LU103375B1

LU103375B1 - Grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese in Kombination mit einer grauen Anlage zur Ammoniak Synthese

Info

Publication number: LU103375B1
Application number: LU103375A
Authority: LU
Inventors: Bernd Keil; Stephan Buss; Bernd Mielke; Reinhard Heun
Original assignee: Thyssenkrupp Ag; Thyssenkrupp Uhde Gmbh
Priority date: 2024-09-05
Filing date: 2024-09-05
Publication date: 2026-03-05

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft eine grüne Anlage (1) zur Ammoniak-Synthese, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) mit einer grauen Anlage (100) zur Ammoniak-Synthese derart kombiniert ist, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können. Die Erfindung ist weiterhin auf ein Verfahren zum Nachrüsten einer grauen Anlage (100) zur Ammoniak-Synthese, umfassend ein Errichten einer grünen Anlage (1) zur Ammoniak- Synthese, sowie einen Anlagenverbund aufweisend eine erfindungsgemäße, grüne Anlage (1) und eine graue Anlage (100) gerichtet.

Description

Grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese in Kombination mit einer grauen

Anlage zur Ammoniak-Synthese

Die vorliegende Erfindung betrifft eine grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese mit einer auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung für eine Bereitstellung von

Wasserstoff, wobei die grüne Anlage mit einer grauen Anlage zur Ammoniak-Synthese ohne auf erneuerbaren Energien basierenden Stromversorgung für eine Bereitstellung von Wasserstoff kombiniert ist.

Stand der Technik

Im Hinblick auf das weltweite Bevölkerungswachstum kommt der Entwicklung von flexiblen und effizienten Düngern eine große und wachsende Bedeutung zu. Ein sehr großer Anteil an der weltweiten Düngerproduktion entfällt auf harnstoffhaltige Dünger.

Diese wasserlöslichen Dünger zerfallen im Boden zu Ammoniumsalzen bzw. Nitraten und stellen einen wichtigen Basisdünger dar. Diese harnstoffhaltigen Dünger können mit Verbindungen weiterer Elemente wie Kalium, Mangan, Phosphaten, Schwefel,

Schwefelverbindungen, Selen, Kalzium kombiniert werden.

Harnstoff kann gemäß den vereinfachten Gleichungen [1] und [2] hergestellt werden: 2 NH, + CO, = H,N-COONH, [1]

H,N-COONH, = (NH,).CO + H,0 [2]

Die beiden Ausgangsstoffe Ammoniak und Kohlendioxid können dabei in der

Ammoniak-Synthese basierend auf dem Haber-Bosch Verfahren bereitgestellt werden.

Ammoniak ist dabei die weltweit zweitmeist produzierte synthetische Chemikalie

(Ullmann’s Encyclopedia of Industrial Chemistry, 2012, Wiley-VCH Verlag GmbH &Co.

KGaA, Weinheim, DOI:10.1002/14356007.002_011, im folgenden „Ullmann’s“).

Die Herstellung von Ammoniak erfolgt dabei im Wesentlichen aus den Elementen

Wasserstoff und Stickstoff unter Anwesenheit eines Eisenkatalysators. Die

Temperaturen bewegen sich haufig im Bereich zwischen 400 °C und 500 °C bei einem

Druck über 100 bar. Der wesentliche Faktor fiir die Prozesskosten liegt dabei in der

Bereitstellung von Wasserstoff aus der Synthesegasherstellung (Ullmann’s, Seite 139).

Eine Erzeugung von Ammoniak erfolgt dementsprechend bevorzugt im Grundsatz wie beispielsweise bei Holleman, Wiberg, Lehrbuch der Anorganischen Chemie, 102.

