LU103199B1 - Synthese von grünem Ammoniak bei variablem Durchsatz - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von NH 3 bei variablem Durchsatz auf einer Anlage umfassend mehrere parallel geschaltete Syntheseeinheiten. Ein Eduktgasstrom umfasst H2, welcher durch Elektrolyse von Wasser mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie bereitgestellt wird. Die momentan verfügbare Menge an H2 variiert in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an erneuerbarer Energie. Der Eduktgasstrom wird in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H2 als solcher in eine einzelne der Syntheseeinheiten oder aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere oder in alle der Syntheseeinheiten eingeleitet, wo anschließend NH 3 aus H2 und N2 synthetisiert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage, welche zur Durchführung des Verfahrens konfigu- riert ist.

Description

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Synthese von grünem Ammoniak bei variablem Durchsatz LU103199

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von NH; bei variablem Durchsatz auf einer

Anlage umfassend mehrere parallel geschaltete Syntheseeinheiten. Ein Eduktgasstrom umfasst Ho, wel- cher durch Elektrolyse von Wasser mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie bereitgestellt wird.

Die momentan verfügbare Menge an Hz variiert in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an erneuerbarer Energie. Der Eduktgasstrom wird in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren

Menge an H> als solcher in eine einzelne der Syntheseeinheiten oder aufgeteilt in unabhängige Teil- strôme in mehrere oder in alle der Syntheseeinheiten eingeleitet, wo anschließend NH; aus H> und N, synthetisiert wird. Die Erfindung betrifft außerdem eine Anlage, welche zur Durchführung des Verfah- rens konfiguriert ist.

[0002] Bei der herkömmlichen Synthese von NH; aus Hz und N, gemäß dem Haber-Bosch Verfahren wird H häufig durch Dampfreformierung von Kohlenwasserstoffen gewonnen. Die Kohlenwasserstoffe können sicher und fiir längere Zeiträume zwischengelagert werden, so dass sie zu jeder Zeit in ausrei- chender Menge zur Verfügung gestellt werden können. Daher kann auch zu jeder Zeit daraus durch

Dampfreformierung eine ausreichende Menge an H> gewonnen werden. Dies ermöglicht eine herkömm- liche Synthese von NH; über längere Zeiträume bei maximaler Auslastung der Syntheseanlage unter kontinuierlicher Verfahrensführung (Volllastbetrieb). Auch eine variable Auslastung der Syntheseanlage unter kontinuierlicher Verfahrensführung ist möglich. So kann der Durchsatz vorübergehend vermindert werden (Teillastbetrieb), ohne dass es zu einer vollständigen Unterbrechung der Verfahrensführung kommt. Unterbrechungen der Synthese sind meist nur nach längeren Zeiträumen der Synthese, häufig erst nach Monaten oder sogar Jahren erforderlich, z.B. für Wartungsarbeiten.

[0003] Infolge der allgemeinen Bestrebungen, den Einsatz fossiler Energieträger zu reduzieren oder vollständig zu vermeiden, wurden alternative Verfahren zur Synthese von NH; aus H> und N; gemäß dem Haber-Bosch Verfahren entwickelt, bei denen Hz nicht durch Dampfreformierung von Kohlenwas- serstoffen, sondern durch Elektrolyse von Wasser gewonnen wird. Der für die Elektrolyse eingesetzte elektrische Strom wird dabei aus erneuerbarer Energie gewonnen, insbesondere aus Windkraft, Wasser- kraft, Solarenergie oder Kombinationen davon.

[0004] Erneuerbare Energie ist nicht kontinuierlich in konstanter Menge verfügbar. Insbesondere die

Verfügbarkeit von Windkraft und Solarenergie ist erheblichen Schwankungen unterworfen, welche ins- besondere vom Wetter und vom Tag-Nacht-Zyklus verursacht werden. Mit den Schwankungen der Ver- fügbarkeit erneuerbarer Energie schwankt auch die Verfügbarkeit von aus der erneuerbaren Energie ge- wonnenem elektrischem Strom. Für die Elektrolyse von Wasser sind solche Schwankungen ein unter- geordnetes Problem, denn die Leistung moderner Elektrolysezellen kann zeitnah solchen Schwankun- gen angepasst werden. Im Ergebnis schwankt damit die Verfügbarkeit von Hz, welcher durch Elektrolyse

230424P00LU 2 von Wasser mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie gewonnen wird, zeitgleich (oder gering- LU103199 fügig zeitlich versetzt) mit der Schwankung der Verfügbarkeit der erneuerbaren Energie.

[0005] Anlagen zur Synthese von NH; aus Hz und N; nach dem Haber-Bosch Verfahren sind vergleichs- weise träge und können kurzfristige Schwankungen der Verfügbarkeit von Hz nicht oder nur zu einem geringen Teil ausgleichen.

[0006] Um zu jeder Zeit eine ausreichende Menge an Hz zur Verfügung stellen zu können, damit die

Anlagen kontinuierlich betrieben werden können, wäre das Zwischenspeichern der erneuerbaren Ener- gie, des daraus erzeugten elektrischen Stroms, oder des damit durch Elektrolyse von Wasser gewonne- nen Hz erforderlich. In Zeiten geringer Verfügbarkeit erneuerbarer Energie könnte dann auf den jewei- ligen Zwischenspeicher zugegriffen werden. Die Größe des Zwischenspeichers müsste ausreichen, um übliche Zeitspannen geringer Verfügbarkeit erneuerbarer Energie zu überbrücken, d.h. ggf. mehrere

Tage.

[0007] Erneuerbare Energie lässt sich als solche kaum zwischenspeichern. Auch der aus erneuerbarer

Energie gewonnene elektrische Strom lässt sich in der Menge, wie sie für die großtechnische Synthese von NH; erforderlich wäre, kaum in Akkumulatoren zwischenspeichern. Die erforderliche Speicherka- pazität der Akkumulatoren wäre so groß, dass die Investitionskosten für die Akkumulatoren keine wirt- schaftliche Verfahrensführung ermöglichen würden. Durch Elektrolyse von Wasser erzeugter Ho lässt sich zwar grundsätzlich zwischenlagern, stellt dann jedoch ein erhebliches Sicherheitsrisiko dar, insbe- sondere in Anbetracht der für die großtechnische Synthese von NH; erforderlichen Menge.

[0008] Es besteht ein Bedarf an Verfahren und Anlagen zur Synthese von NH; unter Einsatz von Ha, welcher durch Elektrolyse von Wasser mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie gewonnen wird, wobei die Verfahren und Anlagen eine vorübergehend verminderte oder unterbrochene Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie (und damit von daraus erzeugtem elektrischen Strom und von damit durch

Elektrolyse von Wasser gewonnenem Hz) tolerieren, ohne dass große Mengen an erneuerbarer Energie, daraus erzeugtem elektrischen Strom, oder damit durch Elektrolyse von Wasser gewonnenem H> zwi- schengespeichert werden müssen.

[0009] EP2 589 574 A1 betrifft ein Verfahren zur Regelung einer NHz-Anlage, bei der ein inerte Stoffe enthaltendes Spülgas aus dem NHz-Synthesekreislauf entnommen wird und bei dem die NHz-Anlage bei Teillast betrieben wird, indem der NHa-Synthesekreislauf auf einem nominellen Hochdruck gehalten wird, und Reduzieren der Spülrate, um die Konzentration von Inertstoffen im NHz-Synthesekreislauf zu erhôhen und eine Überhitzung des Reaktors zu vermeiden.

[0010] WO 2017 153304 A1 betrifft ein Verfahren und eine Anlage zur Synthese eines Produktgases aus einem ersten Eduktgas und einem zweiten Eduktgas, wobei Produktgas ausgeschleust und nicht umgesetztes Eduktgas im Kreislauf geführt wird, und wobei der Volumenstrom des ersten Eduktgases, des zweitem Eduktgas und/oder des ausgeschleusten Produktgases während des Verfahrens variiert wird.

Auf diese Weise kann die pro Zeiteinheit gebildete Menge an Produktgas vorübergehend gedrosselt

230424P00LU 3 (Teillast-Betrieb) oder dessen Synthese vorübergehend vollständig eingestellt werden (Stand-by-Be- LU103199 trieb), ohne dass die Anlage, auf der das Verfahren durchgeführt wird, vollständig heruntergefahren wer- den muss.

[0011] WO 2021 060985 A1 betrifft ein Verfahren zur Produktion von NH;, wobei in Abhängigkeit von der Verfügbarkeit von H> das Umschalten zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten

Betriebsmodus erfolgt.

[0012] WO 2021 089276 A1 betrifft ein Verfahren zur Synthese von NH3, einschließlich der Erzeugung von Make-up-Gas in einem Frontend und der Umwandlung des Make-up-Gases in einem NH3-Synthe- sekreislauf. Wenn der Kreislauf bei Teillast betrieben wird und die Durchflussrate des Make-up-Gases reduziert wird, wird der Kreislauf durch Abtrennen eines Gasstroms aus einer Konverterzuleitung an einer Stelle stromaufwärts eines Konverters gesteuert und bildet so einen Bypass-Strom, welcher an der

Saugseite eines Zirkulators oder an einem Punkt einer Schleife stromabwärts eines Trennabschnitts wie- der in den Kreislauf eingeführt wird.

[0013] WO 2021 151672 A1 betrifft ein Verfahren zur NHz-Synthese in einem Synthesekreislauf, wo- bei ein Gasgemisch aufweisend Na, Hz, und NH; mit einer Fôrdereinrichtung im Synthesekreislauf zir- kuliert wird, wobei N> und Hz in einem Konverter zumindest teilweise zu NH; umgesetzt werden und wobei das Gasgemisch in einer Abkühleinrichtung derart abgekühlt wird, dass NH; aus dem Gasgemisch auskondensiert.

[0014] WO 2023 006291 A1 betrifft einen integrierten Prozess zur Synthese von NH; und Salpeter- säure, einschließlich der Herstellung von Hz aus der Elektrolyse von Wasser. Der Prozess wird durch ein selektives Umschalten zwischen einem ersten Betriebsmodus und einem zweiten Betriebsmodus gesteu- ert, wobei im ersten Betriebsmodus im Überschuss produziertes NH; verwendet und in einem geeigne- ten NHz-Speicher gelagert wird; und wobei im zweiten Betriebsmodus das NH; aus dem NHz-Speicher verwendet wird, um eine zusätzliche Zufuhr von NH; für die Salpetersäureproduktion bereitzustellen.

Das Umschalten zwischen dem ersten Modus und dem zweiten Modus basiert auf der Energiemenge, die zur Elektrolyse von Wasser übertragen wird.

[0015] Die aus dem Stand der Technik bekannten Verfahren und Anlagen zur Synthese von NH; sind nicht in jeder Hinsicht zufriedenstellend und es ist eine Aufgabe der Erfindung, verbesserte Verfahren und verbesserte Anlagen bereitzustellen. Die Verfahren und Anlagen sollten Hz einsetzen, welcher durch

Elektrolyse von Wasser mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie gewonnen wird, wobei die

Verfahren und Anlagen eine vorübergehend verminderte oder unterbrochene Verfügbarkeit von erneu- erbarer Energie (und damit von daraus erzeugtem elektrischen Strom und von damit durch Elektrolyse von Wasser gewonnenem Hz) tolerieren, ohne dass große Mengen an erneuerbarer Energie, daraus er- zeugtem elektrischen Strom, oder damit durch Elektrolyse von Wasser gewonnenem Hz zwischenge- speichert werden müssen.

[0016] Diese Aufgabe wird durch den Gegenstand der Patentansprüche gelöst.

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[0017] Ein erster Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Synthese von NH; bei variablem LU103199

Durchsatz auf einer Anlage umfassend mehrere parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten, wobei das

Verfahren die Schritte umfasst: (a) Bereitstellen von H> durch Elektrolyse von H:0 mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie; (b) Bereitstellen eines Eduktgasstroms umfassend das Hz; bevorzugt im Gemisch mit Na; (c) Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H» - als solchen in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in mehrere der NHz-Syntheseeinheiten oder in alle der

NHz-Syntheseeinheiten, wobei in jede der mehreren der NH3-Syntheseeinheiten bzw. in alle der

NHz-Syntheseeinheiten unabhängig voneinander jeweils einer der Teilströme eingeleitet wird; und (d) Synthetisieren von NH; aus H> und N; in der einen, in den mehreren bzw. in allen der NH3;-Synthe- seeinheiten, in welche in Schritt (c) Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon eingeleitet wird.

[0018] Im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ändert sich die momentane Verfügbarkeit von

Ha, bevorzugt durch äußere Einflüsse wie z.B. Tag-Nacht-Zyklus, Wetter, etc. Während eines Zeitinter- valls ist die momentane Verfügbarkeit von Hz hoch, während eines anderen Zeitintervalls ist die Verfüg- barkeit von Ha mäßig, während eines weiteren Zeitintervalls ist die momentane Verfügbarkeit von Ha gering. In Abhängigkeit von dieser momentanen Verfügbarkeit von Hz erfolgt Schritt (c), d.h. das Ver- fahren reagiert auf Schwankungen der Verfügbarkeit von Hz mit einer geänderten Verfahrensführung in

Schritt (c), und als Folge davon auch in Schritt (d). Die Änderung der Verfahrensführung infolge der

Schwankungen der Verfügbarkeit von Hz resultiert in einem variablen Durchsatz.

[0019] Bevorzugt umfasst jedes Zeitintervall mindestens 15 Minuten, bevorzugter mindestens 30 Mi- nuten, noch bevorzugter mindestens 45 Minuten, am bevorzugtesten mindestens 1 Stunde. Die maxi- male Länge des Zeitintervalls richtet sich nach dem Verhältnis von Aufheizrate und Abkühlrate unter den gegebenen Bedingungen. Bevorzugt umfasst jedes Zeitintervall höchstens 24 Stunden, bevorzugter höchstens 18 Stunden, noch bevorzugter höchstens 12 Stunden, am bevorzugtesten höchstens 6 Stunden.

[0020] Es wurde überraschend gefunden, dass die Anlagenkonfiguration und die Flexibilität bei vo- rübergehend eingeschränkter Verfügbarkeit von Hz verbessert werden können, wenn konventionelle

Mehrbett-Reaktoren durch vereinfachte NHs-Syntheseeinheiten ersetzt werden, die parallel geschaltet sind.

[0021] Vorzugsweise sind die parallel geschalteten NH3-Syntheseeinheiten als Einbett-Reaktoren aus- gebildet, wobei jede NHs-Syntheseeinheit bevorzugt in einem eigenen Druckbehälter angeordnet ist.

Bevorzugt umfasst die Anlage dazu mindestens zwei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten, be- vorzugt Einbett-Reaktoren; bevorzugter mindestens drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten,

230424P00LU 5 bevorzugt Einbett-Reaktoren; noch bevorzugter genau drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten, LU103199 bevorzugt Einbett-Reaktoren.

[0022] Es wurde überraschend gefunden, dass im Teillastbetrieb durch sequenzielles Abschalten ein- zelner NH;-Syntheseeinheiten die Flexibilität erhöht werden kann. Abgeschaltete NH3-Syntheseeinhei- ten kühlen langsam aus und sind zudem bevorzugt isoliert. Gegen Ende der vorübergehenden Abschal- tung wird dann erfindungsgemäß bevorzugt Prozesswärme aus mindestens einer noch aktiven NHz-Syn- theseeinheit zum Aufwärmen der noch nicht aktiven NH3-Syntheseeinheiten genutzt.

[0023] Ausgehend von einer Nominallast der Anlage von 100% bedeutet bei einer Anzahl von 3 paral- lelen NHz-Syntheseeinheiten das vorübergehende Abschalten der ersten NHz-Syntheseeinheit eine Ver- ringerung der Gesamtlast der Anlage um 33% auf 67% der Nominallast der Anlage. Wird zusätzlich die zweite NHz-Syntheseeinheit (Reaktor) abgeschaltet, wird die Gesamtlast der Anlage um weitere 33% auf nur 33% der Nominallast der Anlage verringert.

[0024] Alternativ oder zusätzlich werden erfindungsgemäß bevorzugt einzelne NH3;-Syntheseeinheiten unabhängig von den anderen NH;-Syntheseeinheiten durch Verringerung des individuellen Durchsatzes auf dieser NHs-Syntheseeinheit gedrosselt (Teillastbetrieb). So ist es nicht erforderlich, dass jede NHz-

Syntheseeinheit stets und dauerhaft mit maximal möglichem Durchsatz betrieben wird (Volllastbetrieb).

Vielmehr sind herkömmliche NHz-Syntheseeinheiten durchaus in der Lage, eine Synthese von NH; auch noch bei geringerem als maximalem Durchsatz aufrechtzuerhalten (Teillastbetrieb). Erfindungsgemäß bevorzugt werden solche NHz-Syntheseeinheiten eingesetzt, bei denen durch Verringerung des Durch- satzes die individuelle Teillast stufenlos bis auf etwa 30% des maximal möglichen Durchsatzes vermin- dert werden kann, ohne dass die Synthese von NH; aus Hz und N; zum Erliegen kommt.

