compresor más aguas abajo donde se utiliza un compresor de amoniaco de múltiples etapas. También se entenderá que cuando se hace referencia a variaciones de presión en el circuito de refrigeración de amoniaco, se entiende la presión de descarga del compresor de amoniaco, que es la misma que la presión en la unidad de condensación de amoniaco.

[0092] En una realización particular, la etapa ii) se realiza en un compresor de amoniaco de múltiples etapas usando tambores de eliminación de arrastres entre etapas. De nuevo, los tambores de eliminación de arrastres se proporcionan para la protección del compresor de amoniaco eliminando cualquier gotita de la corriente de vapor de amoniaco.

[0094] En funcionamiento normal, la carga en la planta de síntesis de amoniaco rara vez se desvía de la carga completa (100% de carga), por lo tanto, el riesgo de surge en el compresor de amoniaco es normalmente bajo. También se ha encontrado ahora que las variaciones de carga pueden ser atenuadas o eliminadas adicionalmente mediante un control anti-surge particular del compresor de amoníaco.

[0096] A medida que la carga varía y disminuye, por ejemplo, hasta el 40% o el 10% de la carga normal, aumenta el riesgo de surge en el compresor de amoniaco. El surge, como es bien conocido en la técnica, es un serio problema técnico en compresores mediante el cual el flujo a través del compresor se invierte y debe evitarse para evitar dañar el compresor.

[0098] Un sistema anti-surge usa instrumentación alrededor de un compresor, incluyendo controladores de surge que, por medio de algoritmos, monitorizan el desempeño del compresor y, por tanto, cuándo su funcionamiento se aproxima a las condiciones de surge. Por ejemplo, los caudales, presiones y temperaturas de la tubería de succión que lleva el vapor de amoníaco y de la tubería de descarga que lleva el vapor de amoníaco comprimido se alimentan al controlador de surge y, cuando se alcanzan las condiciones de surge, el gas de la tubería de descarga se recicla por medio de una válvula de control de flujo a la tubería de succión para mantener el flujo directo en el compresor de amoníaco.

[0100] Durante el funcionamiento normal, el sistema anti-surge no es necesario, pero cuando la carga varía y es inferior a, por ejemplo, el 10%, la capacidad, por tanto, más baja del compresor de amoniaco puede gestionarse mediante un controlador de velocidad en el motor del compresor, y/o usando el sistema anti-surge tal como se describió anteriormente. Sin embargo, esto da como resultado que el gas de vapor de amoniaco caliente se recicle aguas arriba del compresor de amoniaco, con el riesgo concomitante de que la temperatura en las partes metálicas del mismo alcance cambios de temperatura de más de 28 °C, lo que luego requiere sacar las partes del compresor o el compresor para el análisis de fatiga por esfuerzo.

[0101] Por consiguiente, en otra realización, como se menciona en la reivindicación 7 adjunta, la etapa ii) comprende además proporcionar en el compresor de amoniaco un sistema anti-surge tal como una válvula anti-surge, es decir, una válvula de recirculación y opcionalmente una válvula de regulación de flujo; y reciclar además aún otra porción de la corriente de vapor de amoniaco comprimido, es decir, una corriente de reciclado dedicada del proceso, tal como hasta el 10% de su volumen de flujo, por ejemplo, hasta el 1 % de su volumen de flujo, a través de la válvula anti-surge y la válvula de regulación de flujo opcional del compresor de amoniaco.

[0103] De este modo, es posible lograr un flujo continuo para evitar riesgos de fatiga por esfuerzo en el compresor de amoniaco o partes metálicas del mismo, ya que el flujo se controla para mantener el cambio en la temperatura de las partes metálicas del compresor de amoniaco por debajo de 28 °C, desde la posición casi cerrada a la posición abierta de la válvula anti-surge. Aunque un sistema anti-surge está dedicado solamente a la protección del compresor de amoníaco, la corriente de reciclado dedicada del proceso de una manera sencilla permite además la protección de equipos adicionales tales como tuberías y el refrigerador anti-surge de la última etapa del compresor de amoníaco.

