Perspektiver for dansk ammoniak- eller methanolfremstilling, som ...

PSO 2005-2 6422
Lidt historik på ammoniakfremstilling
Syntetisk fremstilling af ammoniak er ligesom processen til fremstilling af methanol
en veludviklet og ganske optimeret proces. Ammoniakproduktion er en af de
allermest betydningsfulde kemiske industrier målt på energiintensitet. Processen blev
udviklet frem til 1908 i Tyskland af kemiker Fritz Haber og efterfølgende industrialiseret
af BASF (under ledelse af Carl Bosch) kort før 1. Verdenskrig (ammoniak var
vigtig i produktion af sprængstof). Selve synteseprocessen kaldes derfor Haber-
Bosch processen, hvor man under højt tryk og temperatur på en jernbaseret katalysator
forener brint og kvælstof til ammoniak.
Forklaringen på at hele fremstillingsprocessen af ammoniak er meget optimeret
ligger i at det gennem mange årtier har været en af de mest betydningsfulde
processer i den kemiske industri både mht. energiintensitet og produktionsmængde
og derfor har der været væsentlige økonomiske interesser i gradvist at kunne
forbedre processen, efterhånden som teknologiudviklingen gjorde det muligt.
Lignende forhold gør sig gældende for fremstilling af methanol.
Syntesegassen til ammoniak fremstilles i dag primært ud fra dampreformering af
naturgas.
Hele processen er ganske energiintensiv, idet den involverer en række reaktionstrin,
absorptions- og separationsprocesser og recirkulering, som foregår ved meget
forskellige temperatur- og trykniveauer. For at opnå en energieffektiv produktion er
det derfor essentielt, at der er omfattende energigenvinding (procesintegration)
mellem de enkelte procestrin.
Eftersom en del af processerne forgår ved høje tryk og temperaturniveauer i et
korrosivt miljø, stiller det høje krav til procesudstyret og forudsætter ofte anvendelse
af kostbare materialer.
De store investeringer forudsætter intensiv drift (visse anlæg kører nonstop i 2-3 år
mellem planlagte stop for vedligeholdelse) og store enheder idet det meste procesudstyr
er forholdsmæssigt billigere i store størrelser. Det er således mest rentabelt at
bygge meget store anlægsenheder (> 1000 t/d) når der skal fremstilles ammoniak.
I tilfældet, hvor råvaren er biomasse, kan det dog vise sig at det er optimalt med
noget mindre enheder, idet omkostning til transport af biomasse kan udgøre et
væsentligt bidrag.
Mål med projektet
Det er målet at belyse hvilke muligheder og potentialer der er inden for rækkevidde
med henblik på mest effektivt at fremskaffe brint på basis af biomasse, som et
håndterbart brændsel til eksempelvis transportsektoren via en brintbærer i form af
methanol eller ammoniak. Projektet fokuserer på effektive konverteringer af energiressourcer,
så de er anvendelige og hensigtsmæssige.
Et andet mål er at vise, at det er muligt at nå frem til designkoncepter for el- og
varmeintegrerede ammoniak- og methanolfabrikker med biomasse som råvare, som
har en effektivitet der potentielt er 10-20% højere end de procesruter, som hidtil har
været undersøgt.
Det er tillige et mål at undersøge mulighederne for at opnå en forøget konverteringsvirkningsgrad
ved at producere eloverskud ved integration med andre processer.
9