[0025] Es wurde überraschend gefunden, dass die Abschaltung einzelner NHs-Syntheseeinheietn sowie die individuelle Drosselung einzelner NHs-Syntheseeinheiten in vorteilhafter Weise miteinander kom- biniert werden können. Werden beispielsweise bei einer Anlage mit drei parallelen NHs-Syntheseein- heiten zwei der NHz-Syntheseeinheiten abgeschaltet (Gesamtlast der Anlage auf 33% ihrer Nominallast verringert), so kann eine darüber hinausgehende Verringerung dadurch erreicht werden , dass die dritte, nicht abgeschaltete NHz-Syntheseeinheit durch Verminderung des Durchsatzes gedrosselt wird, bei- spielsweise auf eine individuelle Teillast von 30%. Die Gesamtlast der Anlage insgesamt ist dann auf ca. 10% ihrer Nominallast reduziert.

[0026] Es wurde überraschend gefunden, dass bei einer Anlage mit drei parallelen NHz-Syntheseein- heiten bei gleichzeitiger Drosselung, bevorzugt in gleichem Maße, aller drei parallel geschalteter NH3-

Syntheseeinheiten (Teillastbetrieb) die Gesamtlast der Anlage von 100% ihrer Nominallast deutlich ver- mindert werden kann, z.B. bis auf 40% ihrer Nominallast oder sogar auf 30% ihrer Nominallast, ohne dass dazu bereits eine der NHz-Syntheseeinheiten vorübergehend abgeschaltet werden muss. Macht es die vorübergehend geringe Verfügbarkeit von H> jedoch erforderlich, die Gesamtlast der Anlage noch

230424P00LU 6 weiter zu vermindern, so hat sich die vorübergehende Abschaltung einzelner NH3-Syntheseeinheiten als LU103199 zweckmäßig erwiesen.

[0027] Im Falle eines vorübergehenden Abschaltens einzelner NHz-Syntheseeinheiten wurde überra- schend gefunden, dass eine revolvierende Verfahrensführung besonders günstig ist und eine Verringe- rung der Gesamtlast der Anlage auch über längere Zeiträume ermöglicht.

[0028] Bei Wegfall der Versorgung mit erneuerbarer Energie und entsprechendem Abschalten einzelner

NHz-Syntheseeinheiten kühlen diese aus. Um ein Auskühlen unter die Anspringtemperatur des Kataly- sators zu vermeiden, werden die parallel geschalteten NHz-Syntheseeinheiten bevorzugt revolvierend betrieben, d.h. nach einer geeigneten Betriebsdauer einer der NHs-Syntheseeinheiten wird der Edukt- gasstrom als solcher bevorzugt einer anderen der NHs-Syntheseeinheiten zugeführt. Die bisher betrie- bene NHz-Syntheseeinheiten wird bevorzugt nicht mehr durchströmt, d.h. abgeschaltet, und die neu be- aufschlagte NHz-Syntheseeinheit wird bevorzugt durch die exotherme Reaktion wieder erwärmt, bis zu einer vorgegebenen Temperatur. Eine weitere parallele NHz-Syntheseeinheit kann auf dieselbe Art wie- der erwärmt werden. Bei z.B. drei parallel geschalteten NHs-Syntheseeinheiten kann so auch über län- gere Zeiträume die Gesamtlast der Anlage insgesamt auf nur ca. 10% ihrer Nominallast reduziert wer- den.

[0029] Die NHs-Syntheseeinheiten können in einem Temperaturbereich betrieben werden. Bei dieser

Fahrweise sinkt die Temperatur bevorzugt in keiner der NH-Syntheseeinheiten unterhalb der minimalen

Anspringtemperatur. Es wurde gefunden, dass die Aufheizrate a. 50K/h betragen kann, wobei die Ab- kühlrate deutlich langsamer ist. Daher können erfindungsgemäß bevorzugt immer zwei NHz-Synthe- seeinheiten abgeschaltet sein und auskühlen, während eine NHa-Syntheseeinheit durch deren Reakti- onswärme (Prozesswärme) erwärmt wird. Bevorzugt kühlt keine der NHs-Syntheseeinheiten unter die

Anspringtemperatur ab. Alle NH3-Syntheseeinheiten haben dann zu einem gegebenen Zeitpunkt bevor- zugt eine verschiedene Temperatur. Die Temperatur der Reaktoren wird bevorzugt überwacht, z.B. durch

Thermoelemente.

[0030] Es wurde überraschend gefunden, dass weitere Verbesserungen und noch mehr Flexibilität er- reicht werden können, wenn die NHs-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch stehen. Sind die NHz-Syntheseeinheiten jeweils in eigenen Druckbehältern angeordnet, so benötigt man bei drei NHz-

Syntheseeinheiten drei verschiedene Druckbehälter. Hierdurch ergibt sich ein erhöhter Kostenaufwand.

[0031] Es wurde überraschend gefunden, dass die drei NHs-Syntheseeinheiten gemeinsam in einem

Druckbehälter so untergebracht werden können, dass sie gleichmäßig aber getrennt angeströmt werden können. Die Trennung der NHz-Syntheseeinheiten ist dabei vorzugsweise nicht thermisch isoliert, so- dass die NHz-Syntheseeinheiten, welche vorübergehend nicht durchströmt werden, d.h. abgeschaltet sind, mindestens auf Anspringtemperatur gehalten werden können.

[0032] Das erfindungsgemäße Verfahren umfasst die Schritte (a) bis (d), welche bevorzugt in alphabe- tischer Reihenfolge durchlaufen werden. Zusätzlich kann das erfindungsgemäße Verfahren vor den

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Schritten, nach den Schritte oder zwischen den Schritten beliebige zusätzliche Schritte umfassen, welche LU103199 unabhängig voneinander zeitlich nacheinander oder zumindest teilweise gleichzeitig durchgeführt wer- den können.

[0033] Zum Zwecke der Beschreibung wird unterschieden zwischen der Gesamtlast der Anlage einer- seits und der individuellen Last einer einzelnen NH3;-Syntheseeinheit andererseits. Bei der individuellen

Last einer einzelnen NHa-Syntheseeinheit wird ferner unterschieden zwischen Volllastbetrieb und Teil- lastbetrieb.

[0034] Zum Zwecke der Beschreibung bedeutet die Nominallast der Anlage die maximale Auslastung bei Beaufschlagung aller NHs-Syntheseeinheiten im Volllastbetrieb ohne jede Drosselung, d.h. den ma- ximal möglichen Durchsatz, für welchen die Anlage insgesamt ausgelegt ist.

[0035] Zum Zwecke der Beschreibung bedeutet "NH3;-Syntheseeinheit" im einfachsten Fall eine räum- lich abgegrenzte Ansammlung von Katalysatormaterial, welche dazu geeignet ist, die Umsetzung von

Hz und N; zu NH; zu katalysieren. Dabei kann es sich z.B. um ein Katalysatorbett oder einen Reaktor handeln. Ist jede der NHs-Syntheseeinheiten in einem eigenen Druckbehälter angeordnet, so kann dieser

Druckbehälter als Reaktor aufgefasst werden. Dieser Druckbehälter kann ggf. mehrere hintereinander- geschaltete Katalysatorbetten umfassen, welche dann bevorzugt gemeinsam als eine NHz-Synthesein- heit aufgefasst werden. Sind die mehreren NH3;-Syntheseeinheiten gemeinsam in einem Druckbehälter angeordnet, so kann dieser Druckbehälter als Reaktor aufgefasst werden, in dem die mehreren NHz-

Syntheseeinheiten bevorzugt als parallel geschaltete Katalysatorbetten vorliegen, welche bevorzugt un- tereinander in Wärmeaustausch stehen. Dabei ist es möglich, dass den mehreren NHa-Syntheseeinheiten, welche als parallel geschaltete Katalysatorbetten vorliegen, jeweils unabhängig voneinander weitere

Katalysatorbetten seriell nachgeschaltet sind, so dass jede der NHz-Syntheseeinheiten ihrerseits ggf. mehrere seriell hintereinandergeschaltete Katalysatorbetten umfassen kann. Bevorzugt umfasst jede der

NHz-Syntheseeinheiten allerdings nur ein einzelnes Katalysatorbett.

[0036] Bevorzugt umfasst jede der NHz-Syntheseeinheiten mindestens ein Katalysatorbett, bevorzugt nur ein einzelnes Katalysatorbett, welches jeweils bevorzugt von dem Eduktgasstrom axial durchströmt wird. Bevorzugt weist jedes Katalysatorbett unabhängig voneinander eine im Wesentlichen zylindrische

Form auf, so dass in diesem Zusammenhang "axial" in Richtung im Wesentlichen parallel zum Zylin- dermantel bedeutet. Alternativ kann jedes Katalysatorbett unabhängig voneinander auch radial ange- strömt werden, was jedoch erfindungsgemäß weniger bevorzugt ist.

[0037] Die mehreren NHz-Syntheseeinheiten sind parallel geschaltet, d.h. nicht seriell. Die parallele

Verschaltung der NHz-Syntheseeinheiten kommt zum Tragen, wenn der Eduktgasstrom aufgeteilt in un- abhängige Teilströme in mehrere der NHa-Syntheseeinheiten oder in alle der NH3:-Syntheseeinheiten parallel eingeleitet wird. In diesem Fall wird jeder Teilstrom unabhängig von den anderen Teilströmen in eine eigene NHz-Syntheseeinheit eingeleitet.

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[0038] Die Umsetzung von Hz und N> zu NH; verläuft in groBtechnischen Anlagen zur Herstellung von LU103199

Ammoniak nicht vollständig, so dass das Prozessgas üblicherweise im Kreisgeführt wird, ggf. erneut verdichtet wird, und die NHz-Syntheseeinheiten mehrfach durchläuft. Dabei wird dann frisches Edukt- gas in den Kreislauf eingeschleust. Der Einfachheit halber beziehen sich zum Zwecke der Beschreibung die Begriffe "Eduktgasstrom” und "Teilstrom" sowohl auf im Kreis geführtes Prozessgas als auch auf frisches Eduktgas (Make-up-Gas).

[0039] In bevorzugten Ausführungsformen umfasst Schritt (d) des erfindungsgeméifien Verfahrens - das Synthetisieren von NH; aus Hz und N° in der einen, in den mehreren oder in allen der NHz-

Syntheseeinheiten, in welche in Schritt (c) Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon eingeleitet wird, unter Erhalt eines Produktgasstroms oder Produktgasteilstroms, welcher NH; und ggf. nicht umge- setztes H, und N» enthält; und - das Rezyklieren des Produktgasstroms oder Produktgasteilstroms zu der einen, den mehreren oder allen der NHz-Syntheseeinheiten.

[0040] Beim Rezyklieren wird der Produktgasstrom oder Produktgasteilstrom bevorzugt nur zu solchen der NHz-Syntheseeinheiten rezykliert, in welche auch zuvor Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon eingeleitet wurde.

[0041] Bevorzugt umfasst die Anlage drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten; bevorzugt nicht mehr als drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten.

[0042] Bevorzugt haben die NHz-Syntheseeinheiten im Wesentlichen jeweils den gleichen Aufbau.

[0043] In bevorzugten Ausführungsformen ist jede der NHz-Syntheseeinheiten getrennt in einem eige- nen Druckbehälter angeordnet.

[0044] In anderen bevorzugten Ausführungsformen sind die NHz-Syntheseeinheiten in einem gemein- samen Druckbehälter angeordnet.

[0045] Bevorzugt stehen die NHz-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch.

[0046] Bevorzugt enthält jede der NHz-Syntheseeinheiten mindestens ein Katalysatorbett.

[0047] Bevorzugt enthält jede der NHa-Syntheseeinheiten nur ein einziges Katalysatorbett.

[0048] In Schritt (a) des erfindungsgemäben Verfahrens wird Hz bereitgestellt durch Elektrolyse von

HzO mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie.

[0049] In bevorzugten Ausführungsformen wird in Schritt (a) der elektrische Strom aus Windkraft ge- wonnen; bevorzugt hängt dabei die momentan verfügbare Menge an H> von der momentanen Verfüg- barkeit von Windkraft ab.

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[0050] In bevorzugten Ausführungsformen wird in Schritt (a) der elektrische Strom aus Wasserkraft LU103199 gewonnen; bevorzugt hängt dabei die momentan verfügbare Menge an H> von der momentanen Verfüg- barkeit von Wasserkraft ab.

[0051] In bevorzugten Ausführungsformen wird in Schritt (a) der elektrische Strom aus Solarenergie gewonnen; bevorzugt hängt dabei die momentan verfügbare Menge an H> von der momentanen Verfüg- barkeit von Solarenergie ab.

[0052] Kombinationen der vorstehend genannten Quellen erneuerbarer Energie sind erfindungsgemäß ebenfalls möglich.

[0053] Bevorzugt umfasst Schritt (a) das Zwischenspeichern von elektrischem Strom aus erneuerbarer

Energie; bevorzugt in einem Akkumulator.

[0054] Bevorzugt umfasst Schritt (a) das Zwischenspeichern von Hz; bevorzugt in einem Tank.

[0055] In Schritt (b) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird ein Eduktgasstrom bereitgestellt, welcher das in Schritt (a) bereitgestellte H> umfasst.

[0056] Bevorzugt wird in Schritt (b) der Eduktgasstrom mit einem Durchsatz in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H> bereitgestellt.

[0057] Bevorzugt umfasst der in Schritt (b) bereitgestellte Eduktgasstrom neben Hs auch Na.

[0058] In bevorzugten Ausführungsformen besteht der in Schritt (b) bereitgestellte Eduktgasstrom im

Wesentlichen aus H> und Na.

[0059] In anderen bevorzugten Ausführungsformen umfasst der in Schritt (b) bereitgestellte Edukt- gasstrom H>, N, und NHa.

[0060] Bevorzugt umfasst Schritt (b) das Verdichten des Eduktgasstroms auf erhöhten Druck, bevor- zugt auf einen Druck von mindestens 150 bar.

[0061] Bevorzugt umfasst Schritt (b) das Erwärmen des Eduktgasstroms auf erhöhte Temperatur, be- vorzugt auf eine Temperatur von mindestens 300°C.

[0062] In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird des Eduktgasstrom in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Hz in NHz-Syntheseeinheit(en) eingeleitet. Dabei werden insbe- sondere drei alternative Betriebsweisen unterschieden: (1) der Eduktgasstrom wird nicht in Teilstrôme aufgeteilt, sondern als solcher in eine einzelne der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet; in alle übrigen der NHa-Syntheseeinheiten wird dann weder Edukt- gasstrom noch ein Teilstrom davon eingeleitet; oder (2) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme und die Teilstrôme werden in meh- rere, aber nicht alle der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, wobei in jede der mehreren der NHs-

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Syntheseeinheiten unabhängig voneinander jeweils einer der Teilströme eingeleitet wird; in die üb- LU103199 rigen der NHs-Syntheseeinheiten wird dann weder Eduktgasstrom noch ein Teilstrom davon einge- leitet; oder (3) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilströme und die Teilströme werden in alle der

NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, wobei in jede der allen NHz-Syntheseeinheiten unabhängig voneinander jeweils einer der Teilströme eingeleitet wird; es sind dann keine NH3-Syntheseeinhei- ten übrig, in welche weder Eduktgasstrom noch ein Teilstrom davon eingeleitet wird.

[0063] In Schritt (d) des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in der einen, in den mehreren oder in allen der NHz-Syntheseeinheiten, in welche in Schritt (c) Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon eingeleitet wird, NH; aus Hz und N; synthetisiert.

[0064] Auch dabei werden entsprechend insbesondere drei alternative Betriebsweisen unterschieden: (1) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten, in welche der Eduktgasstrom als solcher eingeleitet wird, wird NH; synthetisiert; in allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten, in welche weder Edukt- gasstrom noch ein Teilstrom davon eingeleitet wird, wird kein NH; synthetisiert, d.h. alle übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten sind (vorübergehend) abgeschaltet; oder (2) in den mehreren der NHs-Syntheseeinheiten, in welche der Eduktgasstrom aufgeteilt in Teilströme eingeleitet wird, wird jeweils NH; synthetisiert; in den übrigen der NHz-Syntheseeinheiten, in wel- che weder Eduktgasstrom noch ein Teilstrom davon eingeleitet wird, wird kein NH; synthetisiert, d.h. die übrigen der NHz-Syntheseeinheiten sind (vorübergehend) abgeschaltet; oder (3) in allen der NHz-Syntheseeinheiten, in welche der Eduktgasstrom aufgeteilt in Teilströme eingelei- tet wird, wird jeweils NH; synthetisiert; es sind dann keine NHs-Syntheseeinheiten übrig, in wel- chen kein NH; synthetisiert wird, d.h. welche (vorübergehend) abgeschaltet sind.

[0065] In Schritt (c) des erfindungsgemäßen Verfahrens erfolgt das Einleiten des Eduktgasstroms in

Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Ha. Dabei bedeutet "in Abhängigkeit", dass die momentan verfügbare Menge an H, überwacht wird, entweder direkt als solche, und/oder indirekt über die momentan verfügbare Menge an elektrischem Strom, und/oder über die momentan verfügbare

Menge an erneuerbarer Energie. Die Überwachung kann auch Vorhersagen umfassen, beispielsweise

Vorhersagen zum Tag-Nacht-Zyklus, oder Wettervorhersagen, welche den erwarteten Niederschlag, den erwarteten Wind und/oder die erwarteten Sonnenstunden prognostizieren. Das Einleiten des Edukt- gasstroms erfolgt dann nach einer der drei alternativen Betriebsweisen (1), (2) und (3).