Auflage, 2007, Seiten 662-665 (ISBN 978-3-11-017770-1) beschrieben, basierend auf dem ,Haber-Bosch-Verfahren“ aus den Elementen gemäß Gleichung [3]: 3H, + N, = 2 NH, + 92.28 kJ [3]

Das Edukt Stickstoff (N,) kann beispielsweise durch Tieftemperaturluftzerlegung von

Umgebungsluft gewonnen werden.

Der Wasserstoff wird herkommlicherweise über den ,Steam-Reforming-Prozess“ gemäß

Gleichung [4] erhalten:

C,H, + n H,0 = (n+m) H, + n CO [4]

In der anschließenden ,Kohlendioxid-Konvertierung® erfolgt eine weitere Umsetzung gemäß Gleichung [5]:

CO + H,0 = CO, + H, [5] 2/22

Das gemäß Gleichung [5] entstehende Kohlendioxid (CO,) dient bevorzugt als

Kohlendioxidquelle zur Harnstoff-Synthese gemäß den Gleichungen [1] und [2].

Gemäß Gleichung [4] dienen fossile Energieträger, in der Regel Methan aus Erdgas, als

Edukt für die Wasserstoffherstellung. Aufgrund begrenzter Ressourcen und der vielfältigen Folgeprobleme des Klimawandels wird weltweit eine Reduktion des

Verbrauchs fossiler Energieträger, wie Erdgas, angestrebt.

Ein Ansatz mit Hinblick auf die Ammoniak- und Harnstoff-Synthese ist der Aufbau von „grünen“ Ammoniakanlagen (,gNH,-Anlagen“), die zumindest anteilig mit „grünem“

Wasserstoff (,gH,“) aus erneuerbaren Quellen betrieben werden. So könnte Ammoniak als kohlenstofffreier Energiespeicher von erneuerbaren (regenerativen) Energien genutzt werden. Daher ist eine stark steigende Nachfrage nach „grünem“ Ammoniak (gNH,) in den kommenden Jahren zu erwarten.

Allerdings wurden bisher keine bzw. kaum gNH,-Projekte realisiert, da die sehr hohen

Investitionskosten (CAPEX — capital expenditure) einer gNH,-Anlage einen Aufbau wirtschaftlich nur in den seltensten Fällen rechtfertigen. Die Investitionsausgaben beinhalten dabei nicht nur die Kosten der erneuerbaren Energiequelle (Windpark, Solar,

Wasser...), der Elektrolyse und des NH,-Kreislaufs, sondern im hohen Maße auch die

Kosten der Gesamtversorgung der Anlage sowie der Infrastruktur.

Dabei ist zu beachten, dass eine allgemeingültige Anforderung sowie eine allgemeingültige Lösung nicht möglich sind. Die unterschiedlichen Randbedingungen wie Verfügbarkeit, Schwankungen und Kosten der erneuerbaren Energie, geografische

Lage, vorhandene Infrastruktur sowie lokal variierende gesetzliche Normen erfordern flexible Lôsungsansatze, um die Wirtschaftlichkeit von gNH,-Anlagen zu erhöhen.

Die vorliegende Erfindung hat daher die Aufgabe, auf der Grundlage herkommlicher

Technologie eine grüne NH,-Anlage bereitzustellen, die unter Nutzung einer bestehenden grauen NHz,-Anlage eine Reduktion der Investitions- und/oder 3/22

Betriebskosten ermöglicht, also die Wirtschaftlichkeit von Aufbau und Betreiben grüner

NH,-Anlagen verbessert.

Erfindungsgemäße Lösung

Die Aufgabe der Erfindung wird überraschenderweise durch eine grüne Anlage zur

Ammoniak-Synthese gemäß Anspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den abhängigen Ansprüchen.

Die Erfindung umfasst des Weiteren ein Verfahren zum Nachrüsten einer grauen Anlage zur Ammoniak-Synthese gemäß Anspruch 14 sowie einen Anlagenverbund aufweisend eine erfindungsgemäße grüne Anlage und eine graue Anlage gemäß Anspruch 17. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen finden sich in den jeweiligen abhängigen Ansprüchen.