[0105] De este modo, se mejora adicionalmente la robustez del circuito de refrigeración de amoniaco, evitando los riesgos de fatiga por esfuerzo en el equipo, no sólo de la unidad de condensación de amoniaco, sino también de dicho equipo adicional.

[0107] En una segunda realización general según el primer aspecto, como se menciona en la reivindicación adjunta 8, la invención es un método para operar un circuito de refrigeración de amoniaco, siendo dicho circuito de refrigeración de amoniaco el circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco, comprendiendo dicha planta de síntesis de amoniaco un convertidor de síntesis de amoniaco para producir una corriente de gas producto de amoniaco, comprendiendo dicho método:

[0109] i) Evaporar una corriente de líquido de amoniaco en un evaporador de amoniaco usando un medio de intercambio de calor para generar una corriente de vapor de amoniaco, en donde el medio de intercambio de calor es la corriente de gas producto de amoniaco del convertidor de síntesis de amoniaco de la planta de síntesis de amoniaco;

[0111] ii) Comprimir la corriente de vapor de amoníaco en un compresor de amoníaco para generar una corriente de vapor de amoníaco comprimida;

[0113] iii) Refrigerar la corriente de vapor de amoniaco comprimida en una unidad de condensación de amoniaco usando un medio de refrigeración, para generar una corriente de amoniaco condensado y una corriente de retorno de medio de refrigeración;

[0115] iv) Extraer la corriente de amoniaco condensado y recogerla en un acumulador de amoniaco;

[0117] v) Extraer del acumulador de amoníaco dicha corriente líquida de amoníaco;

[0119] en donde dicho método comprende además:

[0121] - Adaptar el flujo de medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco según la presión de la corriente de vapor de amoniaco comprimido; y/o

[0123] - Adaptar la temperatura del medio de refrigeración dirigido a la unidad de condensación de amoniaco reciclando una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración.

[0125] Los beneficios asociados se han mencionado más arriba en relación con las realizaciones correspondientes según la primera realización general.

[0127] En un segundo aspecto, como se menciona en la reivindicación 9 adjunta, la invención abarca también un circuito de refrigeración de amoniaco dispuesto para llevar a cabo el método según cualquiera de las realizaciones anteriores; en donde el circuito de refrigeración de amoniaco comprende:

[0129] - Un evaporador de amoníaco dispuesto para recibir una corriente líquida de amoníaco y proporcionar una corriente de vapor de amoníaco, estando dispuesto el evaporador de amoníaco para recibir como medio de intercambio de calor una corriente gaseosa de producto de amoníaco procedente del convertidor de síntesis de amoníaco de una planta de síntesis de amoníaco;

[0131] - Un compresor de amoníaco dispuesto para recibir la corriente de vapor de amoníaco y proporcionar una corriente de vapor de amoníaco comprimido;

[0132] - Una unidad de condensación de amoníaco dispuesta para recibir la corriente de vapor de amoníaco comprimido y proporcionar una corriente de amoníaco condensado, siendo la unidad de condensación de amoníaco un intercambiador de calor de carcasa y tubos dispuesto para recibir un medio de refrigeración que es agua, es decir, agua de refrigeración, en el cual el amoníaco de condensación pasa por el lado de la carcasa y el agua de refrigeración pasa por el lado de los tubos;

[0134] - Un acumulador de amoníaco dispuesto para recibir la corriente de amoníaco condensada y proporcionar la corriente líquida de amoníaco.

[0136] El circuito de refrigeración de amoníaco no comprende un sub-refrigerador entre el condensador de la unidad de condensación de aire y el evaporador de amoníaco, estando dispuesto el sub-refrigerador para eliminar calor de la corriente de líquido de amoníaco que pasa desde el condensador refrigerado por aire al evaporador de amoníaco.