[0066] Dabei bezieht sich "momentan" einen gegenwärtigen Zustand, welcher nur für eine gewisse Zeit andauert und danach vorübergeht. Beispielsweise ist nachts in Ermangelung von Sonnenlicht die mo- mentane Verfügbarkeit von Solarenergie gering (oder gar nicht vorhanden) und somit auch die Verfüg- barkeit von durch Elektrolyse von H,O mit elektrischem Strom aus Solarenergie gewonnenem Hs. Die

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Gesamtlast der Anlage wird in diesem Fall bevorzugt vermindert. Tagsüber ist hingegen wegen des Son- LU103199 nenlichts die momentane Verfügbarkeit von Solarenergie groß und somit auch die Verfügbarkeit von durch Elektrolyse von H>O mit elektrischem Strom aus Solarenergie gewonnenem Hz. Die Gesamtlast der Anlage wird in diesem Fall bevorzugt erhöht. Als Folge der Veränderung der Gesamtlast der Anlage in Abhängigkeit von der schwankenden momentanen Verfügbarkeit von Hz erfolgt die Synthese von

NHz bei variablem Durchsatz. Bei momentan hoher Verfügbarkeit von Hz ist die Gesamtlast der Anlage bevorzugt größer als bei momentan geringer Verfügbarkeit von Ho.

[0067] Zusätzlich zur momentan verfügbaren Menge an Hs kann Schritt (c) des erfindungsgemäßen

Verfahrens auch in Abhängigkeit von der erwarteten künftig verfügbaren Menge an H, durchgeführt werden. Die momentane Verfügbarkeit von Hz ist dann nicht der einzige Parameter, in dessen Abhän- gigkeit Schritt (c) durchgeführt wird. Die erwartete künftig verfügbare Menge an Hz ergibt sich bevor- zugt aus Vorhersagen.

[0068] Bei bekanntem Tag-Nach-Zyklus ist beispielsweise das Einsetzen der nächsten Dämmerung sehr genau und zuverlässig vorhersagbar. Die mit der Dämmerung einhergehende Veränderung der Ver- fügbarkeit von Solarenergie hat wiederum einen Einfluss auf die Verfügbarkeit von aus Solarenergie erzeugtem elektrischem Strom und damit von durch Elektrolyse von H>O mit diesem elektrischen Strom gewonnenem Hs. Dabei ist ggf. ein zeitlicher Versatz zu berücksichtigen, welchen die Elektrolyse von

HzO mit diesem elektrischen Strom erfordert, ehe das so gewonnene H>; bereitgestellt werden kann. In diesem Fall wird neben der momentan verfügbaren Menge an Hz bevorzugt auch die erwartete künftig verfügbare Menge an H> für die Steuerung des Verfahrens berücksichtigt, wobei zeitlich bevorzugt die künftigen 4 Stunden berücksichtigt werden.

[0069] Bei Wettervorhersagen sind Veränderungen in der Verfügbarkeit von erneuerbarer Energie we- niger zuverlässig. Je kürzer das künftige Zeitintervall ist, welches für die Steuerung des Verfahrens zu- sätzlich berücksichtigt wird, desto wahrscheinlicher ist das tatsächliche Einsetzen der vorhergesagten

Veränderung und desto stabiler ist damit auch die Verfahrensführung. Auch in diesem Fall wird neben der momentan verfügbaren Menge an H> bevorzugt auch die erwartete künftig verfügbare Menge an H» für die Steuerung des Verfahrens berücksichtigt, wobei zeitlich bevorzugt zumindest die künftigen 4

Stunden berücksichtigt werden, bevorzugter die künftigen 6 Stunden, noch bevorzugter die künftigen 12 Stunden.

[0070] Bevorzugt wird das erfindungsgemäße Verfahren in Abhängigkeit von der momentan verfügba- ren Menge an H» gesteuert, wobei die Steuerung in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H> und Vergleich mit einem festgelegten Schwellenwert oder mehreren festgelegten Schwellenwerten bevorzugt eine der drei alternativen Betriebsweisen (1), (2) und (3) auswählt.

[0071] Je nachdem, ob die momentan verfügbare Menge an H> gerade abnimmt oder zunimmt, können unterschiedliche Schwellenwerte relevant sein. Der Wechsel von Betriebsweise (1) zu Betriebsweise (2)

230424P00LU 12 ((1)->(2)) kann somit bei einem anderen festgelegten Schwellenwert erfolgen als umgekehrt der Wech- LU103199 sel von Betriebsweise (2) zu Betriebsweise (1) ((2)->(1)).

[0072] In bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Steuerung in Abhängigkeit von sowohl der mo- mentan verfügbaren Menge an Hz als auch der erwarteten künftig verfügbaren Menge an Hz, welche sich aus Vorhersagen ergibt.

[0073] Ist eine der drei alternativen Betriebsweisen (1), (2) und (3) ausgewählt, so ist darüber hinaus auch eine Steuerung des Verfahrens innerhalb dieser ausgewählten alternativen Betriebsweise (1), (2) oder (3) bevorzugt, wobei diese Steuerung bevorzugt ebenfalls in Abhängigkeit von der momentan ver- fügbaren Menge an H>; erfolgt, wobei dazu bevorzugt ebenfalls ein Vergleich der momentan verfügbaren

Menge an Hz mit einem festgelegten Schwellenwert oder mehreren festgelegten Schwellenwerten er- folgt.

[0074] Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt das Einleiten nach der alternativen Betriebsweise (3), wenn

Hz in großer Menge verfügbar ist. Dabei können alle NH3-Syntheseeinheiten jeweils im Volllastbetrieb, d.h. bei maximalem Durchsatz betrieben werden, so dass die bei dieser Betriebsweise maximal erreich- bare Gesamtlast der Anlage bei 100% ihrer Nominallast liegt. Alternativ können dabei alle NH:-Synthe- seeinheiten aber auch jeweils unabhängig voneinander im Teillastbetrieb, d.h. bei vermindertem Durch- satz betrieben werden, so dass bei dieser Betriebsweise die Gesamtlast der Anlage auch bei weniger als 100% ihrer Nominallast liegen kann. Es ist außerdem möglich, dass eine oder mehrere der NHz-Synthe- seeinheiten im Volllastbetrieb, die übrigen der NHz-Syntheseeinheiten im Teillastbetrieb betrieben wer- den, so dass bei dieser Betriebsweise die Gesamtlast der Anlage ebenfalls bei weniger als 100% ihrer

Nominallast liegen kann.

[0075] Erfindungsgemäß bevorzugt erfolgt das Einleiten nach der alternativen Betriebsweise (2), wenn

Hz in mittlerer Menge verfügbar ist. Dabei können die mehreren NHz-Syntheseeinheiten jeweils im

Volllastbetrieb, d.h. bei maximalem Durchsatz betrieben werden, wobei dann die Gesamtlast der Anlage bereits bei weniger als 100% ihrer Nominallast liegt, weil mindestens eine der NHa-Syntheseeinheiten abgeschaltet ist. Alternativ können dabei die mehreren NH3;-Syntheseeinheiten aber auch jeweils unab- hängig voneinander im Teillastbetrieb, d.h. bei vermindertem Durchsatz betrieben werden, so dass die

Gesamtlast der Anlage weiter reduziert ist. Es ist außerdem möglich, dass eine oder mehr als eine der mehreren NH;-Syntheseeinheiten im Volllastbetrieb, die übrigen der mehreren NH3;-Syntheseeinheiten im Teillastbetrieb betrieben werden.

[0076] Erfindungsgemäß bevorzugt das Einleiten nach der alternativen Betriebsweise (1), wenn Hz in geringer Menge verfügbar ist. Dabei kann die einzelne NHs-Syntheseeinheit im Volllastbetrieb, d.h. bei maximalem Durchsatz betrieben werden, wobei dann die Gesamtlast der Anlage bereits bei weniger als 100% ihrer Nominallast liegt, weil die übrigen der NHz-Syntheseeinheiten abgeschaltet sind. Alternativ kann dabei die einzelne NHz-Syntheseeinheit aber auch im Teillastbetrieb, d.h. bei vermindertem Durch- satz betrieben werden, so dass die Gesamtlast der Anlage noch weiter reduziert ist.

230424P00LU 13

[0077] Bevorzugt erfolgt im Verlauf des erfindungsgemäßen Verfahrens ein Wechsel von einer der al- LU103199 ternativen Betriebsweisen zu einer anderen der alternativen Betriebsweisen. Dieser Wechsel erfolgt be- vorzugt in Abhängigkeit von einem entsprechenden Wechsel der Verfügbarkeit von Ho.

[0078] Es können erfindungsgemäß insbesondere die folgenden neun Zustände der NHs-Syntheseein- heiten unterschieden werden: (0) in keine der NHs-Syntheseeinheiten wird Eduktgasstrom eingeleitet, weder als solcher noch auf- geteilt in unabhängige Teilströme; (la) der Eduktgasstrom wird als solcher in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, wel- che bei verringertem Durchsatz betrieben wird (Teillastbetrieb); (1b) der Eduktgasstrom wird als solcher in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, wel- che bei maximalem Durchsatz betrieben wird (Volllastbetrieb); (2a) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere, aber nicht alle der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet, welche jeweils unabhängig voneinander bei verringertem Durch- satz betrieben werden (Teillastbetrieb); (2b) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere, aber nicht alle der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet, von denen mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten bei verrin- gertem Durchsatz (Teillastbetrieb) und mindestens eine der NHa-Syntheseeinheiten bei maxima- lem Durchsatz (Volllastbetrieb) betrieben wird; (2c) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere, aber nicht alle der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet, welche jeweils bei maximalem Durchsatz betrieben werden (Voll- lastbetrieb); (3a) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, welche jeweils unabhängig voneinander bei verringertem Durchsatz betrieben werden (Teillastbetrieb); (3b) der der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilströme in alle der NH3-Syntheseeinhei- ten eingeleitet, von denen mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten bei verringertem Durch- satz (Teillastbetrieb) und alle übrigen der NH3-Syntheseeinheiten bei maximalem Durchsatz (Volllastbetrieb) betrieben wird; oder (3c) der Eduktgasstrom wird aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, welche jeweils bei maximalem Durchsatz betrieben werden (Volllastbetrieb). Bei die- sem Zustand wird die Nominallast der Anlage von 100% erreicht, d.h. die Gesamtlast entspricht der Nominallast.

[0079] In bevorzugten Ausführungsformen umfasst die erfindungsgemäße Anlage genau drei NH3;-Syn- theseeinheiten, welche in Abhängigkeit von der momentanen Verfügbarkeit von Hs, ausgedrückt in %

230424P00LU 14 bezogen auf die für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) mögliche bzw. erforderli- LU103199 che Menge an H; (=100%), in folgende Zustände versetzt werden:

Bevorzugte Ausführungsformen 3a oder 3b 3a oder 3b 3a oder 3b 3a oder 3b oder 2c 3a oder 3b oder 2b 3a oder 2a oder 2b 3a oder 2a oder 1b 3a oder 2a oder la

KA

[0080] Zur Verringerung der Gesamtlast der Anlage werden in Abhängigkeit von der momentanen Ver- fügbarkeit von H» erfindungsgemäß in bevorzugten Ausführungsformen [1] bis [16] ausgehend von 100% der Nominallast (3c) folgende Zustände nacheinander durchlaufen, wobei für den Übergang von einem Zustand zum nächsten Zustand (gemäß Tabelle oben) bevorzugt jeweils ein Schwellenwert Ssinkt festgelegt ist:

[1] (3c) => Ssinkt > (3b);

[2] (3C)-> Ssinkt -> (3b) > Ssinkt > (1a);

[3] (3C)-> Ssinkt -> (3b) -> Ssinkt -> (a);

[4] (3c) -> Ssinkt -> (3b) -> Ssinkt -> (3a) => Ssinkt -> (2b);

[5] (3c) -> Ssinkt -> (3b) -> Ssinkt -> (3a) => Ssinkt -> (la);

[6] (ec) -> Ssinkt -> (3b) -> Ssinkt -> (2b);

[7] (3c) > Ssinkt -> (3b) -> Ssinkt -> (2b) -> Ssinkt -> (la);

[8] (3c) => Ssinkt -> (3a);

[9] (3C)-> Ssinkt -> (3a) -> Ssinkt -> (22);

[10] (3c) -> Ssinkt -> (3a) -> Ssinkt -> (2a) -> Ssinkt -> (la);

[11] (3c) -> Ssink -> (3a) -> Ssinkt > (12);

230424P00LU 15

[12] (3c)-> Ssinkt -> Ga) -> Ssink > (2b); LU103199

[13] (3c) -> Ssinkt -> (3a) -> Ssinkt -> (2b) => Ssinkt > (la);

[14] (3e) -> Ssinkt -> (2b);

[15] (3c) -> Ssinkt => (2b) => Ssinkt => (1a); oder

[16] (3c) -> Ssinke -> (la).

[0081] Zum Zwecke der Beschreibung bedeutet das tiefgestellte Suffix "sinkt", dass der jeweilige

Schwellenwert für den Fall maßgeblich ist, bei dem die momentane Verfügbarkeit von H> gerade ab- nimmt, d.h. der zeitliche Verlauf der momentanen Verfügbarkeit von Hz eine negative Steigung hat.

[0082] Zur Erhöhung der der Gesamtlast der Anlage werden in Abhängigkeit von der momentanen Ver- fügbarkeit von H> erfindungsgemäß bevorzugt ausgehend von Zustand (la) die vorstehend genannten

Zustände nacheinander durchlaufen, allerdings in umgekehrter Reihenfolge. Die dafür maßgeblichen festgelegten Schwellenwerte können quantitativ dieselben Schwellenwerte sein wie zur Verringerung der Gesamtlast, sie können jedoch auch unabhängig voneinander darüber oder darunter liegen.

[0083] Zur Erhöhung der Gesamtlast der Anlage werden in Abhängigkeit von der momentanen Verfüg- barkeit von Hz erfindungsgemäß in bevorzugten Ausführungsformen [17] bis [32] ausgehend von einer verminderten Nominallast (z.B. (1a), (2b) oder (3a)) folgende Zustände nacheinander durchlaufen, wo- bei für den Übergang von einem Zustand zum nächsten Zustand (gemäß Tabelle oben) bevorzugt jeweils ein Schwellenwert S*“is festgelegt ist:

[17] (3b) -> Stig > (3c);

[18] (la) -> S®i8 _> (3b) -> Sei _> (3c);

[19] (3a) -> S®i8 _> (3b) -> Sei _> (3c);

[20] (2b) -> S“ist _> (3a) -> S“eist _> (3b) -> S*eist _> (3c);

[21] (la) -> Sig _> (3a) -> Set _> (3b) -> S“eis _> (3c);

[22] (2b) -> SEE _> (3b) -> S*eist _> (3c);

[23] (la) -> SS _> (2b) -> S“ist _> (3b) -> S*eist _> (3c);

[24] (3a) -> S*eist _> (3c);

[25] (2a) -> Sig _> (3a) -> Sig _> (3c);

[26] (la) -> S*ist _> (2a) -> Ssteist _> (3a) -> S*eist _> (3c);

[27] (la) -> S*eist _> (3a) -> S*eist _> (3c);

[28] (2b) -> S“eist _> (3a) -> Sweist _> (3c);

[29] (la) -> Sie _> (2b) -> S“eig _> (3a) -> Sseist _> (3c);

230424P00LU 16

[30] (2b) -> Stig _> (3c); LU103199

[31] (la)-> Se _> (2b) -> See _> (3c); oder

[32] (la) -> S*ist _> (3c).

[0084] Zum Zwecke der Beschreibung bedeutet das hochgestellte Suffix "steigt", dass der jeweilige

Schwellenwert für den Fall maßgeblich ist, bei dem die momentane Verfügbarkeit von H> gerade zu- nimmt, d.h. der zeitliche Verlauf der momentanen Verfügbarkeit von Hz eine positive Steigung hat.

[0085] In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (c) der

Eduktgasstrom - während eines ersten Zeitintervalls aufgeteilt in unabhängige Teilströme in alle der NH3-Synthe- seeinheiten eingeleitet, so dass in allen der NH3;-Syntheseeinheiten jeweils NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (3)); und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere der NHz-Syntheseeinheiten, aber nicht in alle der NH3-Syn- theseeinheiten eingeleitet, so dass in den mehreren der NHz-Syntheseeinheiten, aber nicht in allen der NH3;-Syntheseeinheiten jeweils NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (2)).

[0086] In diesem Fall ist während des zweiten Zeitintervalls die Verfügbarkeit von Hz bevorzugt gerin- ger als während des ersten Zeitintervalls.

[0087] In anderen bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Reihenfolge der beiden vorstehend ge- nannten Zeitintervalle genau umgekehrt. In diesem Fall ist dann während des zweiten Zeitintervalls die

Verfügbarkeit von Hs bevorzugt größer als während des ersten Zeitintervalls.