Dadurch, dass die grüne Anlage („grüne Ammoniakanlage“, ,gNH3-Anlage“, „grüne

NH3-Anlage“, „grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese“) mit einer grauen Anlage („graue

Ammoniakanlage“, „graue NH3-Anlage“, „graue Anlage zur Ammoniak-Synthese“) kombiniert ist, lassen sich Synergien zwischen den beiden Anlagen nutzen. So kann für die grüne Anlage beispielsweise eine bestehende Infrastruktur der grauen Anlage zumindest teilweise mitgenutzt werden und/oder Einheiten oder Stoffströme der grauen

Anlage können für die grüne Anlage verwendet werden oder umgekehrt. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass die grüne Anlage in direkter Nähe zu einer bestehenden

Anlage aufgestellt ist. Bevorzugt ist vorgesehen, eine grüne Anlage mit einer grauen

Anlage nur an Standorten zu kombinieren, die für eine ausreichende und stabile

Bereitstellung erneuerbarer Energien geeignet sind.

Als eine „grüne Anlage“ wird hier eine Anlage zur Herstellung von Ammoniak aus

Wasserstoff und Stickstoff verstanden, in welcher als ein Edukt überwiegend „grüner

Wasserstoff“ eingesetzt wird, also Wasserstoff, der unter Einsatz erneuerbarer (regenerativer) Energien erzeugt wird. Hierbei handelt es sich insbesondere um

Wasserstoff, der unter Einsatz von Sonnenenergie und/oder Windenergie und/oder

Wasserkraft erzeugt wird, indem etwa die erneuerbaren Energien in elektrische Energie 4/22

(elektrischen Strom) umgewandelt werden, mit welchem eine Wasserelektrolyse betrieben wird. Die Wasserstofferzeugung wie auch eine etwaige Umwandlung von erneuerbaren Energien in elektrische Energien kann dabei in der grünen Anlage selbst erfolgen oder auch außerhalb der grünen Anlage, wobei der grüne Wasserstoff der grünen Anlage von außen zugeführt wird, etwa über ein Rohrleitungsnetzwerk oder über

Tankfahrzeuge.

Dementsprechend wird hier als eine „graue Anlage“ eine Anlage zur Herstellung von

Ammoniak aus Wasserstoff und Stickstoff verstanden, in welcher als ein Edukt überwiegend „grauer Wasserstoff“ eingesetzt wird, also Wasserstoff, der unter Einsatz von Kohlenwasserstoffen erzeugt wird. Hierbei handelt es sich insbesondere um

Wasserstoff, der aus Kohlenwasserstoffen mittels Dampfreformierung, autotherme

Reformierung oder partielle Oxidation, in der Regel mit nachfolgender Wassergas-Shift-

Reaktion (Kohlenmonoxid-Konvertierung) erzeugt wird. Dies beinhaltet auch grauen

Wasserstoff, bei welchem das entstehende Kohlendioxid teilweise oder vollständig gebunden (und somit abgeschieden und gespeichert; sequestriert) wird und nicht in die

Atmosphäre gelangt (auch „blauer Wasserstoff“ genannt).

Als „Kombinieren“ wird hier verstanden, dass die grüne und die graue Anlage miteinander gekoppelt sind. Die beiden Anlagen sind also nicht vollständig unabhängig voneinander. Die Kopplung kann dabei beispielsweise mechanisch, fluidisch und/oder elektrisch erfolgen. Somit können die grüne Anlage und die graue Anlage dann insbesondere derart miteinander verbunden sein, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und Teile der

Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden. Dies kann eine

Versorgung über eine gemeinsame Infrastruktur umfassen und/oder eine gemeinsame

Nutzung zumindest einer Anlageneinheit, zumindest eines Prozesses und/oder zumindest eines Stoffstroms.

