암모니아 플랜트

수소화 및 탈황

오늘날에는 석탄, 나프타, 석유 대신 천연가스가 암모니아 생산의 원료로 주로 사용됩니다. 유황과 같은 불필요한 천연가스 성분은 표적 수소화를 통해 황화수소(H₂S) 형태로 결합한 다음 탈황 반응기에서 제거합니다.

수소화 반응기 내 촉매의 활동을 전체 베드에 걸쳐 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 개조된 다점 온도계를 사용하여 여러 지점을 모니터링합니다. 유황 성분이 누출되면 다운스트림 공정 단계가 오염될 수 있으므로 정확한 작동이 항상 보장되어야합니다. 차압 트랜스미터가 설치된 소형 오리피스 플레이트와 벤츄리 튜브를 사용하여 정확한 가스 흐름을 감지합니다.

프리리포머

공급 원료와 선택한 플랜트 설계에 따라 증기 메탄 개질을 위해 한 가지, 두 가지 또는 세 가지 유형의 리포머가 직렬로 설치됩니다:

• 1. 프리리포머
• 2. 주요 리포머: 증기 메탄 개질기(SMR)
• 3. 보조 리포머: 자동 열 개질기(ATR)

이 조합은 수소와 합성 가스를 최적으로 회수할 수 있는 기반이 됩니다. 촉매층 기반의 원통형 사전 개질기에서 첫 번째 프리리포머 단계는 약 500 °C, 30 bar의 고온 증기 공급 하에 이루어집니다.

전체 침대에 걸쳐 촉매의 활동과 노화를 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 개조된 멀티포인트 온도계를 사용하여 여러 지점을 기록합니다. 가스와 증기 사이의 비율을 정확하게 모니터링하여 코킹과 촉매 손상을 방지해야 합니다. 차압 트랜스미터가 장착된 컴팩트한 오리피스 플레이트와 벤츄리 튜브는 이 작업을 안정적이고 내구성 있게 수행합니다.

주요 리포머

주요 리포머(국제적으로 증기 메탄 개질기 - SMR로 알려져 있음)에서는 개질기 튜브가 여러 줄로 수직으로 장착되어 외부에서 버너를 통해 연속적으로 연소됩니다. 가스-증기 혼합물이 수소, 일산화탄소 및 이산화탄소로 전환되는 과정은 촉매로 채워진 튜브 내부에서 이루어집니다. 일반적으로 특수 합금으로 만들어진 리포머 튜브의 벽은 고온으로 인해 영구적으로 특별한 스트레스를 받습니다. 과열로 인한 일반 작동 중 균열이 발생하는 것은 드문 일이 아닙니다. 이로 인해 생산을 중단해야 하거나 공장 전체가 손상될 수도 있습니다. 종종 실행되는 것처럼 화염을 줄인 공정의 대체 운영은 처리량 감소로 이어지며 플랜트 운영자는 영구적인 효율성 손실을 감수해야 합니다.

튜브 재료에 맞춘 튜브 표면 온도 센서(XTRACTO-PAD^®)의 정밀 분석 및 완벽한 배치로 최적의 솔루션을 제공합니다. 특수 차폐 설계 덕분에 화염과 무관한 정확한 튜브 표면 온도가 24시간 내내 기록됩니다. 이제 SMR은 실제로 최고의 처리량으로 오래 사용할 수 있도록 제어할 수 있습니다. 또한 튜브 표면뿐만 아니라 연소 시 발생하는 연도 가스의 온도도 챔버에서 모니터링됩니다. 이러한 목적에 적합한 센서 솔루션은 장기적으로 내성이 강한 소재로 제작된 써모웰을 사용하여 고객의 애플리케이션을 위해 특별히 개발되었습니다.

보조 리포머

주요 리포머를 통과한 가스의 약 1/3을 1차 개질기에서 변환한 후, 다음 단계에서는 1,000 °C 이상의 온도와 30 bar 이상의 압력에서 보로 리포머에서 "점화"하여 100 %에 가까운 변환율을 달성합니다. 자동 열 개질기(ATR)는 내부에 내화 라이닝이 있습니다. 증기-가스 혼합물과 대형 버너를 통해 예열된 공정 공기(산소 및 질소 성분)가 위에서부터 공급됩니다. 첫째, 부분 연소(부분 산화)가 일어납니다. 그런 다음 혼합물은 개질기의 중간 부분에 위치한 촉매층을 통과하여 나머지 메탄 성분이 최종적으로 전환됩니다.

이 까다로운 공정을 적절하고 지속적으로 모니터링하기 위해 특별히 설계된 WIKA 멀티포인트 온도 센서를 사용하여 많은 촉매층에서 정확한 온도를 기록합니다. 이 센서는 견고한 설계와 수소 중독으로부터 센서 요소를 보호하기 때문에 장기간 안정적인 중복 측정을 제공합니다.

