Green Nitrates, development of new nitric acid process for cost competitive and GHG emission free production of fertilizers.

Prosjektet skal utvikle ny salpetersyreprosess for integrering i et lønnsomt nytt konsept for gjødselproduksjon uten klimagassutslipp. Et slikt konsept er nøkkelen til realisering av Yaras mål om å bli klimanøytral innen 2050. Skiftet fra fossil til fornybar energi medfører et skifte fra varmeintegrering til integrering av elektrisk energi. De store varmemengdene som frigjøres i salpetersyreprosessen skal derfor omdannes til elektrisk energi og derved redusere det totale energiforbruket til gjødselprosessen. Den nye gjødselprosessen er basert på en elektrolysør som produserer hydrogen fra vann. Normalt vil oksygengassen som også dannes slippes ut til luft, men den nye salpetersyreprosessen vil integrere dette oksygenet og derved oppnå en rekke fordeler. For det første har Yaras forskere identifisert muligheter for økt energigjenvinning og -eksport hvis oksygenet integreres optimalt. For det andre vil intensivering med oksygen kunne gi store CAPEX-gevinster gjennom tilpasset reaktordesign og -materialer. For det tredje vil den ekstra frihetsgraden oksygenet representerer kunne gi mer optimale prosessbetingelser med lavere OPEX og ressursforbruk. Den forbedrede salpetersyreprosessen vil oppnås gjennom prosessutvikling og -modellering, nye eksperimentelle data for relevante kjemiske reaksjoner og materialer ved ikke-standard betingelser, og utvikling av prediktive modeller for reaktorer med nye design og ukonvensjonelle prosessbetingelser. Oppnåelse av prosjektmålene er ventet å gi et viktig bidrag til fremtidens lønnsomme grønne gjødselproduksjon og derved gi Yara konkurransefortrinn i fremtidens bærekraftige gjødsel- og næringsmiddelmarked.

The purpose of the project is to develop and qualify an improved novel process for production of nitric acid and electrical energy, tailored for integration in a plant complex converting renewable energy to green fertilizer. By utilizing oxygen available from other units of the plant complex, major benefits will be sought related to increased energy recovery and product efficiency, and reduced CAPEX and resource consumption. The recovered energy will be converted to electrical power reducing the net power consumption of the green fertilizer plant concept. Achievement of the project targets will be an instrumental contribution to future profitable green fertilizer production, giving Yara a competitive position in a future sustainable fertilizer and food market. The con-conventional process conditions represented by the increased oxygen content implies challenges and opportunities. By optimisation of the general process design and heat recovery system, Yara has developed process concepts allowing significantly increased electrical power production. This development will continue in the current project. The extra oxygen requires reassessment of optimal process conditions for the ammonia oxidation unit, converting ammonia to NO. This is a complex problem, requiring detailed knowledge of the dependence of catalyst activity, selectivity and lifetime on gas composition, pressure, temperature and catalyst composition and geometry. To some extent the project needs to measure new data for this purpose. Early indications are that substantial value can be realised by such optimisation. The increased oxygen concentration allows for intensified NO oxidation and NOx absorption to nitric acid. For the realisation of a compact low cost absorber, the project must and will experimentally determine new data related to acid-NOx reaction kinetics and material stability and performance. Based on this, models will be developed and used for the design of a new low cost compact absorber.