De productie van ammoniak vergt zeer veel energie. Het energiegebruik kan echter drastisch worden verminderd door de toepassing van keramische membranen. Dit project maakt de weg vrij voor grootschalige implementatie van deze innovatieve technologie.
Aanleiding: ammoniakproductie verbruikt veel energie
Ammoniak is een belangrijke grondstof voor kunstmest. Het ammoniakproductieproces, een van de oudste petrochemische processen, wordt dan ook wereldwijd op grote schaal toegepast. De ammoniakproductie in Nederland neemt ruim 10 procent van het totale energiegebruik van de (petro)chemische industrie voor haar rekening.
Ammoniak: het productieproces
Ammoniak wordt gemaakt door in een reactor stikstof en waterstof onder hoge druk met elkaar te laten reageren. Omdat dit een evenwichtsreactie is, wordt niet alle stikstof en waterstof omgezet in ammoniak, maar bevat de productstroom een mengsel van ammoniak en deze gassen. De ammoniak wordt met behulp van cryogene condensatie afgescheiden en het restgas gaat opnieuw de reactor in. Hiervoor worden zeer grote, zware en energieverslindende compressoren gebruikt. Uit oogpunt van energie-efficiëntie zijn met name in deze synthesefase vergaande innovaties nodig.
De doorbraak zit in het toepassen van membraantechnieken voor de afscheiding van ammoniak. Voorwaarde voor een substantiële energiebesparing is wel dat de ammoniak met voldoende selectiviteit wordt afgescheiden en dat het restgas op druk blijft. Een unit die voldoet aan deze eisen, kan wereldwijd relatief snel worden ingevoerd, aangezien het een toepassing betreft die inpasbaar is in bestaande installaties.
Mogelijke energiebesparing
Procesberekeningen laten zien dat een energiebesparing van 50 procent voor de ammoniaksynthese en 15 procent voor het volledige proces haalbaar is. Voor de Nederlandse situatie betekent dat een besparing van 4 PJ op jaarbasis, dit ten opzichte van de 80 PJ per jaar die nu voor ammoniakproductie in Nederland wordt gebruikt.
Project: onderzoek naar silicamembranen
De afgelopen jaren zijn diverse soorten membranen getest, maar tot dusver bleek het onmogelijk de vereiste combinatie van selectiviteit en permeabiliteit te bewerkstelligen die nodig is om tot een economisch haalbaar proces te komen. Verkennende metingen met het sol/gel-silicamembraan volgens ECN-receptuur laten echter veelbelovende prestaties zien.
Nederland speelt een toonaangevende rol op het gebied van silicamembranen. Dit biedt een sterke basis om een doorbraak te realiseren. Dit project beantwoordt relevante vragen door middel van materiaalkundig en procestechnologisch (experimenteel en modelmatig) onderzoek.
Doel
Doel is de belangrijkste technologische barrières voor de toepassing van anorganische membraantechnologie in de ammoniakproductie wegnemen en de fase van industriële ontwikkeling in gang zetten.
In het project werken twee vooraanstaande kennisinstituten (ECN en TU Delft) samen met een MKB-ingenieursbureau (Continental Engineers BV) en een multinationale eindgebruiker (Kemira GrowHow). Ook de Universiteit Twente, Pall Exekia (de grootste fabrikant van keramische membranen ter wereld), CNRS Lyon en Bath University zijn bij het project betrokken.
| Titel | Energie-efficiënte ammoniakproductie m.b.v. keramische membranen |
| Penvoerder | Energieonderzoek Centrum Nederland (ECN) |
| Contactpersoon | Dhr. P.P.A.C. Pex |
| Adres | Postbus 1, 1755 ZG PETTEN |
| Telefoonnummer | 0224 56 46 40 |
| pex@ecn.nl | |
| Website | www.ecn.nl |
| Partners | Kemira GrowHow SA/NV, Continental Engineers BV, Technische Universiteit Delft |
| Looptijd | 1/10/2005 - 30/9/2007 |
| EOS-regeling | Lange Termijn |
| Projectnummer | LT02014 |
Eindrapport: http://www.rvo.nl/sites/default/files/rvo_website_content/EOS/EOSLT02014...
Geplaatst op: 04-09-2012 | Gewijzigd op: 21-01-2013