[0138] En un tercer aspecto, como se menciona en la reivindicación 10 adjunta, la invención abarca el uso del circuito de refrigeración de amoniaco según el segundo aspecto de la invención para el reacondicionamiento de una planta de síntesis de amoniaco en una planta de síntesis de amoniaco verde. Por lo tanto, el circuito de refrigeración de amoniaco de la presente invención se adapta adecuadamente como el circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco que se reacondiciona (readapta) en una planta de síntesis de amoniaco verde, es decir, una planta de síntesis de amoniaco en donde el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se proporciona mediante electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad generada a partir de fuentes renovables tales como eólica, solar o hidroeléctrica.

[0140] En un cuarto aspecto, la invención abarca una planta de síntesis de amoniaco, adecuadamente una planta de síntesis de amoniaco verde, que comprende el circuito de refrigeración de amoniaco dispuesto para llevar a cabo el método según cualquiera de las realizaciones anteriores, definiéndose la planta de síntesis de amoniaco verde como una planta de síntesis de amoniaco en donde el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se proporciona mediante electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad generada a partir de fuentes renovables, tales como eólica, solar o hidroeléctrica.

[0142] Por consiguiente, como se menciona en la reivindicación 11 adjunta, la planta de síntesis de amoniaco comprende:

[0144] - El circuito de refrigeración de amoníaco según el segundo aspecto de la invención;

[0146] - Un convertidor de síntesis de amoniaco dispuesto para recibir gas de síntesis de amoniaco que comprende hidrógeno y nitrógeno, y proporcionar la corriente de gas producto de amoniaco;

[0148] - Una unidad de electrolisis dispuesta para recibir agua o vapor de agua y proporcionar dicho hidrogeno.

[0149] Se entenderá que cuando la unidad de electrólisis está alimentada por electricidad generada a partir de fuentes renovables, tales como energía eólica, solar o hidroeléctrica, la planta de síntesis de amoniaco es una planta de síntesis de amoniaco verde.

[0151] Cualquiera de las realizaciones y ventajas asociadas del primer aspecto de la invención puede usarse en conexión con el segundo y tercer y cuarto aspecto de la invención.

[0153] La Figura 1 muestra una configuración típica de un circuito de refrigeración de amoníaco en funcionamiento normal.

[0155] La Figura 2 muestra una realización según la invención con cargas variables en la cual el circuito de refrigeración de amoniaco se opera controlando el nivel de amoniaco de condensación en la unidad de condensación de amoniaco.

[0157] La Figura 3 muestra una realización según la invención con cargas variables en la cual el circuito de refrigeración de amoniaco se opera mezclando una porción de la corriente de retorno del medio de refrigeración con el medio de refrigeración de la unidad de condensación de amoniaco y/o controlando el flujo del medio de refrigeración.

