Green Salpeter / 21.12.2017

Salpetersäure energieeffizienter und umweltverträglicher produzieren

Salpetersäureproduktionsanlage: Umweltschädliche Stickoxide N2O und NOx werden mittels Katalysator umgewandelt. © Thyssenkrupp Industrial Solutions

Salpetersäure ist ein wichtiges Grundprodukt der chemischen Industrie, das in großen Mengen hergestellt wird. In den Anlagen zur Salpetersäureproduktion kommen zur Optimierung des Ammoniak-Oxidationsprozesses gestrickte und gewebte Katalysator- und Rückgewinnungsnetze zum Einsatz.

Ein bekanntes chemisches Großverfahren zur Herstellung von Salpetersäure ist das Ostwaldverfahren. Die Säure wird zum größten Teil zu Düngern weiterverarbeitet. Diese Reaktion erfolgt in Großanlagen im Maßstab von 100.000 Jahrestonnen je Anlage. Hierbei werden Katalysatornetze aus Platin-Rhodium-Legierungen eingesetzt. Aufgrund des vorgelagerten energieintensiven Haber-Bosch-Verfahrens zur Ammoniakherstellung ist der Umsatz von Ammoniak im Ostwaldverfahren energetisch betrachtet relevant. Das Nebenproduktspektrum enthält auch Anteile von klimaschädlichem Lachgas+ (N2O). Die Reduzierung der klimaschädlichen N2O-Emissionen wurde in den letzten Jahren für die Salpetersäureproduzenten immer wichtiger. Außerdem kommt es bei der Ammoniakoxidation zu hohen Verlusten an teurem Platin (Pt) und Rhodium (Rh). Weltweit liegen diese pro Jahr bei mehreren Tonnen.

Energie- und Ressourceneffizienz verbessern

CFD Simulationsrechnung mit lokaler Auflösung der N2O Selektivität auf der Oberfläche eines komplexen, gestrickten PtRh-Katalysatornetzes; Ziel ist, die primäre Bildung von N2O zu minimieren. © Umicore

Trotz Arbeiten durch Forschungsinstitute und Industrieunternehmen wurden die möglichen Ausbeute- und Ressourceneffizienzpotenziale bis heute noch nicht erreicht. Im Projekt sollen in einem integralen Ansatz mit Hilfe von Simulationsarbeiten und detaillierten Untersuchungen des katalytischen Prozesses neue Katalysatoren und Reaktordesigns entwickelt werden. Ziel ist es, die Ausbeute des Hauptprodukts NO, und damit die Energieeffizienz, deutlich zu erhöhen sowie die Bildung von N2O als Nebenprodukt zu reduzieren. Gleichzeitig zielen die Untersuchungen auf die Reduzierung der Platingruppenmetallverluste.
Damit kann das Projekt wesentlich dazu beitragen, die Energieeffizienz innerhalb der chemischen Industrie zu verbessern. Dabei wird ebenfalls die Ressourceneffizienz der Platingruppenmetalle gesteigert und der Prozess wird umweltfreundlicher.

 

Im Verbundvorhaben Green Salpeter arbeiten drei Projektpartner daran, die Herstellung von Salpetersäure energieeffizienter zu machen:

 

  • Die Thyssenkrupp Industrial Solutions als führendes Unternehmen im internationalen Großanlagenbau, Weltmarktführer mit mehreren Jahrzehnten Erfahrung beim Bau von Salpetersäureanlagen
  • Umesoft als Spezialanbieter für statistische Methodiken, Software, Training und Projektberatung insbesondere für die chemische und pharmazeutische Industrie
  • Umicore bringt als Materialtechnologieunternehmen Expertise in der Entwicklung und Herstellung von edelmetallbasierten Katalysatoren ein, insbesondere zur Herstellung von Pt-basierten Katalysatornetzen für die Ammoniakoxidation

Mehr zum Projekt

Verbundvorhaben Green Salpeter: Verbesserte Energieeffizienz und Umweltfreundlichkeit in der Salpetersäureproduktion

Förderkennzeichen:
03ET1383A-C

Laufzeit:
2016 - 2019

Projektbeteiligte

Projektleitung, Katalysatoren-Entwicklung
Umicore

Dirk Born
dirk.bornateu.umicore.com

Modellierung und Optimierung des Ammoniakbrenners
ThyssenKrupp Industrial Solutions - Business Unit Process Technologies

Versuchsplanung, Modellierung, Prozessüberwachung
UMESOFT Unternehmensberatung, Methodenschulung und Softwarevertrieb

Forschungsförderung

Das Informationssystem EnArgus bietet Angaben zur Forschungsförderung, so auch zu diesem Projekt.