L’idrogeno è alla base delle numerose analisi di gas che vengono effettuate per la produzione di ammoniaca

L’ammoniaca è la sostanza che al mondo più influisce sulla produzione di alimenti. Come componente principale già noto nella produzione di fertilizzanti a base di azoto, a causa delle sue caratteristiche chimico-fisiche, l’ammoniaca viene utilizzata in una pluralità di processi industriali. Alla base della produzione di ammoniaca su scala industriale vi è una quantità consistente di idrogeno. Poiché l’idrogeno di norma non si presenta come risorsa naturale, viene prodotto in grandi quantità mediante diversi processi chimici.

I processi principali per la produzione di idrogeno sono lo "steam reforming" di idrocarburi leggeri, l’ossidazione parziale di idrocarburi o carbone e l’elettrolisi dell’acqua. Il reforming con vapore del metano è tuttavia la tecnica prevalente adottata con una percentuale di circa il 90% di idrogeno. Per i processi industriali di produzione di ammoniaca SICK propone soluzioni per l’analisi di gas personalizzate per il monitoraggio dei processi e delle emissioni.

L’aumento della produzione di ammoniaca è sotto controllo

In qualità di materia prima per una pluralità di prodotti quali fertilizzanti e acido nitrico, l’ammoniaca è una delle sostanze chimiche più prodotte al mondo. Solo nel 2018 ne sono state prodotte più di 150 milioni di tonnellate. Il metodo Haber-Bosch per la sintesi di ammoniaca è considerato uno dei processi chimici più importanti del ventesimo secolo e produce anche effetti considerevoli sulla popolazione mondiale a causa del suo diffuso utilizzo nella produzione di fertilizzanti.

L’idrogeno necessario per la sintesi di ammoniaca viene prodotto e depurato, come sopra descritto , in diversi passaggi nel processo di “steam reforming”. L’idrogeno reagisce poi con l’azoto atmosferico ad alta pressione e a temperatura elevata diventando ammoniaca. L’alta velocità di reazione e l’elevato flusso di materiale richiedono un efficiente controllo di processo in ogni fase. Gli analizzatori estrattivi di gas sono in grado di monitorare in continuo, H₂, CH₄, CO, CO₂ e NH₃ e di offrire, grazie i alla robustezza e semplicità di utilizzo, vantaggi considerevoli rispetto ai gascromatografi. Durante la sintesi di ammoniaca, CO e CO₂ agirebbero come avvelenamento del catalizzatore, provocando la formazione di sali. Pertanto è necessario eliminarli quasi del tutto prima della fase di sintesi. Per contenere al massimo i problemi causati da CO e CO₂, è necessario rilevarli già nel range di ppm molto basso.

“Pane dall’aria” – fertilizzante dall’azoto

L’azoto è un elemento base per la crescita delle piante. Così com’è, l’azoto contenuto nell’aria non può essere assorbito dalle piante, ma tramite la sintesi di ammoniaca e dai fertilizzanti che così si formano, alle piante viene offerto l'azoto in una forma che sono in grado di assorbire come sostanza nutritiva. Dal processo Haber-Bosch, inventato oltre 100 anni fa, ha origine la formulazione “Pane dall’aria”. Ed è interessante sapere che, per questo straordinario processo della produzione di ammoniaca, ancora oggi la “natura dell’aria” più precisamente la composizione dei gas, riveste un ruolo determinante. Un sistema di analisi dei gas modulare è perfetto per monitorare e garantire questa condizione.

Ad esempio, SICK ha sviluppato una soluzione per il monitoraggio dell’efficienza dello steam reformer e dell’unità di controllo del convertitore shift, inserita a valle tramite la misura di metano (CH₄) e monossido di carbonio (CO) e di analisi di gas con S700 o GMS800. Per la produzione industriale di ammoniaca con diverse tecnologie, esistono però diverse licenze, scelte di volta in volta, in funzione delle materie prime utilizzate e delle condizioni ambientali. In linea di massima, la soluzione di analisi sopra descritta può essere applicata anche ad altre licenze per la sintesi dell’ammoniaca, basate sul reforming con vapore, e con alcuni adattamenti necessari per il cliente e l’impianto.

Analisi di gas ai massimi livelli

SICK offre soluzioni di analisi per l’intero processo di sintesi dell’ammoniaca e per alcuni processi successivi. Gli esperti di SICK ti supporteranno nella scelta dei prodotti adatti per la tua applicazione. Gli analizzatori delle famiglie S700 e GMS800 costituiscono la base per l’analisi personalizzata di gas di processo al fine del monitoraggio dei processi e delle emissioni durante la produzione di idrogeno e ammoniaca. Con S700 e con GMS800 è possibile misurare tutti i composti di gas rilevanti per questo processo, di volta in volta, con due, tre o persino sei diversi tipi di moduli di analisi.

A seconda del compito di misura, del luogo d’impiego e delle condizioni ambientali, sono disponibili diversi tipi di custodie. Tra queste vi sono anche custodie a parete conformi alla direttiva ATEX per zone con pericolo di esplosione, che possono essere utilizzate in ambienti industriali difficili. Equipaggiato con un modernissimo software, il GMS800 dispone anche delle interfacce necessarie per un controllo a distanza tramite rete e il collegamento a un DCS.

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