[0159] Con referencia a la Fig. 1, se muestra un circuito de refrigeración de amoniaco en funcionamiento normal (100% de carga, condiciones de verano típicas durante el día en donde la temperatura del agua de refrigeración es, por ejemplo, 29 °C). El circuito de refrigeración de amoníaco está dispuesto aguas abajo del convertidor de síntesis de amoníaco en una planta de síntesis de amoníaco. A partir del compresor 10 de amoniaco, que tiene dispuesta en el mismo una unidad 10' de accionamiento, se genera una corriente 1 de vapor de amoniaco comprimido. La presión de descarga, es decir, la presión de la corriente 1 de vapor de amoníaco está típicamente en condiciones normales de operación de aproximadamente 13 barg. En la unidad 20 de condensación de amoníaco, la corriente de vapor comprimido se enfría, generando así una corriente 2 de amoníaco condensado a aproximadamente la misma presión aguas arriba, es decir, aproximadamente 13 barg. Para refrigerar, un medio de refrigeración (agua de refrigeración 3) de, por ejemplo, una torre de refrigeración, en este caso agua de refrigeración a 29 °C, entra en la unidad de condensación 20 de amoniaco y sale como corriente 4 de retorno de medio de refrigeración. La corriente 2 de amoníaco condensada se recoge en el acumulador 30 de amoníaco y luego se hace circular como corriente 5 líquida de amoníaco. La corriente 5 líquida de amoníaco se evapora a baja presión en el evaporador 40 de amoníaco utilizando gas 8, 9 producto de amoníaco de un convertidor de síntesis de amoníaco (no mostrado) como medio de intercambio de calor. La corriente 6 de vapor de amoníaco así generada se conduce al tambor 50 eliminador de arrastres para eliminar cualquier gotita de líquido, luego se retira como corriente 7 de vapor de amoníaco y finalmente se comprime 10 en el compresor de amoníaco cerrando así el circuito. No se incluyen medios dedicados para controlar la presión en el circuito de refrigeración, ya que la carga (100% de carga, es decir, funcionamiento normal) es estable durante períodos más largos.

[0161] El uso de energía renovable para producir amoniaco proporcionará fluctuaciones a lo largo de un día en el caudal de flujo de gas de alimentación de hidrógeno, lo que dará como resultado cargas variables con respecto al funcionamiento normal y, por lo tanto, muchas fluctuaciones de presión, y posiblemente también abruptas, en el circuito de circulación de amoniaco. Además, variaciones significativas entre las temperaturas diurna y nocturna dan como resultado variaciones significativas de la temperatura del agua de refrigeración, ya que este agua de refrigeración proviene típicamente de una torre de refrigeración, afectando también de este modo significativamente a la temperatura de salida de la unidad de condensación de amoniaco y, por lo tanto, a la presión de descarga de la corriente de amoniaco comprimido. Estas se suavizan, es decir, atenúan o incluso eliminan mediante el método según la invención.

[0163] Por lo tanto, con referencia a la Fig. 2, las variaciones de presión (variaciones de presión en la presión de descarga de la corriente 1 de amoniaco comprimido) se atenúan o eliminan controlando la eficiencia de la unidad 20 de condensación de amoniaco, es decir, cuánta área superficial disponible en la unidad de condensación de amoniaco (unidad de intercambio de calor de carcasa y tubos) se utiliza para el intercambio de calor. El nivel de líquido de amoníaco que se condensa en el lado de la carcasa de la unidad 20 de condensación de amoníaco se adapta proporcionando una válvula 20' en la salida de la unidad 20 de condensación de amoníaco como se muestra en la figura. La válvula se regula adecuadamente mediante la presión de descarga del compresor de amoniaco (como se indica por PC, 20'''), opcionalmente también mediante el nivel de líquido en la unidad de condensación de amoniaco 20 (como se indica por LC, 20'').

[0164] Cuando la carga en la planta disminuye hasta, por ejemplo, el 10% con respecto a la carga normal del 100% y que puede combinarse adicionalmente con la reducción de la temperatura del agua de refrigeración durante la noche, se producen variaciones significativas en la presión y temperatura de descarga que se atenúan o eliminan disminuyendo intencionadamente la eficiencia de la unidad de condensación de amoniaco. Esto se consigue adaptando el nivel de líquido del amoníaco de condensación en la unidad 20 de condensación de amoníaco de tal manera que esté disponible menos área superficial para el intercambio de calor en la unidad de condensación de amoníaco con respecto a la que está funcionando en condiciones normales (funcionamiento normal), cubriendo parcialmente a propósito los tubos en ella con el amoníaco condensado. El medio 3 de refrigeración es agua de refrigeración suministrada desde una torre de refrigeración.