[0088] In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (c) der

Eduktgasstrom - während eines ersten Zeitintervalls aufgeteilt in unabhängige Teilströme in alle der NH3-Synthe- seeinheiten eingeleitet, so dass in allen der NHz-Syntheseeinheiten jeweils NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (3)); und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass nur in der einzelnen der NHz-Syn- theseeinheiten NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (1)).

[0089] In diesem Fall ist während des zweiten Zeitintervalls die Verfügbarkeit von H> bevorzugt gerin- ger als während des ersten Zeitintervalls.

[0090] In anderen bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Reihenfolge der beiden vorstehend ge- nannten Zeitintervalle genau umgekehrt. In diesem Fall ist während des zweiten Zeitintervalls die Ver- fügbarkeit von H; bevorzugt größer als während des ersten Zeitintervalls.

230424P00LU 17

[0091] In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens wird in Schritt (c) der LU103199

Eduktgasstrom - während eines ersten Zeitintervalls aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere der NHz-Syn- theseeinheiten, aber nicht in alle der NH3;-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in den mehreren der

NHz-Syntheseeinheiten, aber nicht in allen der NHz-Syntheseeinheiten jeweils NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (2)); und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass nur in der einzelnen der NHz-Syn- theseeinheiten NH; synthetisiert wird (alternative Betriebsweise (1)).

[0092] In diesem Fall ist während des zweiten Zeitintervalls die Verfügbarkeit von Hz bevorzugt gerin- ger als während des ersten Zeitintervalls.

[0093] In anderen bevorzugten Ausführungsformen erfolgt die Reihenfolge der beiden vorstehend ge- nannten Zeitintervalle genau umgekehrt. In diesem Fall ist während des zweiten Zeitintervalls die Ver- fügbarkeit von H; bevorzugt größer als während des ersten Zeitintervalls.

[0094] Bevorzugt umfassen das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall jeweils unabhängig von- einander mindestens 15 Minuten, bevorzugter mindestens 30 Minuten, noch bevorzugter mindestens 45

Minuten, am bevorzugtesten mindestens 1 Stunde. Bevorzugt umfassen das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall jeweils unabhängig voneinander höchstens 24 Stunden, bevorzugter höchstens 18

Stunden, noch bevorzugter höchstens 12 Stunden, am bevorzugtesten höchstens 6 Stunden.

[0095] In bevorzugten Ausführungsformen umfasst Schritt (c) die Teilschritte: (cı) Ermitteln der momentan verfügbaren Menge an Hz; (c2) Vergleichen der ermittelten momentan verfügbaren Menge an H> mit einem festgelegten Schwel- lenwert für die Menge an H» (z.B. Schwellenwert Asina bei Abnahme der momentanen Verfügbar- keit von Ha bzw. Schwellenwert AS*& bei Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von Ha).

[0096] Das Ermitteln der momentan verfügbaren Menge an H> in Teilschritt (cı) umfasst bevorzugt die

Bestimmung der momentan verfügbaren Menge an Hz als solche, und/oder die Bestimmung der mo- mentan verfügbaren Menge an elektrischem Strom, und/oder die Bestimmung der momentan verfügba- ren Menge an erneuerbarer Energie. Dabei können auch Vorhersagen berücksichtigt werden, beispiels- weise Vorhersagen zum Tag-Nacht-Zyklus, oder Wettervorhersagen, welche den erwarteten Nieder- schlag, den erwarteten Wind und/oder die erwarteten Sonnenstunden prognostizieren.

[0097] Anhand des Vergleichs der ermittelten momentan verfügbaren Menge an H> mit dem festgeleg- ten Schwellenwert für die Menge an H (z.B. Schwellenwert Ain: bei Abnahme der momentanen Ver- fügbarkeit von Ha bzw. Schwellenwert A®“ist bei Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz) in

230424P00LU 18

Teilschritt (c:) wird dann bevorzugt das Verfahren gesteuert, insbesondere das Aufteilen des Edukt- LU103199 gasstroms auf zwei oder mehr Teilströme, sowie das Einleiten des Eduktgasstroms als solchen oder aufgeteilt in Teilströme in eine einzelne, in mehrere oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten.

[0098] In bevorzugten Ausführungsformen umfasst Schritt (c) den Teilschritt: (ca) Ermitteln der zeitlichen Veränderung der momentan verfügbaren Menge an Hz, d.h. ob die momen- tan verfügbare Menge an Hz gerade abnimmt oder zunimmt.

[0099] In bevorzugten Ausführungsformen sind in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert

Bsinke sowie ein Schwellenwert B°*'& festgelegt; wobei - zunächst der Eduktgasstrom auf unabhängige Teilströme aufgeteilt wird und die Teilströme in meh- rere oder in alle der NH3-Syntheseeinheiten eingeleitet werden; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Bin der Edukt- gasstrom als solcher in eine einzelne der NH3;-Syntheseeinheiten eingeleitet wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H2 und Überschreiten des

Schwellenwerts B“*& der Eduktgasstrom auf unabhängige Teilströme aufgeteilt wird und die Teil- strôme in mehrere oder in alle der NHa-Syntheseeinheiten eingeleitet werden.

[0100] Bevorzugt sind die Schwellenwerte Bsing und B““ist voneinander verschieden. In bevorzugten

Ausführungsformen gilt Ben > B““8, In anderen bevorzugten Ausführungsformen gilt Bsinkt < BS®i8t,

[0101] Bevorzugt umfasst die erfindungsgemäße Anlage n NHz-Syntheseeinheiten, von denen jede

NHz-Syntheseeinheit bei maximalem Durchsatz (Volllastbetrieb) ausgelegt ist für 1/n der Nominallast der Anlage, mit n = 2, 3, 4, 5 oder 6, bevorzugter 2 oder 3, noch bevorzugter 3. Bevorzugt können die n

NHz-Syntheseeinheiten jeweils unabhängig voneinander durch Verringerung des individuellen Durch- satzes gedrosselt werden (Teillastbetrieb), wobei bevorzugt die individuelle Teillast stufenlos bis auf etwa 30% des maximal möglichen Durchsatzes vermindert werden kann (Drosselung), ohne dass die

Synthese von NH; aus Hz und N> zum Erliegen kommt.

[0102] Wird keine der n NHz-Syntheseeinheiten vorübergehend abgeschaltet, sondern werden alle n

NHz-Syntheseeinheiten mit in unabhängige Teilströme aufgeteiltem Eduktgasstrom beaufschlagt, so be- trägt die minimal mögliche Gesamtlast der Anlage bei dieser Betriebsweise (d.h. ohne Abschaltung zu- mindest einer der NHz-Syntheseeinheiten) bevorzugt 30% der Nominallast der Anlage (alle NHz-Syn- theseeinheiten sind dann im Teillastbetrieb auf einen individuellen Durchsatz von 30% des maximal moglichen Durchsatzes gedrosselt).

[0103] Innerhalb dieser Betriebsweise (alternative Betriebsweise (3)) kann durch Drosselung des indi- viduellen Durchsatzes auf einer, mehrerer oder aller der n NHs-Syntheseeinheiten jede Verringerung der momentanen Verfügbarkeit von Hz aufgefangen werden im Bereich zwischen

230424P00LU 19 - der maximal möglichen Gesamtlast der Anlage (100% der Nominallast der Anlage), und LU103199 - der bei dieser Betriebsweise minimal möglichen Gesamtlast der Anlage, d.h. ohne Abschaltung von zumindest einer der NH3;-Syntheseeinheiten (z.B. 30% der Nominallast der Anlage), ohne dass es zu einer vorübergehenden Abschaltung einer oder mehrerer NHz-Syntheseeinheiten kom- men muss.

[0104] Innerhalb dieser Betriebsweise (alternative Betriebsweise (3)) ist ausgehend vom Volllastbe- trieb (100% der Nominallast der Anlage) für den Beginn der Drosselung des Durchsatzes (Übergang von Zustand (3c) zu Zustand (3b) bzw. Zustand (3a)) bevorzugt ein erster Schwellenwert für die mo- mentane Verfügbarkeit an Hz festgesetzt, bevorzugt die für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) mögliche bzw. erforderliche Menge an H». Wird dieser erste Schwellenwert unterschritten, steht also die für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) mögliche bzw. erforderliche

Menge an H> momentan nicht mehr zur Verfügung, so wird zunächst der individuelle Durchsatz auf wenigstens einer der NHs-Syntheseeinheiten gedrosselt, bevorzugt gleichmäßig auf allen der NHz-Syn- theseeinheiten gleichzeitig. Die Betriebsweise als solche (alternative Betriebsweise (3)) bleibt jedoch zunächst grundsätzlich erhalten, die Veränderung besteht in der individuellen Drosselung des Durchsat- zes für individuelle NH;-Syntheseeinheiten (Übergang von Zustand (3c) zu Zustand (3b) bzw. Zustand (3a)).

[0105] Sinkt die momentane Verfügbarkeit von Hz jedoch weiter ab, d.h. unter die mit Hilfe von Dros- selung erreichbare minimal mögliche Gesamtlast der Anlage fiir diese Betriebsweise (alternative Be- tricbsweise (3), z.B. 30% der Nominallast der Anlage), so können nicht mehr alle NH3-Syntheseeinhei- ten mit in unabhängige Teilstrome aufgeteiltem Eduktgasstrom beaufschlagt werden; vielmehr ist dann das vorübergehende Abschalten mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten erforderlich (alternative

Betriebsweise (2)), ggf. das vorübergehende Abschalten aller NHz-Syntheseeinheiten bis auf eine ein- zige NH3-Syntheseeinheit (alternative Betriebsweise (1)). Dies hängt damit zusammen, dass die Dros- selung einer individuellen NHz-Syntheseeinheit nicht beliebig weit möglich ist, sondern bevorzugt bei einer Drosselung bis auf etwa 30% des maximal möglichen Durchsatzes eine Grenze erreicht ist, welche nicht weiter unterschritten werden kann. Es erfolgt dann also bevorzugt ein Wechsel der Betriebsweise, und zwar ausgehend von alternativer Betriebsweise (3) entweder zu alternativer Betriebsweise (2) oder direkt zu alternativer Betriebsweise (1).

[0106] Ausgehend von der alternativen Betriebsweise (3), ggf. unter Ausschôpfung aller Möglichkeiten der Drosselung des individuellen Durchsatzes, ist für den Übergang zur alternativen Betriebsweise (2) oder zur alternativen Betriebsweise (1) bevorzugt ein zweiter Schwellenwert für die momentane Ver- fügbarkeit an Hz festgesetzt, bevorzugt die Menge an Ha, bei welcher für alternative Betriebsweise (3) gerade noch eine Beaufschlagung aller NHz-Syntheseeinheiten bei Drosselung möglich ist (z.B. 30% der Nominallast der Anlage).

230424P00LU 20

[0107] Werden alle NHz-Syntheseeinheiten bis auf eine einzige NHs-Syntheseeinheit, d.h. n-1 NH3- LU103199

Syntheseeinheiten, vorübergehend abgeschaltet, so dass nur noch eine einzige NHz-Syntheseeinheit mit dem Eduktgasstrom als solchem beaufschlagt wird (alternative Betriebsweise (1)), so beträgt die mini- mal mögliche Gesamtlast der Anlage für dieses Beispiel 30%/n (die einzige nicht abgeschaltete NHz-

Syntheseeinheit trägt nur mit 1/n zur möglichen maximalen Gesamtlast der Anlage bei und ist zusätzlich auf einen individuellen Durchsatz von z.B. 30% ihres maximal möglichen Durchsatzes gedrosselt). Für drei NH3;-Syntheseeinheitn (n=3) beträgt die für diese Betriebsweise (alternative Betriebsweise (1)) mi- nimal mögliche Gesamtlast der Anlage dann bevorzugt 10% ihrer Nominallast.

[0108] Das vorübergehende Abschalten mindestens einer NHz-Syntheseeinheit (alternative Betriebs- weise (2)) oder aller bis auf eine NHs-Syntheseeinheit (alternative Betriebsweise (1)) ist daher insbe- sondere dann relevant, wenn die momentane Verfügbarkeit von Hz unter den zweiten Schwellenwert sinkt, bis zu welchem bei alternativer Betriebsweise (3) noch eine Beaufschlagung aller NHz-Synthe- seeinheiten bei Drosselung möglich ist, z.B. 30% der Nominallast der Anlage.

[0109] In bevorzugten Ausführungsformen beträgt dieser vorstehend genannte zweite Schwellenwert (z.B. Schwellenwert Bin) 20+15%, bevorzugter 20+10%, noch bevorzugter 20+5%, am bevorzugtesten 20% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) maximal möglichen Menge an Ha.

Die für einen Volllastbetrieb mögliche bzw. erforderliche Menge an Hz ist durch die Auslegung der An- lage begrenzt, wodurch sich ein Maximalwert ergibt.

[0110] Die Synthese von NH; aus Hz und N: ist exotherm, d.h. die NH3-Syntheseeinheiten wärmen sich infolge der Synthese auf, sofern sie (noch) nicht ihre jeweilige übliche Betriebstemperatur erreicht ha- ben, bei welcher Nachfluss von Wärme (Prozesswärme) infolge der Synthese und Abfluss von Wärme miteinander im Gleichgewicht stehen. Übliche Katalysatoren für das Haber-Bosch Verfahren erfordern jedoch eine Mindesttemperatur (Anspringtemperatur), um katalytisch wirksam zu sein. Ist diese Tem- peratur erreicht, so findet Synthese statt und die NH3;-Syntheseeinheit wärmt sich selber weiter auf.

[0111] Erfindungsgemäß werden insbesondere folgende Temperaturen bzw. Temperaturbereiche unter- schieden, welche für jede der NH3-Syntheseeinheiten unabhängig sind: (i) Temperaturen unterhalb der Anspringtemperatur: wird bei solchen Temperaturen der Edukt- gasstrom oder ein Teilstrom davon in eine NHs-Syntheseeinheit eingeleitet, so findet praktisch noch keine Synthese von NH; aus Hz und N; statt; (ii) Anspringtemperatur: bei dieser Temperatur springt die Synthese von NH; aus Hz und N3 an und wärmt die NHz-Syntheseeinheit anschließend infolge der gebildeten Reaktionswärme (Prozess- wärme) auf; typische Anspringtemperaturen können z.B. im Bereich von ca. 300-350°C liegen, aber auch darunter oder darüber; und (iii) übliche Betriebstemperatur: bei dieser Temperatur stehen bei maximal möglichem Durchsatz (Volllastbetrieb) Nachfluss von Wärme infolge der Synthese und Abfluss von Wärme miteinander

230424P00LU 21 im Gleichgewicht; typische üblicher Betriebstemperaturen können z.B. im Bereich von ca. 420- LU103199 500°C liegen, aber auch darunter oder darüber.

[0112] Sofern nicht ausdrücklich etwas anderes angegeben ist, werden die Temperaturen im Innern der

NHz-Syntheseeinheiten gemessen, bevorzugt durch geeignete Thermoelemente. Die Temperatur wird bevorzugt an einer Stelle oder an mehreren Stellen gemessen (als Mittelwert), welche für den thermi- schen Zustand der jeweiligen NHz-Syntheseeinrichtung aussagekräftig ist, bevorzugt im Zentrum der jeweiligen NHz-Syntheseeinrichtung.

[0113] Die jeweilige Anspringtemperatur und übliche Betriebstemperatur richten sich nach Art und Al- ter des eingesetzten Katalysators und weiteren Faktoren, wie z.B. dem Aufbau der NHs-Syntheseeinheit, ihrer Isolierung, etc. und können für eine gegebenen NHz-Syntheseinheit durch übliche Routineversuche ermittelt werden. Da die NHz-Syntheseeinheiten bevorzugt im Wesentlichen den gleichen Aufbau ha- ben, haben sie bevorzugt auch im Wesentlichen die gleiche Anspringtemperatur sowie übliche Betriebs- temperatur.

[0114] Die Vorteile des erfindungsgemäßen Verfahrens und der erfindungsgemäßen Anlage kommen insbesondere im Temperaturbereich zwischen der Anspringtemperatur und der üblichen Betriebstempe- ratur zu Tragen. Stehen die NH3;-Syntheseeinheiten untereinander im Wärmeaustausch, so können auch

Temperaturen unterhalb der Anspringtemperatur relevant sein.

[0115] Bei drei NHa-Syntheseeinheiten werden in erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen die folgenden, unmittelbar aufeinander folgenden Zeitintervalle #1, #2 und #3 nacheinander durchlau- fen, um einen revolvierenden Betrieb zu verwirklichen: a | Suter | ome | ee

USW.

[0116] In bevorzugten Ausführungsformen wird mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten dauerhaft auf einer Temperatur oberhalb ihrer Anspringtemperatur gehalten. Somit wird vermieden, dass die je- weilige Temperatur in allen NHz-Syntheseeinheiten gleichzeitig unterhalb die jeweilige Anspringtem- peratur sinkt, welche für die jeweilige NH3-Syntheseeinheit maßgeblich ist. Sonst wäre es nämlich nicht mehr möglich, ohne die externe Zufuhr von Wärme, z.B. durch eine Heizung, die Synthese von NH; aus

Hz und N> zu starten.

