L'ammoniac comme vecteur d'hydrogène
Le craquage de l'ammoniac est un processus chimique au cours duquel l'ammoniac (NH3) est thermiquement décomposé en hydrogène et azote, généralement à l'aide d'un catalyseur tel que le nickel à des températures élevées (700–1000°C). Ce procédé de craquage de l’ammoniac suscite un intérêt croissant en tant que méthode de production d'hydrogène, notamment dans le cadre des applications liées à l'énergie propre car il permet de produire de l'hydrogène de manière efficace, notamment sur site ou pendant le transport. L'ammoniac se distingue par sa haute densité énergétique et sa facilité de stockage, ce qui en fait un vecteur idéal pour l'hydrogène.
Avec la demande croissante d'énergie décarbonée, le besoin mondial en hydrogène augmente également. Lorsqu'il s'agit de transporter ce gaz sur de longues distances, la liquéfaction constitue une option, mais elle reste complexe et coûteuse. L'utilisation de l'ammoniac comme vecteur offre une solution plus rentable et économe en énergie, tout en simplifiant le stockage et le transport.
Une technologie de craquage de l'ammoniac hautement efficace et à faible intensité énergétique
Le craquage de l'ammoniac présente un potentiel significatif pour transformer l'économie de l'hydrogène. Il permet aux industries de passer à des sources d'énergie plus propres avec des changements d'infrastructure minimes, en soutenant le rôle de l'hydrogène dans les systèmes d'énergie renouvelable et en intégrant des sources intermittentes comme le vent et le solaire.
Technip Energies propose une solution unique brevetée de technologie de craquage de l'ammoniac (NH3) à faible intensité énergétique, tirant profit de plus de 60 ans d'expertise dans la conception d'usines d'hydrogène et de références industrielles dans les usines de production d'ammoniac.
Cette technologie combine un catalyseur de craquage à haute activité commercialement éprouvé avec un récupérateur de chaleur de haute qualité.
Notre procédé de craquage de l'ammoniac consiste à vaporiser et à préchauffer de l'ammoniac liquide, puis à le craquer dans un réacteur tubulaire chauffé à l'aide d'un catalyseur commercial. Le concept de récupération permet de récupérer et de réintégrer la chaleur dans le processus, produisant un mélange d'hydrogène et d'azote. L'hydrogène est purifié à plus de 99,9 % par adsorption modulée en pression. Cette approche permet d’améliorer l'efficacité en utilisant la chaleur à forte valeur ajoutée, en minimisant l'intensité énergétique et en réduisant les coûts d'exploitation. L'empreinte carbone peut être éliminée en utilisant des combustibles sans carbone comme l'ammoniac ou l'hydrogène.
Les brûleurs LSV® de Technip Energies ont fait leurs preuves avec divers combustibles, allant de l'hydrogène pur à l'ammoniac pur, ainsi qu’avec d’autres mélanges pertinents permettant le craquage de l'ammoniac sans émissions de CO2.
Une usine pilote en opérations destinée au craquage de l’ammoniac
Une usine pilote a été construite à Rotterdam afin de reproduire les conditions industrielles à plus petite échelle, en fournissant un environnement contrôlé pour tester et affiner les composants du processus.
Cette usine pilote permet de :
- Confirmer l’adéquation des métallurgies à la nitruration, qui peut conduire à la formation de nitrures métalliques et à une dégradation des performances et de la durée de vie des matériaux du réacteur.
- Évaluer les performances de différents catalyseurs dans des conditions d'exploitation réalistes.
L'installation pilote permet d'affiner les paramètres de réaction tels que la température, la pression, la pureté de l'hydrogène, la réduction des émissions et le débit d'ammoniac. En optimisant ces conditions, Technip Energies a créé un processus sûr, fiable et économiquement efficace.
Avantages du craquage de l’ammoniac par récupération
- Efficacité énergétique : En utilisant la chaleur résiduelle, la technologie de récupération réduit considérablement la consommation d'énergie du processus de craquage de l'ammoniac, entraînant une réduction des coûts d’exploitation et une empreinte carbone plus faible.
- Scalabilité : Cette technologie peut être adaptée à différentes échelles d'exploitation, des applications à petite échelle aux grandes installations industrielles (>100 000 tonnes par an d'hydrogène produit), ce qui la rend polyvalente pour différents secteurs, notamment les transports, la production d'électricité et la fabrication de produits chimiques.
- Réduction des émissions : En éliminant le besoin de combustibles fossiles, le craquage de l'ammoniac avec récupération contribue à une réduction des émissions de gaz à effet de serre.
- Pureté de l'hydrogène : La technologie permet de produire de l'hydrogène de grande pureté, ce qui est essentiel pour des applications telles que les piles à combustible et les procédés industriels qui nécessitent de l'hydrogène propre.
- Viabilité économique : Avec l'intégration de systèmes de récupération de chaleur, les coûts opérationnels sont réduits, rendant la production d'hydrogène à partir de l'ammoniac plus compétitive par rapport à d'autres méthodes. La technologie de craquage de l'ammoniac de Technip Energies permet un rendement élevé en hydrogène (généralement supérieur à 80 %) ainsi qu'une efficacité globale de l'usine supérieure à 90 %.
FAQ
Le craquage de l’ammoniac est un processus de décomposition chimique au cours duquel l’ammoniac (NH3) est décomposé, ou « craqué », en ses gaz constitutifs : hydrogène (H2) et azote (N2). La réaction chimique du craquage de l’ammoniac est la suivante :
2NH3 ⇌ N2 + 3H2
Cette réaction est endothermique, ce qui signifie qu’elle nécessite un apport de chaleur pour se produire. Elle se déroule à haute température et en présence d’un catalyseur, ce qui permet d’améliorer son efficacité et de réduire les besoins énergétiques.
L'ammoniac (NH3) est considéré comme un transporteur d'hydrogène important car il répond à de nombreux défis associés au transport et au stockage de l'hydrogène sur de longues distances.
L'hydrogène est un élément clé de la transition mondiale vers une énergie propre, mais son utilisation pratique en tant que carburant ou vecteur énergétique est limitée par ses propriétés physiques et chimiques.
À pression atmosphérique, l'hydrogène existe sous forme liquide à -253°C, ce qui rend son transport en tant que liquide très difficile. L'ammoniac existe à -33°C à pression atmosphérique, offrant ainsi une solution viable à ces défis, ce qui en fait un élément essentiel de l'économie de l'hydrogène.
L'ammoniac en tant que vecteur d'hydrogène contribue à la disponibilité de l'énergie propre dans les zones où la production d'hydrogène à faible teneur en carbone et/ou sans carbone est moins disponible en raison de l'intermittence de l'énergie éolienne et solaire ou du manque d'espace.
Le craquage de l'ammoniac peut être mis en œuvre à différentes échelles et configurations pour répondre à divers besoins. Il peut être centralisé dans des installations de grande à méga-échelle, avec de l'hydrogène transporté vers les utilisateurs finaux via des réseaux hydrogène étendus, tels que ceux en cours de planification en Europe. Alternativement, il peut être décentralisé et à grande échelle, co-localisé avec des consommateurs majeurs d'hydrogène et potentiellement connecté via des réseaux locaux d'hydrogène.
Avec 60 ans d'expertise dans les usines de production d'hydrogène et d'ammoniac, Technip Energies propose une solution de technologie de craquage de l'ammoniac (NH3) à faible intensité énergétique, unique et brevetée.
Basée sur la technologie de craquage récupératif éprouvée, Technip Energies propose une technologie sûre, hautement efficace et performante pour rendre l'hydrogène disponible de manière durable et abordable.
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