[0166] Con referencia a la Fig. 3, las variaciones de presión (variaciones de presión en la presión de descarga de la corriente 1 de amoniaco comprimido) se atenúan o eliminan adaptando el flujo del medio de refrigeración a la unidad 20 de condensación de amoniaco, y/o controlando la temperatura del medio 3 de refrigeración a la unidad 20 de condensación de amoniaco. Por lo tanto, en el primer enfoque, las variaciones de presión en la presión de descarga de la corriente 1 de amoniaco comprimido se atenúan o eliminan adaptando el flujo del medio 3 de refrigeración, por ejemplo aire o agua, a la unidad 20 de condensación de amoniaco. Este flujo se regula adecuadamente por medio de la válvula 20v según la presión de descarga del compresor de amoniaco (tal como se indica mediante PC 20"'). En este último enfoque, se proporciona una corriente 4' de reciclaje derivada de la corriente 4 de retorno del medio de refrigeración, adaptando así la temperatura del medio 3' de refrigeración dirigido a la unidad 20 de condensación de amoniaco. El flujo de reciclado se regula adecuadamente por medio de la válvula 20iv según la presión de descarga del compresor de amoniaco (tal como se indica mediante PC 20"'). Cuando se usa agua de refrigeración como medio de refrigeración se proporciona una bomba (no mostrada) para reciclar la corriente 4'.

[0168] Ejemplo

[0170] La siguiente tabla muestra las variaciones de temperatura y presión del circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco a diferentes cargas con respecto al funcionamiento normal (100% de carga, temperatura de entrada del agua de refrigeración de, por ejemplo, 29 °C durante el día), la carga térmica de la unidad de condensación de amoniaco que usa agua de refrigeración como medio de refrigeración, así como la eficiencia relativa de la unidad de condensación de amoniaco a cargas variables y temperatura de entrada de agua de refrigeración durante la noche. En general, la variación de presión es una consecuencia del cambio en la temperatura del amoniaco condensado, es decir, la temperatura de salida del condensador de amoniaco debido a la entrada de agua de refrigeración más baja y/o al sobredimensionamiento de la unidad de condensación de amoniaco debido a la baja carga.

[0171] Los valores de la tabla en donde la eficiencia relativa es del 100% corresponden básicamente al funcionamiento según el circuito de refrigeración de la Figura 1 y, por lo tanto, los cambios en la carga que provocan variaciones de presión y temperatura del agua de refrigeración no se atenúan adecuadamente para evitar alcanzar el valor umbral del cambio de presión máximo permisible con respecto al 100% de carga del -15% de la presión de diseño mecánico de la unidad de condensación de amoniaco, es decir, el 15% de 25 barg (3,75 barg).

[0172] Por ejemplo, si la producción de amoniaco se cambia de modo que la carga sea del 40% y la temperatura del agua de refrigeración por la noche cae a 23 °C, y la eficiencia relativa de la unidad de condensación de amoniaco se mantiene sin cambios (100%) al no reducir el área superficial disponible en la misma para el intercambio de calor, se alcanza el umbral del -15% (13,1 - 3,75 = 9,3 barg). Sin embargo, "inundando" parcialmente los tubos (haz de tubos) de la unidad de condensación de amoniaco como se describe en conexión con la Figura 2, de modo que la eficiencia relativa sea del 60%, el cambio de presión se vuelve solo -5% y, por lo tanto, es aceptable.

[0173] Tabla

[0175]

[0177] * Caso base

[0178] ** Según una realización de la invención mediante "inundación" parcial de los tubos en la unidad de condensación de amoniaco, en este caso un intercambiador de calor de carcasa y tubos con amoniaco de condensación fuera de los tubos y agua de refrigeración dentro de los tubos

[0179] *** Como por ASME BPVC VI 11.2-2019 la variación de presión máxima permisible en la unidad de condensación de amoniaco es del 15% de la presión de diseño mecánico, es decir, el 15% de 25 barg = 3,75 barg

[0180] **** Eficiencia relativa: porcentaje de área superficial disponible de la unidad de condensación de amoniaco con respecto al funcionamiento normal con agua de refrigeración a 29 °C y 100% de carga