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[0117] Erfindungsgemäß wird das Verfahren bevorzugt so gesteuert oder geregelt, dass zu jedem Zeit- LU103199 punkt mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten, bevorzugt mehrere der NHs-Syntheseeinheiten un- abhängig voneinander, bevorzugter alle NHs-Syntheseeinheiten unabhängig voneinander eine Tempera- tur oberhalb ihrer jeweiligen Anspringtemperatur hat bzw. haben.

[0118] Die geeignete Verfahrensführung, insbesondere der Zeitpunkt für den revolvierenden Wechsel von einem Betriebszustand in den nächsten Betriebszustand, richtet sich u.a. nach der Gesamtanzahl der

NHz-Syntheseeinheiten, der relativen Temperaturdifferenz AT zwischen der Betriebstemperatur bei

Volllastbetrieb (Tg) und der Anspringtemperatur (TA) (d.h. AT = Tg - TA), der Autheizrate bei Volllast- betrieb, der Aufheizrate bei Teillastbetrieb, und der Abkühlrate.

[0119] Es ist erfindungsgemäß nicht immer zwingend erforderlich, dauerhaft und kontinuierlich Edu- ktgasstrom als solchen oder aufgeteilt in Teilströme in mindestens eine der NHs-Syntehseeinheiten ein- zuleiten. Entsprechend ist es auch nicht immer zwingend erforderlich, dass in mindestens einer der NHz-

Syntheseeinheiten dauerhaft und kontinuierlich NH3 aus Hz und N° synthetisiert und auf diese Weise

Reaktionswärme erzeugt wird. Vielmehr ist es erfindungsgemäß durchaus möglich, dass der Edukt- gasstrom vorübergehend vollständig unterbrochen wird. Dies ist erfindungsgemäß dann bevorzugt, wenn mindestens eine der NHs-Syntehseeinheiten eine Temperatur hat, welche deutlich oberhalb ihrer

Anspringtemperatur liegt, so dass es akzeptabel ist, den Eduktgasstrom vorübergehend vollständig zu unterbrechen, wodurch diese NHz-Syntehseeinheit noch etwas abkiihlt. Wichtig ist dabei nur und erfin- dungsgemäß bevorzugt, dass mit dem Einleiten des Eduktgasstroms oder eines Teilstroms davon wieder begonnen wird, bevor die Temperatur dieser NHz-Syntehseeinheit unterhalb ihrer Anspringtemperatur sinkt (und sofern es nicht stattdessen eine andere NHa-Syntheseeinheit gibt, deren Temperatur oberhalb deren Anspringtemperatur liegt).

[0120] In bevorzugten Ausführungsformen wird der Eduktgasstrom jedoch nicht vorübergehend voll- ständig unterbrochen, d.h. zu jeder Zeit wird der Eduktgasstrom entweder als solcher in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet oder aufgeteilt in mehrere Teilstrôme in mehrere oder alle der

NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet.

[0121] Bei drei NHa-Syntheseeinheiten werden in erfindungsgemäß bevorzugten Ausführungsformen die folgenden, unmittelbar aufeinander folgenden Zeitintervalle #1, #2 und #3 nacheinander durchlau- fen, um einen revolvierenden Betrieb zu verwirklichen, wobei in jeder der drei NH3;-Syntheseeinheiten die Temperatur jeweils oberhalb der jeweiligen Anspringtemperatur gehalten wird:

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S] ow] Toei [Se] To usw.

[0122] Dabei bedeuten: "1" = heizt auf "|" = kühlt ab "T4 = jeweilige Anspringtemperatur "Tg" = jeweilige Betriebstemperatur bei Volllastbetrieb "Ti" = momentane Temperatur in der ersten Syntheseeinheit "T2" = momentane Temperatur in der zweiten Syntheseeinheit

T3" = momentane Temperatur in der dritten Syntheseeinheit.

[0123] Eine in Abbildung 2 schematisch illustrierte, erfindungsgemäß bevorzugte Anlage ist zur Durch- führung eines solchen revolvierenden Betriebs besonders geeignet.

[0124] Bevorzugt sind dazu mehrere NHs-Syntheseeinheiten, bevorzugt genau zwei NHa-Syntheseein- heiten, bevorzugter genau drei NHz-Syntheseeinheiten, in einem gemeinsamen Druckbehälter angeord- net. Bevorzugt stehen die mehreren NHz-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch. Bevor- zugt hat der gemeinsame Druckbehälter eine im Wesentlichen kreisrunde Querschnittsfläche und damit eine im Wesentlichen zylindrische Form. Bevorzugt ist der Eduktgasstrom in axialer Richtung in den

Druckbehälter einleitbar, wobei ein gezieltes Einleiten in eine einzelne, in mehrere oder in alle der NH3-

Syntheseeinheiten möglich ist. Bevorzugt ist der Innenraum des gemeinsamen Druckbehälters in meh- rere Zylindersektoren unterteilt, welche bevorzugt im Wesentlichen die gleiche Form und Größe haben.

Bevorzugt ist in jedem der Zylindersektoren jeweils eine der NHs-Syntheseeinheiten angeordnet. Die

Anzahl der Zylindersektoren entspricht somit bevorzugt der Anzahl der NHz-Syntheseeinheiten in dem gemeinsamen Druckbehilter.

[0125] Die Zylindersektoren sind bevorzugt durch Wandungen begrenzt, welche die NHs-Syntheseein- heiten voneinander abgrenzen. Bevorzugt sind diese Wandungen im Wesentlichen gasdicht. Bevorzugt kann durch diese Wandungen hindurch Wärme von einer NHz-Syntheseeinheit in eine benachbarte NHs-

Syntheseeinheit strömen, wodurch der bevorzugte Wärmeaustausch der NHs-Syntheseeinheiten unter- einander ermöglicht wird.

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[0126] Im Falle von genau zwei NH3;-Syntheseeinheiten ist der Innenraum des gemeinsamen Druckbe- LU103199 hälters demnach bevorzugt in zwei Jeweils bevorzugt im Wesentlichen gleich große halbrunde Zylinder- hälften (Zylindersektoren) unterteilt, welche jeweils einen Winkel von 180° beschreiben und welche sich jeweils über die gesamte Länge des Innenraums des gemeinsamen Druckbehälters erstrecken. Die

Grenze zwischen den beiden halbrunden Zylinderhälften verläuft als Durchmesser der bevorzugt kreis- runden Querschnittsfläche durch deren Mittelpunkt (Zylindersektor mit einem Winkel von 180°).

[0127] Im Falle von genau drei NH3;-Syntheseeinheiten ist der Innenraum des gemeinsamen Druckbe- hälters demnach bevorzugt in drei jeweils bevorzugt im Wesentlichen gleich große Zylinderdrittel (Zy- lindersektoren) unterteilt, welche jeweils einen Winkel von 120° beschreiben und welche sich jeweils über die gesamte Länge des Innenraums des gemeinsamen Druckbehälters bzw. des zylindrischen Teils des gemeinsamen Druckbehälters erstrecken. Die Grenze zwischen den drei Zylinderdritteln verläuft als dreistrahliger Stern in der kreisrunden Querschnittsfläche durch deren Mittelpunkt (Zylindersektor mit einem Winkel von 120°).

[0128] Im Falle von genau vier NH3;-Syntheseeinheiten ist der Innenraum des gemeinsamen Druckbe- hälters demnach bevorzugt in vier jeweils bevorzugt im Wesentlichen gleich große Zylinderviertel (Zy- lindersektoren) unterteilt, welche jeweils einen Winkel von 90° beschreiben und welche sich jeweils über die gesamte Länge des Innenraums des gemeinsamen Druckbehälters bzw. des zylindrischen Teils des gemeinsamen Druckbehälters erstrecken. Die Grenze zwischen den vier Zylindervierteln verläuft als vierstrahliger Stern in der kreisrunden Querschnittsfläche durch deren Mittelpunkt (Zylindersektor mit einem Winkel von 90°).

[0129] In bevorzugten Ausführungsformen ist jede der NH3:-Syntheseeinheiten unabhängig voneinan- der durch einen maximal möglichen Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms gekennzeichnet und entweder bei Volllast oder bei Teillast betreibbar, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des

Teilstroms davon im Vergleich zu dem maximal möglichen Durchsatz - bei Volllast unvermindert ist und - bei Teillast vermindert ist.

[0130] In bevorzugten Ausführungsformen sind in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert

Csinke sowie ein Schwellenwert C°*i& festgelegt, wobei - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für diese mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser min- destens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit unvermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Volllastbetrieb); und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz und

Unterschreiten des Schwellenwerts Cin der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms da- von, welcher in diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird

230424P00LU 25 im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NH3-Syntheseeinhei- LU103199 ten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem

Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); oder - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für diese mindestens eine der NH3;-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser min- destens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teil- lastbetrieb); und wobei im Falle einer Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H2 und Über- schreiten des Schwellenwerts CS der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHa-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in

Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit unvermindertem Durchsatz

NH; synthetisiert wird (Volllastbetrieb).

[0131] Bevorzugt sind die Schwellenwerte Cine und CS voneinander verschieden. In bevorzugten

Ausführungsformen gilt Csimx > C“8, In anderen bevorzugten Ausführungsformen gilt Csinkt < CS®ist,

[0132] Je nach alternativer Betriebsweise (1), (2) oder (3) ist diese mindestens eine der NHs-Synthe- seeinheiten, welche vom Volllastbetrieb in den Teillastbetrieb wechselt, - die einzige beaufschlagte NH3-Syntheseinheit (alternative Betriebsweise (1)), oder - eine von mehreren aber nicht allen beaufschlagten NHz-Syntheseeinheiten (alternative betriebsweise (2)), oder - eine von allen beaufschlagten NHz-Syntheseeinheiten (alternative Betriebsweise (3)).

[0133] Der vorstehend genannte Schwellenwert Csina bzw. C8" ist dann erfindungsgemäß bevorzugt maßgeblich für den Übergang dieser mindestens einen der NH3-Syntheseeinheiten vom Volllastbetrieb in den Teillastbetrieb, d.h. für den Übergang folgender Zustände bei abnehmender momentaner Verfüg- barkeit von Ha: - bei alternativer Betriebsweise (1): - (1b) -> Csinkt -> (la); - bei alternativer Betriebsweise (2): - (20) -> Csinkt => (2b); - (2Cc) -> Csinkt -> (2a); oder - (2b) -> Csinkt > (2a); - bei alternativer Betriebsweise (3): - (30) -> Caine -> (3b);

230424P00LU 26 - (3e) -> Cyne > (3); oder LU103199 - (3b) -> Csinkt -> (3a).

[0134] In bevorzugten Ausführungsformen wird unterhalb der Schwellenwerte (z.B. unterhalb der

Schwellenwerte Csinx und C**#¢) der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher aufgeteilt in unabhängige

Teilstrôme in mehrere der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, jeweils unabhängig voneinander ver- mindert im Vergleich zum jeweils maximal möglichen Durchsatz für die mehreren der NHz-Synthe- seeinheiten, so dass in Schritt (d) in den mehreren der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durch- satz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0135] In bevorzugten Ausführungsformen wird unterhalb der Schwellenwerte (z.B. unterhalb der

Schwellenwert Cenk und C8) der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher aufgeteilt in unabhängige

Teilströme in alle der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, jeweils unabhängig voneinander vermin- dert im Vergleich zum jeweils maximal möglichen Durchsatz für alle der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in allen NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0136] In bevorzugten Ausführungsformen sind in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert

Dyin sOWie ein Schwellenwert Ds festgelegt; wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NH3:-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit an Hz und Unterschreiten des Schwel- lenwerts Dsinx der Eduktgasstrom für mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NH3;-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHs-Syntheseein- heiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für mindestens eine der NH3;-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NH3-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevor- zugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHa-Syntheseeinheiten NH; syn- thetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H> und Über- schreiten des Schwellenwerts D““ig der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NH3-Syntheseeinheiten

NHz synthetisiert wird.

[0137] Bevorzugt sind die Schwellenwerte Dyin und D**& voneinander verschieden. In bevorzugten

Ausführungsformen gilt Dsina > DS“, In anderen bevorzugten Ausführungsformen gilt Dine < Diet,

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[0138] In bevorzugten Ausführungsformen betragen diese vorstehend genannten Schwellenwerte Dyin LU103199 und D**i& unabhängig voneinander 67+15%, bevorzugter 67+10%, noch bevorzugter 67+5%, am bevor- zugtesten 67% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) maximal möglichen

Menge an Hs.

[0139] In anderen bevorzugten Ausfithrungsformen betragen diese vorstehend genannten Schwellen- werte Dsinn und D8 unabhängig voneinander 50+15%, bevorzugter 50+10%, noch bevorzugter 50+5%, am bevorzugtesten 50% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) ma- ximal möglichen Menge an Ho.

[0140] In weiteren bevorzugten Ausführungsformen betragen diese vorstehend genannten Schwellen- werte Dn und DS“ unabhängig voneinander 20+15%, bevorzugter 20+10%, noch bevorzugter 20+5%, am bevorzugtesten 20% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) ma- ximal möglichen Menge an Ho.

[0141] In bevorzugten Ausführungsformen sind in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert

Dyin sOWie ein Schwellenwert Ds festgelegt; wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NH3:-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit an Hz und Unterschreiten des Schwel- lenwerts Dsin« der Eduktgasstrom für mehrere der NH3;-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den mehreren der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NH3-Syntheseeinheiten unter- brochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für mehrere der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in

Schritt (d) in den mehreren der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHz-Syntheseeinheiten unter- brochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz; und Überschreiten des Schwellenwerts Ds“ der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-

Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHz-Syntheseeinheiten NH; syn- thetisiert wird.

[0142] In bevorzugten Ausführungsformen sind in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert

Dyin sOWie ein Schwellenwert Ds festgelegt; wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und

230424P00LU 28 wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit an H> und Unterschreiten des Schwel- LU103199 lenwerts Dsina der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in

Schritt (d) in den allen übrigen der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für alle bis auf eine der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in allen bis auf eine der NH4-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H2 und Überschreiten des Schwellenwerts

D*ist der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilströme in alle der NH3-Syntheseeinheiten ge- leitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

[0143] In bevorzugten Ausführungsformen wird unterhalb des Schwellenwerts (z.B. des Schwellen- werts Dank) der Eduktgasstrom für mehrere der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen, so dass in Schritt (d) in den mehreren NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird. Bevorzugt betragen dann die vorstehend genannten Schwellenwerte (z.B. die Schwellenwerte Dsinx und D8") unabhängig voneinander 20+15%, bevorzugter 20+10%, noch bevorzugter 20+5%, am bevorzugtesten 20% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) maximal möglichen Menge an Ha.

[0144] In bevorzugten Ausführungsformen wird unterhalb des Schwellenwerts (z.B. Asinkt, A, Bsinkts

BSG Cginke, C8, Dank oder D““i8) der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NH;-Synthe- seeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten NH; syntheti- siert wird; und wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird. Be- vorzugt betragen dann die vorstehend genannten Schwellenwerte (z.B. die Schwellenwert Dsinx und

Dis) unabhängig voneinander 20+15%, bevorzugter 20+10%, noch bevorzugter 20+5%, am bevorzug- testen 20% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) maximal möglichen Menge an Ha.

[0145] In bevorzugten Ausfithrungsformen der wird Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal môg- lichen Durchsatz für die einzelne der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der

NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0146] In bevorzugten Ausführungsformen wird unterhalb des Schwellenwerts (z.B. z.B. Asinkt, ASCE,

Beinkt, B®, Caine, CCS, Dsina oder D““i8) der Eduktgasstrom für alle der NHs-Syntheseeinheiten unter- brochen, so dass in Schritt (d) in keiner der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

[0147] In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgeméfen Verfahrens ist mindestens eines der vorstehend genannten Paare von Schwellenwerten z.B. Asina und AS°8, Bink und Bs, Cg und CS6ist,

230424P00LU 29 oder Dyin und D““is für die Menge an H> festgelegt und die Steuerung des erfindungsgemäßen Verfah- LU103199 rens erfolgt anhand dieser beiden Schwellenwerte, welche bevorzugt jeweils unabhängig voneinander (i) 20+15%, bevorzugter 20+10%, noch bevorzugter 20+5%, am bevorzugtesten 20%; (ii) 25+15%, bevorzugter 25+10%, noch bevorzugter 25+5%, am bevorzugtesten 25%; (iii) 33+15%, bevorzugter 33+10%, noch bevorzugter 33+5%, am bevorzugtesten 33%: (iv) 50+15%, bevorzugter 50+10%, noch bevorzugter 50+5%, am bevorzugtesten 50%; oder (v) 67+15%, bevorzugter 67+10%, noch bevorzugter 67+5%, am bevorzugtesten 67% der für einen Volllastbetrieb (100% der Nominallast der Anlage) maximal möglichen Menge an Hz be- tragen.

[0148] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für mindestens eine andere der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen anderen der NH3;-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die mindestens eine andere der NH;-Syntheseeinheiten abkühlt; - wird während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, Pro- zesswärme aus der mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten in die mindestens eine andere der

NHz-Syntheseeinheiten überführt, wodurch die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten erwärmt wird; und - wird während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der

Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in die mindestens eine der NHs-Syntheseeinhei- ten sowie in die mindestens eine andere der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten sowie in der mindestens einen anderen der NHz-

Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

[0149] In bevorzugten Ausführungsformen endet das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der mindestens einen anderen der NH3;-Syntheseeinheiten einen festge- legten ersten Schwellenwert unterschreitet; und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeit- intervall beginnt, sobald die Temperatur der mindestens einen anderen der NHz-Syntheseeinheiten einen festgelegten zweiten Schwellenwert überschreitet.

