Planta de producción de amoniaco sostenible a pequeña escala : diseño preliminar y simulación en ASPEN Plus

Abstract

RESUMEN: El presente proyecto tiene como objetivo el diseño preliminar de una planta de producción (a pequeña escala) de 25 kg/h amoniaco del 98% de pureza a partir de materias primas y energías renovables. Dicha planta permitirá el suministro de amoniaco como combustible a buques de carga desde una plataforma flotante en el puerto de Santander. Inicialmente se realiza un análisis de alternativas comparando, principalmente, el uso de hidrogeno y amoniaco como combustibles renovables en transporte marítimo y se estudia su importancia dentro del panorama internacional a medio y largo plazo para este tipo de usos. El análisis del estado del arte de plantas de producción de amoniaco a pequeña escala, permite seleccionar el proceso Haber-Bosch como el más adecuado en términos de accesibilidad de materias primas, condiciones de trabajo, eficiencia, costes y TRL, incluyendo la obtención de hidrógeno a través de electrólisis del agua de mar y de nitrógeno a partir de separación del aire. Mediante simulación en ASPEN PLUS se diseña una planta de producción de 25.64 kg/h de amoniaco del 99.3% obteniéndose los requerimientos de materias primas, las características de las corrientes y las condiciones de trabajo de cada equipo. Esta información permite el dimensionado de equipos y el establecimiento de un área global para la plataforma flotante de 300 m². La estimación de costes preliminar mediante métodos modulares permite establecer un Coste Base de Capital de 2.1 MM€.

ABSTRACT: The objective of this project is the preliminary design of a plant for the production (on a small scale) of 25 kg/h of 98% pure ammonia from raw materials and renewable energies. This plant will allow the supply of ammonia as fuel to cargo ships from a floating platform in the port of Santander. Initially, an analysis of alternative fuels is carried out, mainly comparing the use of hydrogen and ammonia as renewable fuels in maritime transport, and their importance in the medium- and long-term international panorama for this type of use is studied. The analysis of the state of the art of small-scale ammonia production plants allows the Haber-Bosch process to be selected as the most suitable in terms of accessibility of raw materials, working conditions, efficiency, costs, and LRT, including the obtaining of hydrogen through seawater electrolysis and nitrogen from air separation. Through simulation in ASPEN PLUS, a plant is designed for the production of 25.64 kg/h of 99.3% ammonia, obtaining the raw material requirements, the characteristics of the streams and the working conditions of each piece of equipment. This information allows the sizing of equipment and the establishment of an overall area for the floating platform of 300 sqm. Preliminary cost estimation using modular methods allows a Base Capital Cost of €2.1 MM to be established.