Als „in direkter Nähe“ wird hier verstanden, dass die Kombination mit möglichst geringen Verlusten erfolgen kann, insbesondere Energieverlusten wie Wärmeverlusten und gegebenenfalls Kompressionsenergieverlusten. Insbesondere wenn zumindest ein 5/22

Stoffstrom zwischen den beiden Anlagen übertragen wird, sind bei zu großen Distanzen beispielsweise unerwünschte Energieverluste zu erwarten. Beispielsweise kann direkte

Nähe einen kleinsten Abstand zwischen der grünen und der grauen Anlage von weniger als 5 Kilometer, bevorzugt weniger als ı Kilometer, besonders bevorzugt von weniger als 500 Meter bedeuten.

Die grüne Anlage kann weiterhin ausgebildet sein, Wasserstoff aus einer H2-

Rückgewinnung aus einem Spülgas (engl. purge gas) der grauen Anlage einem

Wasserstoffstrom der grünen Anlage beizumischen und/oder Wasserstoff aus einer

Elektrolyse der grünen Anlage einem Wasserstoffstrom oder einem Brenngasstrom der grauen Anlage beizumischen.

Das Beimischen von Wasserstoff aus der H2-Rückgewinnung aus dem Spülgas der grauen Anlage ermöglicht es, Schwankungen der H2-Produktion der grünen Anlage auszugleichen. Im Fall einer Unterbrechung der H2-Produktion der grünen Anlage, beispielsweise aufgrund unzureichender zur Verfügung stehender erneuerbarer Energie, kann so ein Betrieb der grünen Anlage zumindest bei niedrigen Lasten ermöglicht werden. Als niedrige Last wird hier beispielsweise eine Teillast der grünen Anlage von kleiner 15 %, bevorzugt kleiner 10 %, besonders bevorzugt kleiner 5 % verstanden.

Weiterhin kann ein Vorsehen eines kostenintensiven H2-Speichers vermieden werden oder aber ein H2-Speicher für die grüne Anlage zumindest kleiner ausgeführt werden.

Das Beimischen von Wasserstoff aus der grünen Anlage in einen Wasserstoffstrom oder einen Brenngasstrom der grauen Anlage kann insbesondere dann vorteilhaft sein, wenn eine zur Verfügung stehende elektrische Energie aus erneuerbaren Quellen maximal für einen Teillastbetrieb von weniger als 10 % ausreicht und/oder wenn ein

Wasserstofftransfer aus der grauen Anlage in die grüne Anlage aufgrund von Vorgaben oder Auflagen nicht zulässig ist. In diesem Fall kann die grüne Anlage in den Hot-

Standby-Betrieb übergehen und ein Überschuss an Wasserstoff in der grünen Anlage in der grauen Anlage eingesetzt werden, beispielsweise als Ersatz für Erdgas in einem

Reformer. 6/22

Weiterhin kann die Dampferzeugung der grünen Anlage ausgebildet sein, auf einem

Druckniveau, insbesondere einem mittleren Druck (MD, typischerweise von 35 bar bis 80 bar, bevorzugt von 40 bar bis 60 bar), wie die graue Anlage zu arbeiten. So kann die grüne Anlage ausgebildet sein, einen bei dem entsprechenden Druck überhitzten oder gesättigten Dampf einer Stromerzeugung, einer Dampfschiene und/oder einem

Maschinenantrieb der grauen Anlage zuzuführen. Damit ermöglicht die Erfindung, die

Wärmeenergie der grünen Anlage entweder zum Antreiben von Maschinen der grauen

Anlage einzusetzen oder aber zum Bereitstellen elektrischer Energie, ohne dass für die grüne Anlage eine separate Turbinen-Generator-Einheit zur Strombereitstellung vorzusehen ist. Zum Zuführen des MD-Dampfes kann die grüne Anlage eine entsprechende, insbesondere Rohrverbindung, zur grauen Anlage aufweisen. Diese

Verbindung kann bevorzugt thermisch isoliert ausgeführt sein. Darüber hinaus kann der in der grünen Anlage erzeugte Dampf, beispielsweise MD-Dampf, natürlich auch zur

Wärmeauskopplung aus der grünen Anlage in die graue Anlage eingesetzt werden.