[0150] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH;

230424P00LU 30 synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3-Syntheseeinheiten unterbro- LU103199 chen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; syntheti- siert wird, wodurch die allen übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten abkühlen; - wird während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, Pro- zesswärme aus der einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten in die allen übrigen der NHz-Syntheseein- heiten überführt, wodurch die allen übrigen der NH3-Syntheseeinheiten erwärmt werden; und - wird während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der

Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in die einzelne der NHs-Syntheseeinheiten so- wie in die allen übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten sowie in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

[0151] In bevorzugten Ausführungsformen endet das erste Zeitintervall und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten einen festgelegten ersten

Schwellenwert unterschreitet (z.B. einen Schwellenwert E); und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten einen festgelegten zweiten Schwellenwert (z.B. einen Schwellenwert F) überschreitet.

[0152] In bevorzugten Ausführungsformen werden die mehreren parallel geschalteten NHz-Synthe- seeinheiten revolvierend betrieben.

[0153] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz-Syntheseeinheiten unterbro- chen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; syntheti- siert wird, wodurch die allen übrigen der NH3-Syntheseeinheiten abkühlen; und - wird während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, der

Eduktgasstrom als solcher in eine andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, so dass in

Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird, wodurch die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHz-

Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NH3;-Syntheseeinhei- ten abkühlen.

[0154] Bevorzugt wird während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitin- tervall folgt, der Eduktgasstrom als solcher in eine weitere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten einge- leitet, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird, wodurch die weitere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wobei der Eduktgasstrom für

230424P00LU 31 alle übrigen der NH;-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen LU103199 der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Synthe- seeinheiten abkühlen.

[0155] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während des ersten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal mögli- chen Durchsatz für die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - wird während des zweiten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maxi- mal möglichen Durchsatz für die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - wird ggf. während des dritten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die weitere einzelne der NH3-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die weitere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthe- tisiert wird (Teillastbetrieb).

[0156] Bevorzugt werden das erste Zeitintervall, das zweite Zeitintervall und ggf. das dritte Zeitinter- vall so gewählt, dass die Temperatur in keiner der NHs-Syntheseeinheiten unter die minimale Anspring- temperatur für die Synthese von NH; aus H; und N; sinkt.

[0157] Bevorzugt sind dabei die NH3-Syntheseeinheiten in einem gemeinsamen Druckbehälter ange- ordnet.

[0158] Bevorzugt werden dabei die NH3;-Syntheseeinheiten getrennt zeitlich nacheinander gleichmäßig von dem Eduktgasstrom als solchem angeströmt.

[0159] Bevorzugt stehen dabei die NH3;-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch, so dass - während des ersten Zeitintervalls von der einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt; und/oder - während des zweiten Zeitintervalls von der anderen einzelnen der NH3;-Syntheseeinheiten ein Wär- mestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt; und/oder - ggf. während des dritten Zeitintervalls von der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten ein

Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten strömt.

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[0160] In bevorzugten Ausführungsformen umfassen die mehreren NHz-Syntheseeinheiten eine erste LU103199

NHz-Syntheseeinheit und eine zweite NH3;-Syntheseeinheit; wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NHz-Syntheseeinheit unterbro- chen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NH3:-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, der Edu- ktgasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der zwei- ten NH;-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0161] Bevorzugt wird während des ersten Zeitintervalls sowie während des zweiten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

[0162] Bevorzugt wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teil- strom davon in die zweite NH3-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHz-

Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

[0163] Bevorzugt wird dabei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal mög- lichen Durchsatz für die zweite NHz-Syntheseeinheit, so dass in der zweiten NHs-Syntheseeinheit mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0164] Bevorzugt wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teil- strom davon in die erste NHs-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syn- theseeinheit NH; synthetisiert wird.

[0165] Bevorzugt wird dabei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHs-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal mögli- chen Durchsatz für die erste NHs-Syntheseeinheit, so dass in der ersten NHs-Syntheseeinheit mit ver- mindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0166] In bevorzugten Ausfithrungsformen - kühlt während des ersten Zeitintervalls die erste NHz-Syntheseeinheit ab; wobei das erste Zeitinter- vall endet und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der ersten NHz-Syntheseein- heit einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet (z.B. einen Schwellenwert G); und - während des zweiten Zeitintervalls wird der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der ersten NHa-Syntheseeinheit

NHz synthetisiert wird und die Temperatur der ersten NHa-Syntheseeinheit wieder ansteigt.

[0167] In bevorzugten Ausfiihrungsformen umfassen die mehreren NHz-Syntheseeinheiten eine erste

NHz-Syntheseeinheit, eine zweite NHz-Syntheseeinheit und eine dritte NHs-Syntheseeinheit; und

230424P00LU 33 - während eines ersten Zeitintervalls wird der Eduktgasstrom für die erste NH3-Syntheseeinheit unter- LU103199 brochen, so dass in Schritt (d) in der ersten NH3-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, wird der

Eduktgasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbrochen, so dass in Schritt (d) in der zweiten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, wird der

Eduktgasstrom für die dritte NHa-Syntheseeinheit unterbrochen, so dass in Schritt (d) in der dritten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0168] Bevorzugt wird während des ersten Zeitintervalls, während des zweiten Zeitintervalls sowie während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHs-Syntheseein- heiten unterbrochen, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthe- tisiert wird.

[0169] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des ersten Zeitintervalls, während des zwei- ten Zeitintervalls sowie während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom abwechselnd in eine ein- zelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet, damit keine der NHz-Syntheseeinheiten zu stark abkühlt, bevorzugt damit in keiner der NH3-Syntheseeinheiten die Temperatur unter die jeweilige Anspringtem- peratur sinkt. Durch das Einleiten des Eduktgasstroms in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten steigt darin die Temperatur wieder an, wohingegen in den übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten, in welche dann vorübergehend kein Eduktgasstrom eingeleitet wird, die Temperatur absinkt.

[0170] Im Falle des abwechselnden Einleitens des Eduktgasstroms in eine einzelne der NHz-Synthe- seeinheiten erfolgt der Wechsel bevorzugt ausgehend von derjenigen der NHs-Syntheseeinheiten, wel- che zum Zeitpunkt des Wechsels die höchste Temperatur hat, hin zu derjenigen der NHz-Syntheseein- heiten, welche zum Zeitpunkt des Wechsels die niedrigste Temperatur hat.

[0171] Bevorzugt sind die NH3-Syntheseeinheiten jeweils derart konfiguriert, dass die kurzfristige Auf- heizrate im Falle des Einleitens des Eduktgasstroms deutlich schneller ist als die Abkühlrate im Falle der Unterbrechung des Eduktgasstroms. Bevorzugt ist die Aufheizrate mindestens doppelt so schnell wie die Abkühlrate, bevorzugter mindestens dreimal so schnell. Bevorzugt dauert das Aufheizen sehr kurz, typischerweise nur wenige Minuten, danach bleibt die Temperatur bevorzugt konstant.

[0172] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHs-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der zweiten NH3;-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbro- chen, so dass in Schritt (d) in der zweiten NH3;-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0173] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die dritte NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d)

230424P00LU 34 in der dritten NH3-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen LU103199 wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die dritte NHs-Syntheseeinheit unterbro- chen, so dass in Schritt (d) in der dritten NH3-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0174] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der ersten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NH3;-Syntheseeinheit unterbro- chen, so dass in Schritt (d) in der ersten NHa-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0175] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die dritte NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der dritten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die dritte NHz-Syntheseeinheit unter- brochen, so dass in Schritt (d) in der dritten NHs-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0176] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der ersten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NHs-Syntheseeinheit unterbro- chen, so dass in Schritt (d) in der ersten NHa-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0177] In bevorzugten Ausführungsformen wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHs-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der zweiten NH3;-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird. In anderen bevorzugten Ausführungsformen wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die zweite NH;-Syntheseeinheit unter- brochen, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

[0178] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während des ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NHz-Syntheseeinheit und für die zweite NHz-Syntheseeinheit jeweils unterbrochen, so dass in Schritt (d) in der ersten NH3-Syn- theseeinheit und in der zweiten NHz-Syntheseeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; wobei der

Eduktgasstrom als solcher in die dritte NH3-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in der dritten

NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird; - wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die zweite NH3-Syntheseeinheit und für die dritte NHz-Syntheseeinheit jeweils unterbrochen, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHs-

Syntheseeinheit und in der dritten NHz-Syntheseeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom als solcher in die erste NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in der ersten

NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird; und

230424P00LU 35 - wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die dritte NH3-Syntheseeinheit und für LU103199 die erste NH3;-Syntheseeinheit jeweils unterbrochen, so dass in Schritt (d) in der dritten NH3-Synthe- seeinheit und in der ersten NHz-Syntheseeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; wobei der Edu- ktgasstrom als solcher in die zweite NHs-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in der zweiten

NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

[0179] In bevorzugten Ausführungsformen - wird während des ersten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die dritte NH3;-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für die dritte NH3-Syntheseeinheit, so dass in der dritten NH3-Syntheseeinheit mit vermin- dertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - wird während des zweiten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die erste NHs-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für die erste NH3-Syntheseeinheit, so dass in der ersten NHa-Syntheseeinheit NH; mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - wird während des dritten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die zweite NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für die zweite NHa-Syntheseeinheit, so dass in der zweiten NHs-Syntheseeinheit mit ver- mindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

[0180] In bevorzugten Ausführungsformen - kühlen während des ersten Zeitintervalls die erste NH3;-Syntheseeinheit und die zweite NH3;-Synthe- seeinheit ab; wobei das erste Zeitintervall endet und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Tem- peratur der ersten NHs-Syntheseeinheit einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet (z.B. einen

Schwellenwert H); - wird während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der ersten NHa-Syntheseeinheit

NH; synthetisiert wird und die Temperatur der ersten NHs-Syntheseeinheit wieder ansteigt; wobei während des zweiten Zeitintervalls die zweite NH3:-Syntheseeinheit und die dritte NHz-Syntheseein- heit abkühlen; und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der zweiten NHz-Syntheseeinheit einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet (z.B. einen Schwellenwert I); und - wird während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHz-Syntheseeinheit eingeleitet, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHa-Syntheseeinheit

NH; synthetisiert wird und die Temperatur der zweiten NHz-Syntheseeinheit wieder ansteigt; wobei während des dritten Zeitintervalls die dritte NHs-Syntheseeinheit und die erste NHa-Syntheseeinheit

230424P00LU 36 abkühlen; und wobei das dritte Zeitintervall endet, sobald die Temperatur der dritten NHz-Synthe- LU103199 seeinheit einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet (z.B. einen Schwellenwert J).

[0181] In bevorzugten Ausführungsformen des erfindungsgemäßen Verfahrens ist der vorstehend ge- nannte Schwellenwert H für die Temperatur der ersten NHs-Syntheseeinheit, der vorstehend genannte

Schwellenwert I für die Temperatur der zweiten NHz-Syntheseeinheit und der vorstehend genannte

Schwellenwert J für die Temperatur der dritten NHs-Syntheseeinheit festgelegt, wobei die Steuerung des erfindungsgemäßen Verfahrens anhand dieser Schwellenwerte erfolgt, und wobei jeder dieser

Schwellenwerte bevorzugt jeweils unabhängig voneinander um mindestens 10°C, bevorzugter um min- destens 20°C, noch bevorzugter um mindestens 30°C, am bevorzugtesten um mindestens 40°C oberhalb der jeweiligen Anspringtemperatur der ersten, zweiten bzw. dritten NH3-Syntheseeinheit liegt.

[0182] Bevorzugt umfassen das erste Zeitintervall, das zweite Zeitintervall und das dritte Zeitintervall jeweils unabhängig voneinander mindestens 15 Minuten, bevorzugter mindestens 30 Minuten, noch be- vorzugter mindestens 45 Minuten, am bevorzugtesten mindestens 1 Stunde. Bevorzugt umfassen das erste Zeitintervall, das zweite Zeitintervall und das dritte Zeitintervall jeweils unabhängig voneinander höchstens 24 Stunden, bevorzugter höchstens 18 Stunden, noch bevorzugter höchstens 12 Stunden, am bevorzugtesten höchstens 6 Stunden.

[0183] Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft eine Anlage zur Synthese von NH; bei variablem

Durchsatz, wobei die Anlage umfasst: - eine Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen von H> durch Elektrolyse von H:O mit elektri- schem Strom aus erneuerbarer Energie; - eine Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen eines Eduktgasstroms umfassend das Hz; bevorzugt im Gemisch mit Ny; - mehrere parallel geschaltete NHs-Syntheseeinheiten konfiguriert zum Synthetisieren von NH; aus

H> und N»; und - eine Vorrichtung konfiguriert zum Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H» - als solchen in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in mehrere der NH3-Syntheseeinheiten oder in alle der NHs-

Syntheseeinheiten.

[0184] Bevorzugt umfasst die Anlage drei parallel geschaltete NH:-Syntheseeinheiten, bevorzugt nicht mehr als drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten.

[0185] Bevorzugt haben die NH3;-Syntheseeinheiten im Wesentlichen den gleichen Aufbau.

[0186] Bevorzugt ist jede der NHs-Syntheseeinheiten getrennt in einem eigenen Druckbehälter ange- ordnet.

230424P00LU 37

[0187] Bevorzugt sind die NH;-Syntheseeinheiten in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet. LU103199

[0188] Bevorzugt stehen die NHz-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch.

[0189] Bevorzugt enthält jede der NHz-Syntheseeinheiten mindestens ein Katalysatorbett; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial anströmbar ist.

[0190] Bevorzugt enthält jede der NHs-Syntheseeinheiten nur ein einziges Katalysatorbett; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial anströmbar ist.

[0191] Bevorzugt ist die erfindungsgemäße Anlage konfiguriert zur Durchführung des vorstehend be- schriebenen, erfindungsgemäßen Verfahrens.

[0192] Besonders bevorzugte Ausführungsformen der Erfindung werden nachfolgend als Satz 1 bis

Satz 81 zusammengefasst:

Satz 1: Ein Verfahren zur Synthese von NH; bei variablem Durchsatz auf einer Anlage umfassend meh- rere parallel geschaltete NHs-Syntheseeinheiten, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Bereit- stellen von Hs durch Elektrolyse von H,O mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie; (b) Bereit- stellen eines Eduktgasstroms umfassend das Hs; (c) Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Hz - als solchen in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in mehrere der NHs-Syntheseeinheiten oder in alle der NH3-Syn- theseeinheiten, wobei in jede der mehreren der NHz-Syntheseeinheiten bzw. in alle der NHz-Synthe- seeinheiten unabhängig voneinander jeweils einer der Teilstrôme eingeleitet wird; und (d) Synthetisieren von NH; aus Hz und N> in der einen, in den mehreren oder in allen der NH3-Syntheseeinheiten, in welche in Schritt (c) Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon eingeleitet wird.

Satz 2: Das Verfahren nach Satz 1, wobei die Anlage drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten umfasst; bevorzugt nicht mehr als drei parallel geschaltete NHs-Syntheseeinheiten.

Satz 3: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei die NHs-Syntheseeinheiten im We- sentlichen jeweils den gleichen Aufbau haben.

Satz 4: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei jede der NHs-Syntheseeinheiten ge- trennt in einem eigenen Druckbehälter angeordnet ist.

Satz 5: Das Verfahren nach einem der Sätze 1 bis 3, wobei die NHz-Syntheseeinheiten in einem ge- meinsamen Druckbehilter angeordnet sind.

Satz 6: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei die NHz-Syntheseeinheiten unterei- nander in Wärmeaustausch stehen.

Satz 7: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei jede der NHs-Syntheseeinheiten min- destens ein Katalysatorbett enthält; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial angestromt wird.

230424P00LU 38

Satz 8: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei jede der NH3-Syntheseeinheiten nur LU103199 ein einziges Katalysatorbett enthält; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial angeströmt wird.

Satz 9: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (a) der elektrische Strom aus Windkraft gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an H> von der mo- mentanen Verfügbarkeit von Windkraft abhängt.

Satz 10: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (a) der elektrische Strom aus Wasserkraft gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an H> von der mo- mentanen Verfügbarkeit von Wasserkraft abhängt.

Satz 11: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (a) der elektrische Strom aus Solarenergie gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an H> von der mo- mentanen Verfügbarkeit von Solarenergie abhängt.

Satz 12: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei Schritt (a) das Zwischenspeichern von elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie umfasst; bevorzugt in einem Akkumulator.

Satz 13: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei Schritt (a) das Zwischenspeichern von H; umfasst; bevorzugt in einem Tank.

Satz 14: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (b) der Eduktgasstrom mit einem Durchsatz in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Hz bereitgestellt wird.

Satz 15: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei der in Schritt (b) bereitgestellte Edu- ktgasstrom neben H auch N, umfasst; bevorzugt im Wesentlichen aus Hz» und N» besteht, oder bevorzugt

Hz, N, und NH; umfasst.

