グリーンアンモニアに移行し、二酸化炭素排出量を削減するには、温室効果ガスの排出とガス漏れを最小限に抑えるための安全な手順や技術ソリューションを導入する必要があります。重要な課題となるのは、過圧です。リアクタやタンクは高圧状態で運転されており、急激な変化により爆発や破裂が引き起こされることがあります。また、アンモニアは可燃性であるため、火災や爆発の危険性があります。漏れると、アンモニアの毒性により、作業員や環境は危険な状態になります。

重要な事実

3倍

2020 年と比較して 2050 年までにアンモニア需要が増加 _{(2022 Innovation Outlook Renewable Ammonia)}

プロセス概要

安全なグリーンアンモニア製造

関連する測定点を含むアンモニア製造プロセスフロー図

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空気分離装置（ASU）

空気を主成分である窒素と酸素に分離する空気分離装置は、化学製造用の産業ガスを供給する上で不可欠です。このプロセスでは通常、低温での気体の沸点の差を利用した低温蒸留が行われます。ASUにより、アンモニア合成プロセスのために窒素源が供給されます。得られた窒素は、リアクタ内で電気分解によって生成されたグリーン水素と結合します。

この分野の当社の専門知識

再生可能資源を用いたグリーンアンモニア製造の安全性を高めるためには、主要パラメータの測定が重要です。圧力、温度、レベルなどのパラメータは、リスクを最小限に抑え、安全な手順を実行するために不可欠です。Endress+Hauserの計装機器により、これらのパラメータを効果的に監視し、ASUの安全性と性能を確保することができます。

コンプレッサの手前で当社のCerabar PMP71Bを使用して圧力を監視することにより、最適な受け入れ条件が確保され、低圧や圧力変動による損傷からコンプレッサが保護されます。
各冷却段階において正確に温度を測定することは、効率的な液化を保証するため、そしてサイクル時間、再生、製品品質のために重要です。当社のiTHERM TM131温度センサは、これらのアプリケーションに最適です。
分離中に冷却された空気は極低温（-184°C以下）まで冷却されます。マルチポイント温度計iTHERM TMS02は、窒素、酸素、アルゴンを効果的に分離するための信頼性の高い温度監視を約束します。
安定した操作には、気化のための液体を十分に確保する必要があります。当社のガイドレーダーLevelflex FMP54は、リボイラー内の液体レベルを確実に監視し、それによってリボイラーの損傷を防ぎます。

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グリーン水素：CO₂ を排出せずにアンモニア製造用に供給

従来、アンモニア合成に使用される水素の大半は、天然ガスの水蒸気メタン改質（SMR）から得られていました。このプロセスでは、二酸化炭素が大量に排出されます（「グレー」水素）。再生可能なエネルギー源を用いた水の電気分解により生成されるグリーン水素は、化石燃料由来の水素に代わるクリーンな選択肢となります。

この分野の当社の専門知識

水素の貯蔵には特有の課題があります。エネルギー密度が低いために大きなスペースをとり、高圧または極低温が必要となるため貯蔵にはコストがかかります。さらに、水素は可燃性で漏れやすいため、厳しい安全対策が求められます。大量のグリーン水素を貯蔵した場合、経時的なエネルギー損失の発生を避けることができません。

正確な圧力測定は、過圧を防止してコンプレッサの寿命を延ばすために不可欠です。当社の圧力伝送器Cerabar PMP71Bは、水素の圧縮を正確かつ確実に測定できます。
温度は圧縮の効率に影響します。当社の温度センサiTHERM Moduline TM131を使用すると、コンプレッサの効率を監視できます。
Endress+Hauserは、水素バリューチェーン全体にわたり、お客様が利用するメータリングスキッドの「ワンストップ」サプライヤです。信頼性の高い取引と規格や基準への適合を保証するために、プロジェクト全体を通して、当該分野における当社の専門的な知識や技術をご活用いただけます。

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アンモニア製造（ハーバー・ボッシュ法）

ハーバー・ボッシュ法は、アンモニア（NH₃）製造の工業的方法として確立されています。このプロセスの主原料は窒素と水素です。空気分離装置から得られたN2はH2と結合し、アンモニア転換リアクタ内でハーバー・ボッシュ法により反応します。

この分野の当社の専門知識

計装機器は、アンモニア製造プロセスの安全かつ効率的な運転を保証する上で、極めて重要な役割を果たします。ここでは、計装機器が安全なアンモニア製造にどのように貢献しているか、いくつか重要な側面をご紹介します。

酸素は、触媒被毒に関して問題になることがあります。微量の酸素であっても、不可逆的な損傷を与える可能性があります。OXY5500のような酸素アナライザを使用すると、供給ガス中の不純物を詳細に監視することができます。
iTHERM MultiSens Flex TMS01などの複数の熱電対を触媒層全体に戦略的に配置して、異常な温度の急上昇や勾配を検知します。
Raman Rxn5プロセスアナライザは、定量的な化学組成測定を可能にし、リアクタループ内のアンモニア濃度や触媒性能の監視と制御、プロセスの最適化に役立ちます。
水素が多すぎると、プロセスループ内で爆発の危険性が生じます。そのため、リアクタに入る水素と窒素の化学量論的な比率を正しく設定することが不可欠です。当社のコリオリ流量計Promass F 300は、この用途に最適です。
リアクタでは、発熱反応や暴走状態の可能性があるため、過圧保護が最も重要な焦点となります。インテリジェントな圧力伝送器Cerabar PMP71Bは過圧防止に役立ち、ハーバー・ボッシュ法の要となります。

利点

グリーンアンモニア製造における信頼性が高く安全な計装機器は、安全性を高めるだけでなく、プロセス全体の効率、資源利用、排出削減、サステナビリティに関する目標や規制の準拠にも大きく貢献します。そのメリットは、より安全でサステナブルな、環境にやさしいアンモニア製造プロセスの開発を総合的にサポートできることです。

重要な事実