مصنع الأمونيا الهيدروجين

أنواع الهيدروجين في مصانع الأمونيا

بشكل عام، يُستخدم هيدروجين مصانع الأمونيا لإنتاج الأمونيا من خلال عملية هابر-بوش. هناك عدة أنواع من مصانع الأمونيا للهيدروجين:

• مصنع الأمونيا من الوقود الأحفوري

  إصلاح الغاز الطبيعي هو عملية من خطوتين. إصلاح الميثان بالبخار (SMR) هو الخطوة الأولى، حيث يتفاعل CH4 مع H2O لإنتاج CO و COH4. في الخطوة الثانية، يحول تحول غاز الماء (WGS) CO إلى CO2 ويحصل على المزيد من الهيدروجين. المعادلات كالتالي:

  CH4+H2O⟶CO+H2+CO

  CO+H2O⟶CO2+H2

  يُنتج إصلاح الغاز الطبيعي بشكل أساسي الهيدروجين كمنتج ثانوي. ومع ذلك، فإنه ينتج CO2، وهو غاز دفيئة رئيسي، مما يجعله طريقة أقل خضرة لإنتاج الهيدروجين.

• مصنع الأمونيا من الكتلة الحيوية

  الكتلة الحيوية هي منتجات مثل المواد الخام والقاذورات الناتجة من الحياة النباتية أو الحيوانية. تحويل هذه الكتلة الحيوية إلى هيدروجين هو إجراء أنظف بكثير. يمكن إنتاج الهيدروجين من عملية الغازIFICATION، أو إصلاح البخار، أو غازIFICATION المياه فوق الحرجة. تحصل هذه التقنيات على الهيدروجين من المواد العضوية، تاركة كمية أقل من CO2 كمنتج ثانوي.

• مصنع الأمونيا من التحليل الكهربائي للماء

  تحليل المياه بالكهرباء هو تقنية تنظيف أكثر جاذبية. يمكنه إنتاج هيدروجين نقي بكمية أو جودة مطلوبة باستخدام الكهرباء المتجددة المستمدة من الطاقة الشمسية أو الرياح أو الطاقة المائية. قد تكون هذه طريقة أكثر تكلفة، ولكن المنتج سيكون له تأثير بيئي أقل.

  H2O⟶H2+O2

• مصنع الأمونيا من الهيدروكربونات

  عملية الهيدروكربونات مشابهة لإصلاح الغاز الطبيعي. ومع ذلك، فهي تتضمن H2S أو مستخلص الكبريت. تتطلب هذه الطريقة الكبريت وقد تكون خيارًا أفضل من الغاز الطبيعي.

• مصنع الأمونيا من الهيدروجين الخالي من الكربون

  ينتج هذا المصنع الأمونيا باستخدام هيدروجين خالي من الكربون، مما يجعله خيارًا أكثر مراعاة للبيئة. على الرغم من أن التكلفة قد تكون أعلى، فإن الطلب على انخفاض انبعاثات الكربون في الغلاف الجوي يمكن أن يجعله بديلًا اقتصاديًا عمليًا.

مواصفات وصيانة هيدروجين مصانع الأمونيا

المواصفات

• القدرة: مصانع الأمونيا على نطاق صناعي بقدرات إنتاج هيدروجين تتراوح من مئات إلى آلاف الأطنان يوميًا.
• مرونة المادة الخام: يمكن لبعض مصانع الأمونيا استيعاب مواد خام متنوعة، مثل الغاز الطبيعي أو الفحم أو الكتلة الحيوية أو إنتاج الهيدروجين الكهربائي، مما يسمح لها باستخدام مصادر مختلفة للهيدروجين.
  على سبيل المثال، تستخدم مصانع الأمونيا التي تستخدم الغاز الطبيعي كمادة خام عادةً إصلاح الميثان بالبخار (SMR) لإنتاج الهيدروجين. بالإضافة إلى ذلك، يمكن لمصانع الأمونيا استخدام مواد خام مختلفة مثل تحويل الفحم إلى غاز تكسير أو غازIFICATION ل تحويل الفحم إلى غاز اصطناعي أو هيدروجين.
• نسبة نقاء واستعادة: يجب أن يفي الهيدروجين الذي تنتجه مصانع الأمونيا بمعايير النقاء المحددة لضمان ملاءمته للعمليات اللاحقة أو الأسواق الخارجية. كما أن مصانع الأمونيا مجهزة بنظم استعادة هيدروجين تعمل على تعظيم استعادة الهيدروجين من المادة الخام مع تقليل الخسائر.

*ملاحظة: قد تختلف مواصفات مصانع هيدروجين الأمونيا اعتمادًا على التكنولوجيا والتصميم والمعلمات التشغيلية المحددة لكل مصنع.