Satz 16: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei Schritt (b) das Verdichten des Edu- ktgasstroms auf erhöhten Druck umfasst, bevorzugt auf einen Druck von mindestens 150 bar.

Satz 17: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei Schritt (b) das Erwärmen des Edu- ktgasstroms auf erhöhte Temperatur umfasst, bevorzugt auf eine Temperatur von mindestens 300°C.

Satz 18: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei Schritt (c) die Teilschritte umfasst: (cı) Ermitteln der momentan verfügbaren Menge an Hz; (c2) Vergleichen der ermittelten momentan ver- fügbaren Menge an H, mit einem festgelegten Schwellenwert für die Menge an Ha.

Satz 19: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (c) für die Menge an H» ein Schwellenwert Bsina sowie ein Schwellenwert Bi! festgelegt sind; wobei - zunächst der Edukt- gasstrom auf unabhängige Teilstrôme aufgeteilt wird und die Teilströme in mehrere oder in alle der NH3-

Syntheseeinheiten eingeleitet werden; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbar- keit von H> und Unterschreiten des Schwellenwerts Bin der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne

230424P00LU 39 der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom als solcher in eine ein- LU103199 zelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen

Verfügbarkeit von H und Überschreiten des Schwellenwerts B““® der Eduktgasstrom auf unabhängige

Teilstrôme aufgeteilt wird und die Teilströme in mehrere oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten einge- leitet werden.

Satz 20: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei jede der NH3-Syntheseeinheiten un- abhängig voneinander durch einen maximal möglichen Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teil- stroms gekennzeichnet ist und entweder bei Volllast oder bei Teillast betreibbar ist, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon im Vergleich zu dem maximal möglichen Durchsatz - bei Volllast unvermindert ist und - bei Teillast vermindert ist.

Satz 21: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (c) für die Menge an H» ein Schwellenwert Csina sowie ein Schwellenwert C°“'& festgelegt sind, wobei - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NH3;-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHz-Syntheseein- heiten mit unvermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Volllastbetrieb); und wobei im Falle einer

Abnahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Csine der

Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in diese mindestens eine der NHz-

Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); oder - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der

NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NH;-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und wobei im Falle einer Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H2 und Überschreiten des Schwel- lenwerts CS“ der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindes- tens einen der NH3;-Syntheseeinheiten mit unvermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Volllast- betrieb).

Satz 22: Das Verfahren nach Satz 21, wobei unterhalb der Schwellenwerte Caine und C3 der Durch- satz des Eduktgasstroms, welcher aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere der NHz-Synthe- seeinheiten eingeleitet wird, jeweils unabhängig voneinander vermindert wird im Vergleich zum jeweils maximal möglichen Durchsatz für die mehreren der NH3-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in den mehreren der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbe- trieb).

230424P00LU 40

Satz 23: Das Verfahren nach Satz 21 oder 22, wobei unterhalb der Schwellenwerte Csina und Ci der LU103199

Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Synthe- seeinheiten eingeleitet wird, jeweils unabhängig voneinander vermindert wird im Vergleich zum jeweils maximal möglichen Durchsatz für alle der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in allen NHz-

Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

Satz 24: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei in Schritt (c) für die Menge an H» ein Schwellenwert Din sowie ein Schwellenwert D“is festgelegt sind; wobei - zunächst der Edukt- gasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Ab- nahme der momentanen Verfügbarkeit an Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Din: der Edukt- gasstrom für mindestens eine der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der

Eduktgasstrom für mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maß- gabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHa-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H2 und Überschreiten des Schwellenwerts

D*i£t der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NH3-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 25: Das Verfahren nach Satz 24, wobei in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellenwert Dsinkt sowie ein Schwellenwert D““is festgelegt sind: wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unab- hängige Teilstrôme in alle der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der

NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen

Verfügbarkeit an H> und Unterschreiten des Schwellenwerts Dyin der Eduktgasstrom für mehrere der

NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den mehreren der NHz-Syntheseein- heiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleich- zeitig für alle der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für mehrere der

NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in den mehreren der NHz-Syntheseein- heiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleich- zeitig für alle der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen

Verfügbarkeit von H> und Überschreiten des Schwellenwerts Dig der Eduktgasstrom aufgeteilt in un- abhängige Teilstrôme in alle der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der

NHz-Syntheseeinheiten NHz synthetisiert wird.

230424P00LU 41

Satz 26: Das Verfahren nach Satz 24 oder 25, wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unab- LU103199 hängige Teilströme in alle der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der

NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen

Verfügbarkeit an Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Dsina der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NH;-

Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3-Syn- theseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für alle bis auf eine der NHz-Synthe- seeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in allen bis auf eine der NHz-Syntheseeinheiten kein

NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H, und

Überschreiten des Schwellenwerts D¥¢ der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 27: Das Verfahren nach Satz 26, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz fiir die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

Satz 28: Das Verfahren nach einem der Sätze 24 bis 27, wobei unterhalb der Schwellenwerte Dsinkt und

Detigt der Eduktgasstrom für alle der NH;-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in keiner der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 29: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthe- tisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten unterbro- chen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen anderen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten abkühlt; - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, Prozesswärme aus der mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten in die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten überführt wird, wodurch die mindestens eine andere der NH3;-Syntheseeinheiten erwärmt wird; und - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Edukt- gasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilströme in die mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten sowie in die mindestens eine andere der NHa-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten sowie in der mindestens einen anderen der NHz-Synthe- seeinheiten NH; synthetisiert wird.

230424P00LU 42

Satz 30: Das Verfahren nach Satz 29, wobei das erste Zeitintervall endet und das zweite Zeitintervall LU103199 beginnt, sobald die Temperatur der mindestens einen anderen der NH3;-Syntheseeinheiten einen festge- legten ersten Schwellenwert unterschreitet; und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeit- intervall beginnt, sobald die Temperatur der mindestens einen anderen der NHz-Syntheseeinheiten einen festgelegten zweiten Schwellenwert überschreitet.

Satz 31: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in

Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Synthe- seeinheiten abkühlen; - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitin- tervall folgt, Prozesswärme aus der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten in die allen übrigen der NHz-

Syntheseeinheiten überführt wird, wodurch die allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten erwärmt wer- den; und - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilströme in die einzelne der NHs-Syntheseeinheiten so- wie in die allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der einzel- nen der NH3-Syntheseeinheiten sowie in den allen übrigen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 32: Das Verfahren nach Satz 31, wobei das erste Zeitintervall endet und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten einen festgelegten ersten

Schwellenwert unterschreitet; und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeitintervall be- ginnt, sobald die Temperatur der allen übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten einen festgelegten zweiten

Schwellenwert überschreitet.

Satz 33: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei die mehreren parallel geschalteten

NHz-Syntheseeinheiten revolvierend betrieben werden.

Satz 34: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in

Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Synthe- seeinheiten abkühlen; - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitin- tervall folgt, der Eduktgasstrom als solcher in eine andere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingelei- tet wird, so dass in Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird, wodurch die andere einzelne der NH;-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen

230424P00LU 43 der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NH3-Synthe- LU103199 seeinheiten abkühlen.

Satz 35: Das Verfahren nach Satz 34, wobei - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom als solcher in eine weitere einzelne der NH3-Syn- theseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseeinhei- ten NH; synthetisiert wird, wodurch die weitere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wo- bei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen üb- rigen der NHz-Syntheseeinheiten abkühlen.

Satz 36: Das Verfahren nach einem der Sätze 33 bis 35, wobei - während des ersten Zeitintervalls der

Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingelei- tet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die einzelne der NHz-

Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem

Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - während des zweiten Zeitintervalls der

Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die andere ein- zelne der NHs-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHz-Syntheseein- heiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - ggf. während des dritten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die weitere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen

Durchsatz für die weitere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbe- trieb).

Satz 37: Das Verfahren nach einem der Sätze 33 bis 36, wobei das erste Zeitintervall, das zweite Zeit- intervall und ggf. das dritte Zeitintervall so gewählt werden, dass die Temperatur in keiner der NHz-

Syntheseeinheiten unter die minimale Anspringtemperatur für die Synthese von NH; aus Hz und N, sinkt.

Satz 38: Das Verfahren nach einem der Sätze 33 bis 37, wobei die NH3-Syntheseeinheiten in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind.

Satz 39: Das Verfahren nach Satz 38, wobei die NHz-Syntheseeinheiten getrennt zeitlich nacheinander gleichmäßig von dem Eduktgasstrom als solchem angeströmt werden.

Satz 40: Das Verfahren nach einem der Sätze 33 bis 39, wobei die NHz-Syntheseeinheiten untereinan- der in Wärmeaustausch stehen, so dass - während des ersten Zeitintervalls von der einzelnen der NHz-

Syntheseeinheiten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt; und/oder - während des zweiten Zeitintervalls von der anderen einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten ein

230424P00LU 44

Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NH;-Syntheseeinheiten strömt; und/oder - ggf. wäh- LU103199 rend des dritten Zeitintervalls von der weiteren einzelnen der NH3;-Syntheseeinheiten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt.

Satz 41: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei die mehreren NH3-Syntheseeinhei- ten eine erste NHs-Syntheseeinheit und eine zweite NHz-Syntheseeinheit umfassen; und wobei - wäh- rend eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NHs-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NH3-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom fiir die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHz-Syntheseein- heit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 42: Das Verfahren nach Satz 41, wobei während des ersten Zeitintervalls sowie während des zwei- ten Zeitintervalls der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NH3-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 43: Das Verfahren nach Satz 41 oder 42, wobei während des ersten Zeitintervalls der Edukt- gasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHa-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 44: Das Verfahren nach Satz 43, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHs-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert wird im Ver- gleich zum maximal möglichen Durchsatz für die zweite NHz-Syntheseeinheit, so dass in der zweiten

NHz-Syntheseeinheit mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

Satz 45: Das Verfahren nach einem der Sätze 41 bis 44, wobei während des zweiten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 46: Das Verfahren nach Satz 45, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die erste NHz-Syntheseeinheit, so dass in der ersten NHz-Syn- theseeinheit mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

Satz 47: Das Verfahren nach einem der Sätze 41 bis 46, wobei - während des ersten Zeitintervalls die erste NHs-Syntheseeinheit abkühlt; wobei das erste Zeitintervall endet und das zweite Zeitintervall be- ginnt, sobald die Temperatur der ersten NHz-Syntheseeinheit einen festgelegten Schwellenwert unter- schreitet; und - wobei während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teil- strom davon in die erste NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHz-

Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird und die Temperatur der ersten NHz-Syntheseeinheit wieder an- steigt.

230424P00LU 45

Satz 48: Das Verfahren nach einem der vorstehenden Sätze, wobei die mehreren NH;-Syntheseeinhei- LU103199 ten eine erste NHa-Syntheseeinheit, eine zweite NHz-Syntheseeinheit und eine dritte NHs-Syntheseein- heit umfassen; und wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die erste NHs-

Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHa-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitin- tervall folgt, der Eduktgasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in

Schritt (d) in der zweiten NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird; und - während eines dritten

Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom für die dritte

NHz-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der dritten NHs-Syntheseeinheit kein

NHz synthetisiert wird.

Satz 49: Das Verfahren nach Satz 48, wobei während des ersten Zeitintervalls, während des zweiten

Zeitintervalls sowie während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der

NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Synthe- seeinheiten NH; synthetisiert wird.

Satz 50: Das Verfahren nach Satz 48 oder 49, wobei während des ersten Zeitintervalls der Edukt- gasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 51: Das Verfahren nach Satz 49 oder 49, wobei während des ersten Zeitintervalls der Edukt- gasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 52: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 51, wobei während des ersten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die dritte NH3-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der dritten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 53: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 51, wobei während des ersten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom für die dritte NH3-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der dritten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 54: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 53, wobei während des zweiten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 55: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 53, wobei während des zweiten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom für die erste NH3;-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 56: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 55, wobei während des zweiten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die dritte NH3-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der dritten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

230424P00LU 46

Satz 57: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 55, wobei während des zweiten Zeitintervalls der LU103199

Eduktgasstrom für die dritte NH3-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der dritten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 58: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 57, wobei während des dritten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 59: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 57, wobei während des dritten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom für die erste NH3;-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten

NHz-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 60: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 59, wobei während des dritten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NH3;-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 61: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 59, wobei während des dritten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom für die zweite NH3-Syntheseeinheit unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der zwei- ten NH;-Syntheseeinheit kein NH; synthetisiert wird.

Satz 62: Das Verfahren nach einem der Sätze 48 bis 61, wobei - während des ersten Zeitintervalls der

Eduktgasstrom für die erste NHa-Syntheseeinheit und für die zweite NH3-Syntheseeinheit jeweils unter- brochen wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syntheseeinheit und in der zweiten NHz-Synthe- seeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; und wobei der Eduktgasstrom als solcher in die dritte NH3-

Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in der dritten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird; - während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die zweite NHz-Syntheseeinheit und für die dritte NHa-Syntheseeinheit jeweils unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NH3-Synthe- seeinheit und in der dritten NHs-Syntheseeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; und wobei der

Eduktgasstrom als solcher in die erste NH3-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in der ersten NHz-

Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird; und - während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom für die dritte NHs-Syntheseeinheit und für die erste NHs-Syntheseeinheit jeweils unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der dritten NH3-Syntheseeinheit und in der ersten NHz-Syntheseeinheit jeweils kein NH; synthetisiert wird; und wobei der Eduktgasstrom als solcher in die zweite NHz-Syntheseeinheit einge- leitet wird, so dass in der zweiten NHz-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird.

Satz 63: Das Verfahren nach Satz 62, wobei - während des ersten Zeitintervalls der Durchsatz des Edu- ktgasstroms, welcher als solcher in die dritte NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert wird im

Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die dritte NHz-Syntheseeinheit, so dass in der dritten

NHz-Syntheseeinheit mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - während des zweiten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die erste

NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die erste NHz-Syntheseeinheit, so dass in der ersten NH3;-Syntheseeinheit NH; mit vermindertem

230424P00LU 47

Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - während des dritten Zeitintervalls der LU103199

Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die zweite NH3;-Syntheseeinheit eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die zweite NH3;-Syntheseeinheit, so dass in der zweiten NHz-Syntheseeinheit mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teil- lastbetrieb).

Satz 64: Das Verfahren nach Satz 62 oder 63, wobei - während des ersten Zeitintervalls die erste NHz-

Syntheseeinheit und die zweite NH3;-Syntheseeinheit abkühlen; wobei das erste Zeitintervall endet und das zweite Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der ersten NHa-Syntheseeinheit einen festgeleg- ten Schwellenwert unterschreitet; - während des zweiten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die erste NHa-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der ersten NHs-Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird und die Temperatur der ersten NHa-Syntheseeinheit wieder ansteigt; wobei während des zweiten Zeitintervalls die zweite NHz-Syntheseeinheit und die dritte

NHz-Syntheseeinheit abkühlen; und wobei das zweite Zeitintervall endet und das dritte Zeitintervall beginnt, sobald die Temperatur der zweiten NHz-Syntheseeinheit einen festgelegten Schwellenwert un- terschreitet; und - während des dritten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in die zweite NHz-Syntheseeinheit eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der zweiten NH;-

Syntheseeinheit NH; synthetisiert wird und die Temperatur der zweiten NHs-Syntheseeinheit wieder ansteigt; wobei während des dritten Zeitintervalls die dritte NHz3-Syntheseeinheit und die erste NHs-

Syntheseeinheit abkühlen; und wobei das dritte Zeitintervall endet, sobald die Temperatur der dritten

NHz-Syntheseeinheit einen festgelegten Schwellenwert unterschreitet.

Satz 65: Eine Anlage zur Synthese von NH; bei variablem Durchsatz, wobei die Anlage umfasst: - eine

Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen von H> durch Elektrolyse von H>O mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie; - eine Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen eines Eduktgasstroms um- fassend das Hz; - mehrere parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten konfiguriert zum Synthetisieren von NH; aus H> und Nj; und - eine Vorrichtung konfiguriert zum Einleiten des Eduktgasstroms in Ab- hängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Hz - als solchen in eine einzelne der NHz-Synthe- seeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in mehrere der NHs-Syntheseeinheiten oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten.

Satz 66: Die Anlage nach Satz 65, welche drei parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten umfasst.

Satz 67: Die Anlage nach Satz 65 oder 66, wobei die NH;-Syntheseeinheiten im Wesentlichen den glei- chen Aufbau haben.

Satz 68: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 67, wobei jede der NHz-Syntheseeinheiten getrennt in einem eigenen Druckbehälter angeordnet ist.

Satz 69: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 68, wobei die NHz-Syntheseeinheiten in einem ge- meinsamen Druckbehilter angeordnet sind.

230424P00LU 48

Satz 70: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 69, wobei die NH3-Syntheseeinheiten untereinander LU103199 in Wärmeaustausch stehen.

Satz 71: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 70, wobei jede der NHz-Syntheseeinheiten mindestens ein Katalysatorbett enthält; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial anström- bar ist.

Satz 72: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 71, wobei jede der NHz-Syntheseeinheiten nur ein einziges Katalysatorbett enthält; bevorzugt wobei das Katalysatorbett von dem Eduktgasstrom axial an- strömbar ist.

