The color of Ammonia YARA Brunsbüttel - Sven Kohnke Lausitzer Fachkonferenz / 11-Nov-2021

YARA Brunsbüttel

the color of Ammonia

Sven Kohnke
Lausitzer Fachkonferenz / 11-Nov-2021

Oslo

 Brunsbüttel

S. Kohnke / 11-11-2021

„ The fixation of atmospheric nitrogen is one of the
great discoveries, awaiting the genius of chemists“
 Sir William Crookes; 1898

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„HABER-BOSCH“ Kristian Birkeland / Sam Eyde

1904 Haber Studie NH3-Gleichgewicht at 1.000°C → 0,012 Vol%, Produktion von 6,2 mg

1908 Haber circulation loop; Fe-catalyst; 200 bar → 6 Vol% NH3, Vertrag mit BASF

1908 Birkeland / Eyde Norsk Hydro (nun YARA) ; Wasserkraft ; Lichtbogen in Luft (NO --> HNO3 --> Nitrate)

1913 Haber erste NH3-Anlage der Welt in Oppau (Ludwigshafen) 20 to/d, Konstruktion in 16 monaten
1916 zweite Anlage in Leuna

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„ Stickstoffbindung an Wasserstoff“

 3
 löslich in Wasser und verfügbar für Pflanzen

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Ammoniakproduktion „Haber Bosch“
 Synthesegas (H2 and N2)
 30 – 40 bar

 200 bar
 500°C Dampfproduktion

 Reaktor N2 H2
 +
 Katalysator cooling
 46 kJ/mol NH3(g)
 NH3(l) Lager

 Kondensation
 ~ 20 Vol% NH3

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Ammoniakproduktion weltweit

2020 : ~ 220 Mio.t
Forecast : 700 Mio.t in 2050

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Ammoniakproduktion weltweit
 • ~ 900 production units worldwide

 • > 500 in China (~ 450 coal based)

 • size : 500 – 4.500 t/day

 • average size ~ 1.500 t/day

 • new plants > 3.000 t/day

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Wasserstoffproduktion

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weltweite Wasserstoffproduktion
 Öl Andere

 Kohle

 Erdgas

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industrielle Technologien zur Erzeugung von Wasserstoff
 (nicht stöchiometrisch)

 • „SMR“ Methan steam reforming LUFT + ERDGAS
 Schritt 1 4 + + 2 ֜ 2 + 2 + 
 Schritt 2 + 2 ֜ 2 + 2

 • „POX“ partielle Oxidation von Kohlenwasserstoffen O2 + Erdgas
 Schritt 1 4 + 2 ֜ 2 + 
 Schritt 2 + 2 ֜ 2 + 2

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industrielle Technologien zur Erzeugung von Wasserstoff

2 4 + 1 2 + 2 2 + 2 2 ֜ 4 3 + 2 2

Heute

• 1,8 to CO2 / to NH3

• 1,8 % der weltweiten CO2-emissionen (500 Mioto/a)

• ~ 85% Ammoniak für Düngemittel (Ernährung der Weltbevölkerung)

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Ammoniak
 als
 Wasserstoffträger

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Ammoniak als Wasserstoffträger

• 17,6 Ma% Wasserstoff

• Lagerung
 Flüssig : -33°C vs. -253°C
 Druck-H2 : 250 bar

 3
• Transport / Rohrleitungen
 x 0,5 Erdgaspipeline
 x 0,25 Wasserstoffpipeline
 Hochseeschiffe

• Tanklagerkapazitäten : ~ 60.000 to
 90 GWh vs 0,13 GWh Batterie

• Ammoniakcracking
 extra Energie notwendig
 geeignet für long distance Wasserstofftransport

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The color of Ammonia

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GREY Wasserstoff aus fossilen Energien (SMR/POX)

 Wasserstoff aus fossilen Energien (SMR/POX)
 BLUE
 Carbon capture storage (CCS), kontroverse Diskussion

 Konvertierung von Methan zu Wasserstoff und festem
 TÜRKIS
 Kohlenstoff (Pyrolyse), nicht komplett klimaneutral

 Wasser Elektrolyse aus „grünem Strom“
 GREEN Heute > 3fach teurer in Deutschland

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Ammoniakproduktion „Haber Bosch“
 grauer Wasserstoff und Stickstoff
 (30 – 40 bar)

 grüner Wasserstoff Stickstoff
 200 bar
 500°C Dampfproduktion

 Reaktor N2 H2
 +
 Katalysator cooling
 46 kJ/mol NH3(g)
 NH3(l) Lager

 Kondensation
 ~ 20 Vol% NH3

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YARA Brunsbüttel

S. Kohnke / 11-11-2021

YARA Brunsbüttel
(Ammoniak + Harnstoff)

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YARA Brunsbüttel
 SylWin 1+2
 ~ 3.000 MWh
 HelWin 1+2

 TENNET
 Umspannwerk
 „BÜTTEL“

 YARA

 natural Gas
 (~ 1.000 MWh)

 Westküstenleitung

 LNG

 TENNET
 Umspannwerk
 „BRUNSBÜTTEL“

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YARA Brunsbüttel
• Wasserelectrolyse 250 MW

• Produktion von 50.000 Nm³/h (4.460 kg/h) grünem Wasserstoff (ca. 25%)
 natural Gas
 (~ 750 MWh)
• 600 to/day grünes Ammoniak
 Green Electricity
 (~ 250 MWh)
• CO2-Reduktion von ca. 350.000 to/a (bei 8.760 h/a)

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Anwendungen „grünes Ammoniak“

• Grundlage für Dekarbonisierung vieler Industrieprodukte

• grüner Dünger

• Ammoniakmotoren für Schiffe (sehr hoher Bedarf)
 Abgas bestehend aus Stickstoff und Wasserdampf

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