الصيانة

• التفتيش الدوري والصيانة الوقائية: إجراء التفتيش الدوري للتحقق من معدات مصانع الأمونيا وخطوط الأنابيب والصمامات، إلخ. ابحث عن علامات التآكل أو التسرب أو التآكل أو الشذوذ، وتعامل معها على الفور. قم بتنفيذ أعمال الصيانة الوقائية وفقًا لخطط الصيانة المجدولة والتوصيات. قم بالاستبدال والإصلاحات للمعدات التي تحتاج إليها لضمان التشغيل الموثوق به.
• التركيز على صيانة المعدات الحرجة: عادةً ما تحتوي مصانع الأمونيا على بعض قطع المعدات الحرجة، مثل المصلبات والحفازات والضاغطات والمبردات، إلخ. تأكد من تشغيلها بشكل طبيعي، وقم بإجراء الصيانة والمعايرة اللازمة. بالإضافة إلى ذلك، راقب المعلمات، بما في ذلك الضغوط ودرجات الحرارة والتدفقات، للتأكد من أنها ضمن النطاقات المصممة. حلل بيانات التشغيل بانتظام وتعامل مع الشذوذ على الفور.
• صيانة مرافق السلامة: تعد مرافق السلامة، التي تشمل صمامات الأمان والأجهزة المقاومة للانفجار وأنظمة الحماية من الحرائق، إلخ، ضرورية لضمان سلامة مصانع الأمونيا. تحقق من هذه مرافق السلامة وصيانتها بانتظام. تأكد من أنها في حالة جيدة وعملية.
• التنظيف وإزالة التلوث: قم بتنفيذ تنظيف وإزالة التلوث للمعدات الحرجة وخطوط الأنابيب في مصانع الأمونيا. على سبيل المثال، قم بتنظيف إزالة نشاط الحفاز للحفاظ على فعاليته. يساعد ذلك أيضًا في منع التلوث ويضمن استقرار العملية.

السيناريوهات

تُقدم السيناريوهات التالية استخدامات الهيدروجين في مصانع الأمونيا:

• إنتاج الأمونيا

  أكثر من 80٪ من إنتاج الهيدروجين على مستوى العالم يحدث من الوقود الأحفوري في عملية تتضمن غاز تخليق غني بالهيدروجين. يحتوي غاز التخليق، الذي يُشار إليه أيضًا باسم غاز الاصطناعي، على أول أكسيد الكربون وثاني أكسيد الكربون والهيدروجين. في مصانع الأمونيا، يتم استخراج غاز الهيدروجين من المركبات المحتوية على الكربون في غاز التخليق من خلال عملية إصلاح الميثان بالبخار (SMR). ثم يتم دمج غاز الهيدروجين مع النيتروجين من الهواء لإنتاج الأمونيا.

• إنتاج الهيدروجين

  في بعض مصانع الأمونيا، يتم إنتاج الهيدروجين من غازIFICATION الكتلة الحيوية أو التحليل الكهربائي للماء. يتضمن غازIFICATION الكتلة الحيوية تحويل المواد العضوية أو النفايات إلى غاز اصطناعي غني بالهيدروجين. تحدث العملية في بيئة ذات كمية محدودة من الأكسجين، وهي مثالية للتحلل الحراري، لإنتاج غاز اصطناعي. تستخدم مصانع الأمونيا التي تستخدم التحليل الكهربائي للماء هذه الطريقة لاستخراج الهيدروجين من الماء في عملية كيميائية تتطلب فصل جزيئات الماء إلى هيدروجين وأكسجين باستخدام تيار كهربائي خارجي.

• إنتاج الإيثيلين

  الإيثيلين هو غاز عديم اللون يستخدم لإنتاج منتجات كيميائية متنوعة مثل مضاد التجمد للسيارات والبوليستر للزجاجات والملابس. يمكن أيضًا إنتاج الإيثيلين من الهيدروجين عن طريق إصلاحه مع الإيثانول أو النفثا في تفاعل كيميائي يحدث عند درجة حرارة وضغط مرتفعين في وجود مواقع حفزية.

• إنتاج الأسمدة

  يمكن دمج غاز الهيدروجين الذي يتم إنتاجه في مصانع الأمونيا مع النيتروجين لتشكيل العديد من مركبات الهيدروجين والنيتروجين. أحدها هو حمض النيتريك (HNO3)، وهو المصدر الرئيسي للنيتروجين لإنتاج نترات الأمونيوم. تحت الظروف المناسبة، يمكن أن تؤدي نترات الأمونيوم إلى تكوين مجموعة متنوعة من الأسمدة القائمة على النيتروجين التي تساعد المحاصيل على النمو بشكل أقوى وأفضل، بما في ذلك نترات الأمونيوم واليوريا ونترات الأمونيوم الكالسيوم ونترات الأمونيوم وكبريتات.

• تكرير الهيدروكربونات

  يمكن استخدام غاز الهيدروجين المنتج في مصانع الأمونيا لتكرير بنزين وديزل وكerosene عالية الجودة. يمكن أيضًا دمج غاز الهيدروجين في منتجات نفطية أخرى لتشبعها عن طريق إزالة الروابط المزدوجة.

كيفية اختيار هيدروجين مصانع الأمونيا

في هذه الأيام، يبحث المشترون عن مصانع هيدروجين الأمونيا فعالة و صديقة للبيئة. يبحثون أيضًا عن مصانع ذات تقنية متقدمة تضمن إمدادًا ثابتًا بالهيدروجين. فيما يلي بعض العوامل التي يأخذها المشترون في الاعتبار عند اختيار مصانع الأمونيا للهيدروجين.