Claims (11)

1. REIVINDICACIONES

1. Método para operar un circuito de refrigeración de amoniaco, siendo dicho circuito de refrigeración de amoniaco el circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco, comprendiendo dicha planta de síntesis de amoniaco un convertidor de síntesis de amoniaco para producir una corriente de gas producto de amoniaco, comprendiendo dicho procedimiento:

i) Evaporar una corriente líquida de amoniaco en un evaporador de amoniaco usando un medio de intercambio de calor para generar una corriente de vapor de amoniaco, en donde el medio de intercambio de calor es la corriente de gas producto de amoniaco del convertidor de síntesis de amoniaco de la planta de síntesis de amoniaco;

ii) Comprimir la corriente de vapor de amoníaco en un compresor de amoníaco para generar una corriente de vapor de amoníaco comprimida;

iii) Refrigerar la corriente de vapor de amoniaco comprimida en una unidad de condensación de amoniaco usando un medio de refrigeración para generar una corriente de amoniaco condensado y una corriente de retorno del medio de refrigeración;

iv) Extraer la corriente de amoniaco condensado y recogerla en un acumulador de amoniaco;

v) Extraer del acumulador de amoníaco dicha corriente líquida de amoníaco;

en donde dicho método comprende además:

iii-1) Adaptar el nivel de líquido del amoníaco de condensación dentro de la unidad de condensación de amoníaco según la presión de la corriente de vapor de amoníaco comprimido, en donde la unidad de condensación de amoníaco es un intercambiador de calor de carcasa y tubos que tiene amoníaco de condensación que pasa por el lado de la carcasa, y el medio de refrigeración es agua, es decir, agua de refrigeración, que pasa por el lado de los tubos.

2. Método según la reivindicación 1, en donde en iii-1) el nivel de líquido de amoníaco de condensación en la unidad de condensación de amoníaco es tal que el 70% o menos del área superficial para el intercambio de calor en la unidad de condensación de amoníaco está disponible, con respecto al funcionamiento normal; definiéndose el funcionamiento normal como el 85-115% del valor de diseño del convertidor de síntesis de amoníaco, y en donde el valor de diseño del convertidor de síntesis de amoníaco es la velocidad espacial (SV) sobre el primer lecho de catalizador de un módulo de catalizador y que varía entre 20000 y 50000 Nm3/h/m3.

3. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-2, que además comprende:

iii-2) Adaptar el flujo del medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco según la presión de la corriente de vapor de amoniaco comprimido; y/o

iii-3) Adaptar la temperatura del medio de refrigeración dirigido a la unidad de condensación de amoniaco reciclando una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración.

4. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-3, en donde antes de realizar la etapa ii) la corriente de vapor de amoniaco se conduce a un tambor eliminador de arrastres para generar dicha corriente de vapor de amoniaco.

5. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-4, en donde una corriente de purga líquida de amoniaco se retira del evaporador de amoniaco que se conduce a una unidad de separación de amoniaco, tal como un recipiente de evaporación súbita, para generar una corriente de vapor de amoniaco separada.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en donde la corriente de vapor de amoniaco separada se alimenta directamente al compresor de amoniaco en la etapa ii) o se combina con dicha corriente de vapor de amoniaco del tambor eliminador de arrastres, es decir, antes de realizar la etapa ii).

7. Método según cualquiera de las reivindicaciones 1-6, en donde la etapa ii) comprende además proporcionar un sistema anti-surge tal como una válvula anti-surge, es decir, una válvula de recirculación y opcionalmente una válvula de regulación de flujo en el compresor de amoniaco; y reciclar además aún otra porción de la corriente de vapor de amoniaco comprimido, es decir, una corriente de reciclaje dedicada del proceso, tal como hasta 10% de su volumen de flujo, por ejemplo, hasta 1% de su volumen de flujo, a través de la válvula anti­ surge y la válvula de regulación de flujo opcional del compresor de amoniaco.