물-가스 시프트 리액터

리포밍 공정에서 생성된 일산화탄소(CO)는 여기에 사용된 촉매를 중독시켜 후속 암모니아 합성에 부정적인 영향을 미칩니다. 증기를 추가하면 일산화탄소는 고온 시프트(HTS) 반응기와 저온 시프트(LTS) 반응기에서 이산화탄소로 전환됩니다. CO_2는 스크러버와 메탄화기의 후속 공정 단계에서 매체 흐름에서 더욱 잘 분리될 수 있습니다.

HTS 및 LTS 반응기에서 촉매의 균일한 활성은 반응에 매우 중요합니다. 변환되지 않은 일산화탄소는 다음 공정 단계로 유입되어서는 안 됩니다. 촉매의 상태와 노화 정도를 정확히 판단하기 위해, 반응기 내부에 분포된 여러 지점을 가진 다점 온도 센서를 사용하여 측정합니다. 이를 통해 측정 데이터를 기반으로 촉매의 수명 주기가 끝날 때를 예측할 수 있습니다.

메탄화

메탄화 반응기에서는 원치 않는 잔류 일산화탄소와 이산화탄소가 수소-질소 매체 흐름에서 제거됩니다. 수소를 추가하면 촉매 반응을 통해 CO와 CO₂ 를 메탄과 물로 전환하는 메탄화 과정이 일어납니다.

촉매의 균일한 활성은 반응에 매우 중요합니다. 변환되지 않은 일산화탄소는 다음 공정 단계로 유입되어서는 안 됩니다. 촉매의 상태와 노화 정도를 정확히 판단하기 위해, 반응기 내부에 분포된 여러 지점을 가진 다점 온도 센서를 사용하여 측정합니다. 이를 통해 측정 데이터를 기반으로 촉매의 수명 주기가 끝날 때를 예측할 수 있습니다.

극저온 정화 장치

극저온 정제 장치에서는 -170 °C 이하의 온도에서 격리된 콜드 박스에서 아르곤과 같은 불순물을 제거하고 암모니아 합성을 위해 원하는 수소 대 질소 비율을 조정합니다.

이러한 저온에서는 모노플랜지 및 니들 밸브 설계의 다양한 WIKA 계측 밸브(블록, 블록 앤 블리드, 더블 블록 앤 블리드)가 사용됩니다. 이를 통해 압력 트랜스미터와 차압 트랜스미터 솔루션을 안전하고 영구적으로 밀봉된 상태로 연결할 수 있습니다.

단열 이중벽의 저온 및 특수한 설치 조건에 적합한 특수 써모웰-온도 센서 조합은 원격 SIL 온도 트랜스미터와 함께 완벽한 솔루션으로 사용되는 경우가 많습니다.

암모니아 합성 반응기

암모니아 합성 반응기에서는 수소와 질소가 암모니아 (NH₃)로 합성됩니다. 이 과정은 150 ... 250 bar의 압력과 400 ... 520 °C의 온도에서 진행됩니다. 수직 또는 수평의 반응기에는 여러 개의 촉매 충전층이 있으며, 이곳에서 가스 혼합물이 여러 번에 걸쳐 변환됩니다.

원하는 합성에 필요한 압력을 지속적으로 사용할 수 있도록 온도 보정 트랜스미터/다이어프램씰 시스템을 사용하여 반응기 입구에서 측정합니다 (고온에서도 정확함).

다단계 반응 중에는 많은 열이 발생하는데, 이 열은 인터쿨링 단계를 통해 제거됩니다. 반응기 층을 따라 임계 온도 분포는 열 전달이 빠른 여러 개의 빠른 응답 멀티포인트 온도계로 모니터링됩니다.

암모니아 냉각기

암모니아 합성 후 가스는 열교환기와 암모니아 냉각기로 구성된 상호 연결된 시스템을 사용하여 여러 단계에 걸쳐 상당히 냉각되고 액화됩니다. 중요 레벨 모니터링에는 다양한 중복 센서를 사용하는 경우가 많습니다. 캐필러리를 통해 연결된 완전 용접된 플러시 다이어프램 씰이 있는 차압 트랜스미터는 정수압 수위 값을 출력합니다.

리드 체인 또는 2챔버 시스템을 갖춘 자기 변형 트랜스듀서가 장착된 레벨 표시기는 끓는 암모니아 가스로 인해 발생하는 기포가 플로트를 간단히 통과할 수 있으므로 안정적인 신호로 작동이 입증된 연속 아날로그 측정을 제공합니다.

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