• قدرة الإنتاج

  يشير هذا إلى كمية الهيدروجين التي يمكن للمصنع إنتاجها في غضون إطار زمني معين. يمكن أن يكون من حيث الحجم أو الوزن. يجب أن تتناسب قدرة المصنع مع طلب المشتري.

• مرونة المادة الخام

  تستخدم بعض مصانع الأمونيا للهيدروجين نوعًا محددًا من المواد الخام فقط. قد يحد ذلك من تطبيق المصنع. يفضل المشترون المصانع التي يمكنها استخدام أنواع مختلفة من المواد الخام لزيادة الربحية.

• التكنولوجيا والكفاءة

  يمكن أن تؤثر تكنولوجيا وكفاءة مصنع الأمونيا للهيدروجين بشكل كبير على أدائه وتكاليف التشغيل. يبحث المشترون عن المصانع التي تستخدم طرق التصنيع المتقدمة. مثال على التكنولوجيا المتقدمة هو عملية هابر-بوش. يؤدي توليد الهيدروجين بكفاءة إلى تقليل انبعاثات غازات الدفيئة والتأثير البيئي.

• التقاط الكربون وتخزينه

  يُعد التقاط الكربون وتخزينه (CCS) ميزة مهمة يجب أن تكون موجودة في مصانع الأمونيا للهيدروجين. وذلك لأن إنتاج الهيدروجين غالبًا ما ينبعث منه كمية كبيرة من ثاني أكسيد الكربون. يولي المشترون الآن الأولوية للمصانع التي تحتوي على أنظمة CCS فعالة. هذه الأنظمة تقلل من انبعاثات الكربون وتدعم مبادرات الاستدامة.

• أنظمة الأتمتة والتحكم

  تساعد مصانع الأمونيا للهيدروجين التي تحتوي على أنظمة أتمتة على الإشراف التشغيلي والكفاءة. تضمن أنظمة التحكم الوظيفة المثلى والسلامة والامتثال للوائح. عادةً ما تؤدي الأتمتة إلى انخفاض تكاليف الصيانة وتقليل الحاجة إلى العمالة الماهرة.

• التصميم النمطي

  تتيح تصاميم المصانع النمطية سهولة التثبيت والتوسع السريع إذا زاد الطلب على الهيدروجين. يقلل من متطلبات رأس المال الأولية. وهذا يجعل من السهل على المستثمرين الحصول على عائد على الاستثمار في وقت قصير.

• الامتثال البيئي

  تحقق مما إذا كان المصنع يتوافق مع اللوائح البيئية. سيتم التأثير على اختيار مصنع الأمونيا للهيدروجين من خلال الحاجة إلى الامتثال للوائح البيئية. سيؤدي اختيار مصنع متوافق مع اللوائح البيئية إلى تقليل مخاطر تكبد النفقات في المستقبل.

• العاملون والصيانة

  خذ بعين الاعتبار سهولة تشغيل وصيانة مصنع الأمونيا للهيدروجين. يؤثر ذلك على تكاليف التشغيل والإنتاجية. بالإضافة إلى ذلك، ضع في الاعتبار توفر قطع الغيار لخدمة وإصلاح معدات المصنع بسرعة.

أسئلة وأجوبة عن هيدروجين مصانع الأمونيا

س1: كيف يتم إنتاج الأمونيا في مصنع هيدروجين الأمونيا؟

ج1: يتم إنتاج الأمونيا في مصنع هيدروجين الأمونيا باستخدام عدة طرق. الطريقة الأكثر شيوعًا هي عملية هابر بوش، التي تجمع بين النيتروجين المستخرج من الهواء والهيدروجين. تتطلب العملية محفزات، وتحت درجة حرارة وضغط مرتفعين، تتفاعل العناصر معًا لتشكيل الأمونيا. في الآونة الأخيرة، تتضمن الطرق الأكثر ابتكارًا إنتاج الهيدروجين من الأمونيا عن طريق التكسير.

س2: هل لمصنع هيدروجين الأمونيا تأثير على البيئة؟

ج2: نعم، يمكن أن يكون للمصانع تأثير بيئي. إن مصدر القلق الرئيسي هو انبعاثات الكربون. ومع ذلك، يتم استخدام مصانع تنتج الأمونيا دون انبعاث الكربون. تستخدم هذه المصانع مصادر الطاقة المتجددة مثل الرياح أو الطاقة الشمسية أو الطاقة المائية لإنتاج الهيدروجين من الماء. نظرًا لعدم وجود انبعاثات كربونية تقريبًا، تعتبر أفضل للبيئة.

س3: كم من الوقت يعمل مصنع هيدروجين الأمونيا؟

ج3: تم تصميم مصانع الهيدروجين للعمل بشكل مستمر لفترات طويلة، غالبًا لمدة 20 عامًا أو أكثر، بين إيقاف التشغيل الرئيسي للصيانة وإعادة التجهيز، عادةً من 5 إلى 10 سنوات.