Die grüne Anlage kann ausgebildet sein, Sauerstoff aus einer Elektrolyse der grünen

Anlage und/oder mit Sauerstoff angereicherte Luft aus einer Luftzerlegungsanlage der grünen Anlage der grauen Anlage, beispielsweise für eine Anreicherung einer

Verbrennungs- und/oder Prozessluft, zuzuführen. In bestehenden grünen Anlagen ist der Sauerstoff aus der Elektrolyse ein Nebenprodukt genauso wie die mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Luftzerlegungsanlage. Somit kann durch die Kombination der grünen und der grauen Anlage eine Weiterverwertung des Sauerstoffs bzw. der mit

Sauerstoff angereicherten Luft erreicht werden sowie ein Erdgasverbrauch und somit eine CO,-Emission der grauen Anlage reduziert werden.

Dabei kann die grüne Anlage bevorzugt ausgebildet und eingerichtet sein, eine zur

Verfügung stehende Menge an Sauerstoff zu ermitteln und die Sauerstoffzufuhr zur grauen Anlage so zu berechnen und vorzugeben, dass sich Schwankungen in der

Sauerstoffverfügbarkeit der grünen Anlage nicht oder zumindest nicht negativ auf den

Betrieb der grauen Anlage auswirken. Schließlich ist für grüne Anlagen eine, beispielsweise wetterbedingte, wechselnde Verfügbarkeit an erneuerbarer Energie charakteristisch und damit an durch die Elektrolyse bereitgestelltem H2 und somit auch an durch die Elektrolyse bereitgestelltem O2. Graue Anlage sind hingegen nicht für 7/22 größere Schwankungen im Betrieb ausgelegt. Das Ermitteln der Sauerstoffverfügbarkeit — auch in Form der mit Sauerstoff angereicherten Luft - und Berechnen und Vorgeben der Sauerstoffzufuhr ermöglicht hingegen eine Steuerung oder Regelung der

Sauerstoffzufuhr, so dass die betroffenen Prozesse in der grauen Anlage nicht beeinträchtigt werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, eine Menge an zugeführtem

Sauerstoff zu beschränken, entweder absolut oder relativ in Bezug zum

Gesamtsauerstoffstrom der grauen Anlage.

Weiterhin kann die grüne Anlage alternativ oder zusätzlich ausgebildet und eingerichtet sein, einen Start-up-Heizer und/oder heiße Gasströme, beispielsweise aus einem

Rauchgaskanal, aus einer Methanisierung oder auch überhitzten Hochdruck-Dampf (typischerweise von 80 bar bis 130 bar) der grauen Anlage zur Vorwärmung eines

Eintrittsstroms in einen Konverter der grünen Anlage zu nutzen. Dies ist insbesondere für eine Inbetriebnahme bzw. einen Neustart sowie den Hot-Standby-Betrieb der grünen

Anlage vorteilhaft, da dann auch zur Inbetriebnahme bzw. den Neustart sowie im Hot-

Standby-Betrieb der grünen Anlage kein elektrischer oder durch die Verbrennung eines

Brenngases betriebener Heizer vorzusehen ist. Insbesondere bei Nutzung von heißen

Strömen der grauen Anlage ist eine räumliche Nähe zwischen grüner und grauer Anlage so auszulegen, dass Wärmeverluste begrenzt sind.

Vorzugsweise kann die grüne Anlage ausgebildet und eingerichtet sein, zumindest eine

Einheit der grauen Anlage mitzunutzen. Damit kann eine Duplizierung dieser Einheit in der grünen Anlage vermieden werden. Beispielsweise kann die grüne Anlage hierzu eine

Verbindung, insbesondere eine fluidische, mit der grauen Anlage aufweisen, bevorzugt eine Rohrverbindung.