8. Método para operar un circuito de refrigeración de amoniaco, siendo dicho circuito de refrigeración de amoniaco el circuito de refrigeración de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco, comprendiendo dicha planta de síntesis de amoniaco un convertidor de síntesis de amoniaco para producir una corriente de gas producto de amoniaco, comprendiendo dicho procedimiento:

i) Evaporar una corriente líquida de amoniaco en un evaporador de amoniaco usando un medio de intercambio de calor para generar una corriente de vapor de amoniaco, en donde el medio de intercambio de calor es la corriente de gas producto de amoniaco del convertidor de síntesis de amoniaco de la planta de síntesis de amoniaco;

ii) Comprimir la corriente de vapor de amoníaco en un compresor de amoníaco para generar una corriente de vapor de amoníaco comprimida;

iii) Refrigerar la corriente de vapor de amoniaco comprimida en una unidad de condensación de amoniaco usando un medio de refrigeración, para generar una corriente de amoniaco condensado y una corriente de retorno del medio de refrigeración;

iv) Extraer la corriente de amoniaco condensado y recogerla en un acumulador de amoniaco;

v) Extraer del acumulador de amoníaco dicha corriente líquida de amoníaco;

en donde dicho método comprende además:

- Adaptar el flujo de medio de refrigeración a la unidad de condensación de amoniaco según la presión de la corriente de vapor de amoniaco comprimido; y/o

- Adaptar la temperatura del medio de refrigeración dirigido a la unidad de condensación de amoniaco reciclando una parte de la corriente de retorno del medio de refrigeración.

9. Un circuito de refrigeración de amoniaco dispuesto para llevar a cabo el método según cualquiera de las reivindicaciones 1-8; en donde el circuito de refrigeración de amoniaco comprende:

- Un evaporador de amoniaco dispuesto para recibir una corriente líquida de amoniaco y proporcionar una corriente de vapor de amoniaco, estando el evaporador de amoniaco dispuesto para recibir como medio de intercambio de calor una corriente de gas producto de amoniaco desde el convertidor de síntesis de amoniaco de una planta de síntesis de amoniaco;

- Un compresor de amoniaco dispuesto para recibir la corriente de vapor de amoniaco y proporcionar una corriente de vapor de amoniaco comprimido;

- Una unidad de condensación de amoniaco dispuesta para recibir la corriente de vapor de amoniaco comprimido y proporcionar una corriente de amoniaco condensado, siendo la unidad de condensación de amoniaco un intercambiador de calor de carcasa y tubos dispuesto para recibir un medio de refrigeración que es agua, es decir, agua de refrigeración, en el cual el amoniaco de condensación pasa por el lado de la carcasa y el agua de refrigeración pasa por el lado de los tubos;

- Un acumulador de amoniaco dispuesto para recibir la corriente de amoniaco condensada y proporcionar la corriente líquida de amoniaco.

10. Uso del circuito de refrigeración de amoniaco según la reivindicación 9, para el reacondicionamiento de una planta de síntesis de amoniaco en una planta de síntesis de amoniaco verde, definiéndose la planta de síntesis de amoniaco verde como una planta de síntesis de amoniaco en la cual el hidrógeno requerido para la síntesis de amoniaco se proporciona mediante electrólisis de agua o vapor de agua alimentada por electricidad generada a partir de fuentes renovables, tales como energía eólica, solar o hidroeléctrica.

11. Una planta de síntesis de amoníaco, que comprende:

- El circuito de refrigeración de amoníaco según la reivindicación 9;

- Un convertidor de síntesis de amoniaco dispuesto para recibir gas de síntesis de amoniaco que comprende hidrógeno y nitrógeno, y proporcionar la corriente de gas producto de amoniaco;

- Una unidad de electrolisis dispuesta para recibir agua o vapor de agua y proporcionar dicho hidrógeno.