Satz 73: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 72, wobei mehrere NH3;-Syntheseeinheiten, bevorzugt genau zwei NHs-Syntheseeinheiten, bevorzugter genau drei NH3;-Syntheseeinheiten, in einem gemein- samen Druckbehälter angeordnet; wobei bevorzugt die mehreren NHs-Syntheseeinheiten untereinander in Wärmeaustausch stehen.

Satz 74: Die Anlage nach Satz 73, wobei der gemeinsame Druckbehälter eine im Wesentlichen kreis- runde Querschnittsfläche und damit eine im Wesentlichen zylindrische Form hat.

Satz 75: Die Anlage nach Satz 73 oder 74, wobei der Eduktgasstrom in axialer Richtung in den Druck- behälter einleitbar ist; bevorzugt wobei ein gezieltes Einleiten in eine einzelne, in mehrere oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten möglich ist.

Satz 76: Die Anlage nach einem der Sätze 73 bis 75, wobei der Innenraum des gemeinsamen Druckbe- hälters in mehrere Zylindersektoren unterteilt ist, welche bevorzugt im Wesentlichen die gleiche Form und Größe haben

Satz 77: Die Anlage nach Satz 76, wobei in jedem der Zylindersektoren jeweils eine der NHs-Synthe- seeinheiten angeordnet ist; bevorzugt wobei die Anzahl der Zylindersektoren der Anzahl der NH3-Syn- theseeinheiten in dem gemeinsamen Druckbehälter entspricht.

Satz 78: Die Anlage nach Satz 76 oder 77, wobei die Zylindersektoren durch Wandungen begrenzt sind, welche die NHs-Syntheseeinheiten voneinander abgrenzen.

Satz 79: Die Anlage nach Satz 78, wobei die Wandungen im Wesentlichen gasdicht sind.

Satz 80: Die Anlage nach Satz 78 oder 79, wobei durch die Wandungen hindurch Wärme von einer

NHz-Syntheseeinheit in eine benachbarte NHz-Syntheseeinheit strömen kann.

Satz 81: Die Anlage nach einem der Sätze 65 bis 80, welche konfiguriert ist zur Durchführung des

Verfahrens nach einem der Sätze 1 bis 64.

[0193] Bevorzugte Ausführungsformen werden nachfolgend anhand von Abbildungen 1, 2 und 3 näher erläutert. Diese Erläuterungen sind jedoch nicht einschränkend auszulegen.

230424P00LU 49

[0194] Abbildung 1 zeigt schematisch eine bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsgemäßen An- LU103199 lage mit einer Vorrichtung (1), welche konfiguriert ist zum Einleiten des Eduktgasstroms (Hz + N32) in

Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an Ha. Ausgehend von der Vorrichtung (1) kann der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon über eine erste Leitung (2) in eine erste NHs-

Syntheseeinheit (3) eingeleitet werden, in welcher im Falle einer solchen Einleitung an einem geeigne- ten Katalysator die Synthese von NH; aus Hz und N> erfolgt. Ausgehend von der Vorrichtung (1) kann der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon alternativ oder zusätzlich über eine zweite Lei- tung (4) in eine zweite NHz-Syntheseeinheit (5) eingeleitet werden, in welcher im Falle einer solchen

Einleitung an einem geeigneten Katalysator die Synthese von NH; aus H> und N; erfolgt. Ausgehend von der Vorrichtung (1) kann der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon alternativ oder zusätzlich über eine dritte Leitung (6) in eine dritte NH3-Syntheseeinheit (7) eingeleitet werden, in wel- cher im Falle einer solchen Einleitung an einem geeigneten Katalysator die Synthese von NH; aus Hz und N> erfolgt. Die erste NHz-Syntheseeinheit (3), die zweite NHs-Syntheseeinheit (5) und die dritte

NHz-Syntheseeinheit (7) sind parallel geschaltet und gemäß dieser Ausführungsform jeweils in einem eigenen Druckbehälter angeordnet.

[0195] Abbildung 2 zeigt schematisch eine bevorzugte Weiterbildung der Ausführungsform gemäß Ab- bildung 1, wobei die erste NHz-Syntheseeinheit (3), die zweite NHs-Syntheseeinheit (5) und die dritte

NHz-Syntheseeinheit (7) ebenfalls parallel geschaltet, im Unterschied zu Abbildung 1 jedoch in einem gemeinsamen Druckbehilter angeordnet sind. Abbildung 2A zeigt eine perspektivische Ansicht, Abbil- dung 2B eine Draufsicht. Die erste NHs-Syntheseeinheit (3), die zweite NHs-Syntheseeinheit (5) und die dritte NHz-Syntheseeinheit (7) stehen dabei bevorzugt untereinander in Wärmeaustausch. Bevorzugt wird bei verminderter Verfügbarkeit von H> der Eduktgasstrom als solcher immer nur in eine der NH3-

Syntheseeinheiten (3), (5) und (7) eingeleitet und nach einer gewissen Zeit durch revolvierenden Betrieb von einer der NHs-Syntheseeinheiten (3), (5) und (7) in die nächste der NHz-Syntheseeinheiten (3), (5) und (7) gewechselt.

[0196] Abbildung 3 zeigt schematisch eine andere bevorzugte Ausführungsform einer erfindungsge- mäßen Anlage mit einer ersten NHz-Syntheseeinheit (3), einer zweiten NHz+-Syntheseeinheit (5) und einer dritten NHs-Syntheseeinheit (7), welche parallel geschaltet sind. Solange alle drei NHz-Synthe- seeinheiten (3), (5) und (7) das NH; produzieren, wird das die drei NH3-Syntheseeinheiten (3), (5) und (7) verlassende Gasgemisch in einem oder mehreren Wärmetauschern (11) sowie anschließend in einem

Gas-Gas-Wärmetauscher (8) und in einer weiteren Kühlstrecke (9) abgekühlt, wonach anschließend das

NH; auskondensiert und entfernt wird. Das restliche Kreislaufgas zusammen mit dem frischen Gas (H» + N») wird in einem Verdichter (10) verdichtet und nach dem Aufwärmen im Gas-Gas-Wärmetauscher (8) den NHz-Syntheseeinheiten (3), (5) und (7) über Ventile (12a-c) zugeführt.

[0197] Werden beispielsweise die beiden Ventile (12a) und (12c) geschlossen und das Ventil (12b) bleibt geöffnet, so wird der Eduktgasstrom als solcher in die NHz-Syntheseeinheit (5) eingeleitet. Ge- bildete Wärme, welche in dem die NHs-Syntheseeinheit (5) enthalten ist, kann zum Aufwärmen der

230424P00LU 50 beiden anderen NHz-Syntheseeinheiten (3) und (7) genutzt werden, die sonst abkühlen würden. Dazu LU103199 kann über die Ventile (13a-c) und (14a-c) das die NHs-Syntheseeinheit (5) verlassende Gasgemisch, ggf. als Teilstrom, in die NHz-Syntheseeinheiten (3) und (7) zurückgeführt werden, denen gerade kein Edu- ktgasstrom zugeführt wird.

[0198] Bezugszeichenliste: 1 Vorrichtung konfiguriert zum Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der momen- tan verfügbaren Menge an H> 2 erste Leitung 3 erste NHz-Syntheseeinheit 4 zweite Leitung zweite NHz-Syntheseeinheit 6 dritte Leitung 7 dritte NHs-Syntheseeinheit 8 Gas-Gas-Wärmetauscher 9 Kühlstrecke

Verdichter 11 Wärmetauscher 12a-c Ventile 13a-c Ventile 14a-c Ventile

Claims (15)

230424P00LU 51 Patentansprüche: LU103199

1. Ein Verfahren zur Synthese von NH; bei variablem Durchsatz auf einer Anlage umfassend meh- rere parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten, bevorzugt drei parallel geschaltete NH3-Synthe- seeinheiten, wobei das Verfahren die Schritte umfasst: (a) Bereitstellen von Hz durch Elektrolyse von HO mit elektrischem Strom aus erneuerbarer Energie; (b) Bereitstellen eines Eduktgasstroms umfassend das H»; (c) Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der momentan verfügbaren Menge an H» - als solchen in eine einzelne der NHs-Syntheseeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in mehrere der NH3-Syntheseeinheiten oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten, wobei in jede der mehreren der NHz-Syntheseeinheiten bzw. in alle der NHs-Syntheseeinheiten unabhängig voneinander jeweils einer der Teilstrôme eingeleitet wird; und (d) Synthetisieren von NH; aus Hz und N», in der einen, in den mehreren bzw. in allen der NHz- Syntheseeinheiten, in welche in Schritt (c) Eduktgasstrom oder ein Teilstrom davon einge- leitet wird.

2. Das Verfahren nach Anspruch 1, wobei in Schritt (a) der elektrische Strom aus (i) Windkraft gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an H> von der momentanen Verfügbarkeit von Windkraft abhängt; und/oder (ii) Wasserkraft gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an Hz von der momentanen Verfügbarkeit von Wasserkraft abhängt; und/oder (iii) Solarenergie gewonnen wird; bevorzugt wobei die momentan verfügbare Menge an H, von der momentanen Verfügbarkeit von Solarenergie abhängt.

3. Das Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei in Schritt (c) für die Menge an Hz ein Schwellen- wert Bsink sowie ein Schwellenwert B°*'& festgelegt sind; wobei - zunächst der Eduktgasstrom auf unabhängige Teilströme aufgeteilt wird und die Teilströme in mehrere oder in alle der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet werden; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Bsinkt der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird; oder

230424P00LU 52 - zunächst der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NH3-Syntheseeinheiten eingeleitet LU103199 wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H> und Überschrei- ten des Schwellenwerts B°*$ der Eduktgasstrom auf unabhängige Teilstrôme aufgeteilt wird und die Teilströme in mehrere oder in alle der NH3;-Syntheseeinheiten eingeleitet werden.

4. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt (c) für die Menge an H» ein Schwellenwert Csina sowie ein Schwellenwert C*# festgelegt sind, wobei - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NH3-Syntheseeinheiten mit unvermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Volllastbetrieb); und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Ver- fügbarkeit von Hz und Unterschreiten des Schwellenwerts Csina der Durchsatz des Edukt- gasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in diese mindestens eine der NHs-Syntheseein- heiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz fiir diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teil- lastbetrieb); oder - zunächst der Durchsatz des Eduktgasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert ist im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und wobei im Falle einer Zunahme der momentanen Ver- fügbarkeit von Hs und Überschreiten des Schwellenwerts C““i# der Durchsatz des Edukt- gasstroms oder des Teilstroms davon, welcher in mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, unvermindert wird im Vergleich zum maximal môglichen Durchsatz für diese mindestens eine der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in dieser mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten mit unvermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Volllast- betrieb).

5. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei in Schritt (c) für die Menge an H» ein Schwellenwert Dyin sowie ein Schwellenwert D““ist festgelegt sind; wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilströme in alle der NH3-Syntheseein- heiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NH3-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit an H» und Unter- schreiten des Schwellenwerts Dsina der Eduktgasstrom für mindestens eine der NHz-Synthe-

230424P00LU 53 seeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NH;-Synthe- LU103199 seeinheiten kein NH; synthetisiert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NHa-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; syntheti- siert wird; bevorzugt mit der Maßgabe, dass der Eduktgasstrom nicht gleichzeitig für alle der NH;-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in mindestens einer der NH3- Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von Hz und Überschreiten des Schwellenwerts D““® der Eduktgasstrom aufge- teilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHz-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

6. Das Verfahren nach Anspruch 5, wobei - zunächst der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NH3-Syntheseein- heiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle einer Abnahme der momentanen Verfügbarkeit an H> und Unter- schreiten des Schwellenwerts Dsina der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHs- Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Synthe- seeinheiten NH; synthetisiert wird; und wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHz- Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NH3-Syn- theseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; oder - zunächst der Eduktgasstrom für alle bis auf eine der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen ist, so dass in Schritt (d) in allen bis auf eine der NHz-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird; und wobei im Falle der Zunahme der momentanen Verfügbarkeit von H> und Überschrei- ten des Schwellenwerts D““& der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilstrôme in alle der NHs-Syntheseeinheiten geleitet wird, so dass in Schritt (d) in allen der NHs-Syntheseein- heiten NH; synthetisiert wird.

7. Das Verfahren nach Anspruch 6, wobei der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHa-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum ma- ximal möglichen Durchsatz für die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

8. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei

230424P00LU 54 - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher oder als Teilstrom davon in LU103199 mindestens eine der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der min- destens einen der NH3;-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen anderen der NHs-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten abkühlt; - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, Prozesswärme aus der mindestens einen der NHz-Syntheseeinheiten in die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten überführt wird, wodurch die mindestens eine andere der NHz-Syntheseeinheiten erwärmt wird; und - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom aufgeteilt in unabhängige Teilströme in die mindestens eine der NHs-Synthe- seeinheiten sowie in die mindestens eine andere der NHa-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der mindestens einen der NHs-Syntheseeinheiten sowie in der mindes- tens einen anderen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird.

9. Das Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei - während eines ersten Zeitintervalls der Eduktgasstrom als solcher in eine einzelne der NHz- Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NH3-Synthe- seeinheiten NH; synthetisiert wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3-Syn- theseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHz-Synthe- seeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Syntheseeinheiten abkühlen; - während eines zweiten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das erste Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom als solcher in eine andere einzelne der NH3-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten NH; synthetisiert wird, wodurch diese andere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wobei der Eduktgasstrom für alle übrigen der NHs-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in Schritt (d) in den allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Syntheseeinheiten abkühlen.

10. Das Verfahren nach Anspruch 9, wobei - während eines dritten Zeitintervalls, welches unmittelbar auf das zweite Zeitintervall folgt, der Eduktgasstrom als solcher in eine weitere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten NH; synthe- tisiert wird, wodurch diese weitere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten erwärmt wird; wobei

230424P00LU 55 der Eduktgasstrom für alle übrigen der NH3;-Syntheseeinheiten unterbrochen wird, so dass in LU103199 Schritt (d) in den allen übrigen der NHa-Syntheseeinheiten kein NH; synthetisiert wird, wodurch die allen übrigen der NHz-Syntheseeinheiten abkühlen.

11. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 oder 10, wobei - während des ersten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - während des zweiten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Vergleich zum maximal möglichen Durchsatz für die andere einzelne der NHz-Syntheseeinheiten, so dass in Schritt (d) in der anderen einzelnen der NHs-Syntheseeinheiten mit vermindertem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb); und/oder - ggf. während des dritten Zeitintervalls der Durchsatz des Eduktgasstroms, welcher als solcher in die weitere einzelne der NHs-Syntheseeinheiten eingeleitet wird, vermindert wird im Ver- gleich zum maximal möglichen Durchsatz für die weitere einzelne der NHz-Syntheseeinhei- ten, so dass in Schritt (d) in der weiteren einzelnen der NH3-Syntheseeinheiten mit verminder- tem Durchsatz NH; synthetisiert wird (Teillastbetrieb).

12. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 11, wobei das erste Zeitintervall, das zweite Zeit- intervall und ggf. das dritte Zeitintervall so gewählt werden, dass die Temperatur in keiner der NHz-Syntheseeinheiten unter die minimale Anspringtemperatur für die Synthese von NH; aus H; und N; sinkt.

13. Das Verfahren nach einem der Ansprüche 9 bis 12, wobei die NH3;-Syntheseeinheiten (i) in einem gemeinsamen Druckbehälter angeordnet sind; und/oder (ii) getrennt zeitlich nacheinander gleichmäßig von dem Eduktgasstrom als solchem ange- strömt werden; und/oder (iii) untereinander in Wärmeaustausch stehen, so dass - während des ersten Zeitintervalls von der einzelnen der NHz-Syntheseeinheiten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt; und/oder

230424P00LU 56 - während des zweiten Zeitintervalls von der anderen einzelnen der NHz-Syntheseeinhei- LU103199 ten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHz-Syntheseeinheiten strömt; und/oder - ggf. während des dritten Zeitintervalls von der weiteren einzelnen der NHs-Syntheseein- heiten ein Wärmestrom in eine oder mehrere der übrigen der NHa-Syntheseeinheiten strömt.

14. Eine Anlage zur Synthese von NH; bei variablem Durchsatz, wobei die Anlage umfasst: - eine Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen von Hz durch Elektrolyse von H:0 mit elekt- rischem Strom aus erneuerbarer Energie; - eine Vorrichtung konfiguriert zum Bereitstellen eines Eduktgasstroms umfassend das Ha; - mehrere parallel geschaltete NHz-Syntheseeinheiten konfiguriert zum Synthetisieren von NH; aus H> und N»; und - eine Vorrichtung konfiguriert zum Einleiten des Eduktgasstroms in Abhängigkeit von der mo- mentan verfügbaren Menge an H; - als solchen in eine einzelne der NHz-Syntheseeinheiten; oder - aufgeteilt in unabhängige Teilströme in mehrere der NH3-Syntheseeinheiten oder in alle der NHs-Syntheseeinheiten.

15. Die Anlage nach Anspruch 14, welche konfiguriert ist zur Durchführung des Verfahrens nach einem der Ansprüche 1 bis 13.