Als eine Einheit wird hier beispielsweise eine Komponente, ein Bauteil oder eine funktionelle Gruppe der grünen oder der grauen Anlage verstanden. Diese kann entsprechend auch eine Anlageneinheit oder ein Anlagenteil sein oder umfassen.

Die zumindest eine Einheit kann dabei eine Roh-, Kessel- oder Kühlwasseraufbereitung, eine Instrumentenlufterzeugung, eine Fackel, eine Abwasseraufbereitung, eine 8/22

Stromerzeugung (insbesondere umfassend eine Turbine und einen Generator), ein NH3-

Tank, ein Kompressor, ein Speicher, ein Wärmetauscher, ein Erhitzer, ein Kühler, eine

Rohrleitung und/oder eine Wärmeauskopplung der grauen Anlage sein oder umfassen.

So kann beispielsweise bei einer kombinierten Nutzung der Roh-, Kessel- oder

Kühlwasseraufbereitung ein bestehender Kühlturm mitgenutzt werden und/oder eine oder mehrere Kühlwasserpumpen eingespart werden, indem ein Roh-, Kessel- und/oder

Kühlwasserkreislauf der grünen Anlage an einen entsprechenden Kreislauf der grauen

Anlage angeschlossen ist.

Weiterhin kann beispielsweise vorgesehen sein, dass die grüne Anlage eine fluidische

Anbindung an den NH,-Tank der grauen Anlage aufweist, so dass eine durch die grüne

Anlage bereitgestellte NH3-Menge in dem NH3-Tank der grauen Anlage gespeichert werden kann. Dann ist es nicht erforderlich, eine separate Logistik, umfassend beispielsweise einen NH,-Tank, Transportwege usw., für das grüne NH, (also das in einer grünen NH,-Anlage hergestellte Ammoniak) vorzusehen. Die Komplexität der grünen Anlage sowie Investitions- und Betriebskosten können so reduziert werden.

Bevorzugt ist die grüne Anlage dabei ausgebildet und eingerichtet, eine durch die grüne

Anlage bereitgestellte NH,-Menge festzuhalten (also Informationen über die durch die grüne Anlage bereitgestellte NH,-Menge zu erfassen). So kann dokumentiert werden, beispielsweise für eine Zertifizierung, wie viel grünes NH, in dem gemeinsamen NH,-

Tank aufgenommen ist. Dadurch ermöglicht die Erfindung, sowohl den vorhandenen

NH,-Tank als auch die gesamte vorhandene NH,-Infrastuktur der grauen Anlage zu nutzen. Dies ist sowohl wirtschaftlich als auch umwelttechnisch effizienter, als wenn für die grüne Anlage eine separate NH,-Infrastruktur bereitgestellt werden muss. Die grüne

Anlage kann zum Erfassen und Festhalten der bereitgestellten, grünen NH,-Menge beispielsweise entsprechende Sensorik und ein Speichermedium aufweisen, wobei die bereitgestellte, grüne NH,-Menge auf dem Speichermedium hinterlegt wird.

Vorzugsweise ist die grüne Anlage ausgebildet, einen Spülgasstrom der grünen Anlage, sobald vorhanden, für eine Behandlung in der grauen Anlage der grauen Anlage zuzuführen. Dadurch kann ein Duplizieren einer Vorrichtung zum Behandeln des 9/22

Spülgasstroms vermieden werden. Zum Zuführen des Spülgasstroms zur grauen Anlage kann die grüne Anlage insbesondere eine fluidische Verbindung, beispielsweise eine

Rohrverbindung, aufweisen.

