Hydrogène : Analyse polyvalente des gaz dans la production d'ammoniac

C'est la matière qui influence la production agro-alimentaire comme aucune autre : l'ammoniac. En tant que principal composant de la production d'engrais azotés, l'ammoniac est utilisé dans un large éventail de processus industriels en raison de ses propriétés physiques et chimiques. La base de la production d'ammoniac à l'échelle industrielle est l'hydrogène. L'hydrogène n'étant généralement pas une ressource naturelle, il est produit à grande échelle par divers processus chimiques.

Les procédés les plus importants pour la production d'hydrogène sont le reformage à la vapeur des hydrocarbures légers, l'oxydation partielle des hydrocarbures ou l'électrolyse du carbone et de l'eau. Le reformage à la vapeur du gaz naturel est la technologie dominante avec environ 90 % de la production mondiale d'hydrogène. SICK propose des analyses de gaz sur mesure pour la surveillance des procédés et des émissions des procédés industriels liés à la production d'ammoniac.

En tant que matière première pour une large gamme de produits tels que les engrais et l'acide nitrique, l'ammoniac est l'un des produits chimiques les plus fabriqués au monde. Plus de 150 millions de tonnes ont été produites rien qu'en 2018. Le procédé Haber-Bosch pour la synthèse de l'ammoniac est considéré comme l'un des plus importants procédés chimiques du XXe siècle et a un effet énorme sur la population mondiale en raison de son utilisation généralisée dans la production d'engrais. L'hydrogène nécessaire à la synthèse de l'ammoniac est produit et purifié en plusieurs étapes comme décrit ci-dessus dans le procédé de reformage à la vapeur.

L'hydrogène réagit ensuite avec l'azote atmosphérique à haute pression et à haute température et devient de l'ammoniac. La vitesse de réaction élevée et le débit de matière exigent un contrôle efficace du processus à chaque étape. Les analyseurs de gaz extractifs à mesure continue peuvent contrôler H2, CH4, CO, CO2 et NH3 et offrent des avantages significatifs par rapport aux chromatographes en phase gazeuse grâce à leur robustesse et leur facilité d'utilisation. Dans la synthèse de l'ammoniac, le CO et le CO2 fonctionneraient comme un poison catalytique et provoqueraient la formation de sel. C'est pourquoi ils doivent être éliminés avant l'étape de synthèse. Pour minimiser les perturbations dues au CO et au CO2, même de très petites quantités de l'ordre du ppm doivent être détectées.

L'azote est l'une des bases de la croissance des plantes. L'azote contenu dans l'air que nous respirons ne peut pas être absorbé par les plantes. Grâce à la synthèse de l'ammoniac et à l'engrais ainsi créé, l'azote est offert aux plantes sous une forme qui leur permet de l'utiliser comme élément nutritif. La comparaison du "pain de l'air" a été créée lors de la découverte du processus Haber-Bosch il y a environ 100 ans. Il est intéressant de noter que la propriété de l'air, ou plus précisément la composition des gaz, joue encore aujourd'hui un rôle décisif dans le processus réussi de production d'ammoniac. Les systèmes d'analyse des gaz de conception modulaire sont extrêmement utiles pour surveiller et garantir cette condition.

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