Vorzugsweise weist die grüne Anlage für die Vorwärmung eines Eintrittsstroms in einen

Konverter der grünen Anlage einen Bypass zum Umgehen einer Dampferzeugung der grünen Anlage auf. Für den laufenden Betrieb der grünen NH,-Anlage wird somit kein elektrischer oder durch die Verbrennung eines Brenngases betriebener Heizer benötigt.

Vorzugsweise ist die grüne Anlage ausgebildet und eingerichtet, beim Betrieb der grünen

Anlage zumindest einen Teil der vorhandenen Infrastruktur der grauen Anlage mitzunutzen. Dadurch kann ein Schaffen neuer Infrastruktur vermieden oder zumindest reduziert werden. Der zumindest eine Teil der vorhandenen Infrastruktur kann dabei etwa ein Hafen, eine Straße, eine Versorgung, eine Werkstatt und/oder ein elektrisches

Netz sein. Eine Versorgung kann beispielsweise eine Wasser- oder Gasversorgung sein.

So kann die grüne Anlage beispielsweise eine Anbindung an oder sogar eine Einbettung in die bestehende Infrastruktur aufweisen. Durch eine elektrische Anbindung an ein vorhandenes Stromnetz kann ein elektrischer Batteriespeicher (Batterie) für die grüne

Anlage beispielsweise entfallen oder aber zumindest mit einer reduzierten Kapazität ausgeführt sein.

Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zum Nachrüsten einer grauen Anlage zur

Ammoniak-Synthese. Das Verfahren umfasst ein Errichten einer erfindungsgemäßen grünen Anlage zur Ammoniak-Synthese, wobei das Errichten der grünen Anlage ein

Kombinieren mit der grauen Anlage derart umfasst, dass ein gegenseitiger

Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können.

So ermöglicht die Erfindung das Bereitstellen von grünem Ammoniak bei reduzierten

Investitions- und/oder Betriebskosten. Durch das Kombinieren der grünen Anlage mit der grauen Anlage können nämlich Synergien zwischen den beiden Anlagen genutzt 10/22 werden, so dass beispielsweise Einheiten einer grünen Anlage aus dem Stand der

Technik eingespart und/oder kleiner ausgeführt werden können.

Insbesondere kann das Kombinieren ein Anschließen der grünen Anlage an eine

Infrastruktur der grauen Anlage, an zumindest eine Einheit der grauen Anlage und/oder einen Stoffstrom der grauen Anlage umfassen. So kann die grüne Anlage die bereits vorhandene Infrastruktur nutzen und ein Aufbauen einer neuen Infrastruktur kann so zumindest reduziert werden. Weiterhin können Einheiten einer grünen Anlage wie eine elektrische Batterie, ein Wasserstoffspeicher, eine Kühlwasseraufbereitung, eine

Verstromungseinheit aus Turbine und Generator, entweder entfallen oder zumindest kleiner und damit kostengünstiger gestaltet sein. Durch das Anschließen an Stoffströme der grauen Anlage können Stoffströme zwischen den beiden Anlagen ausgetauscht werden, so dass Schwankungen, insbesondere in der grünen Wasserstoffversorgung, ausgeglichen werden können und/oder ein Überschuss von einem Stoff, beispielsweise

Sauerstoff aus der Elektrolyse der grünen Anlage, kann der anderen Anlage zur Nutzung zugeführt werden. Weiterhin kann über einen angeschlossenen Stoffstrom auch Energie, insbesondere Wärmeenergie, zwischen den beiden Anlagen übertragen werden.

Vorzugsweise umfasst das Nachrüsten vor dem Errichten ein Bewerten eines Standorts der grauen Anlage. Das Bewerten ist dabei insbesondere darauf gerichtet, eine Eignung des Standorts für das Errichten einer grünen Anlage zu analysieren. Typische Kriterien einer derartigen Bewertung können beispielsweise Schwankungen und Kosten der erneuerbaren Energien, die Kapazität der grauen Anlage und der grünen Anlagen, gesetzliche (lokale) Bestimmungen für zulässige Kohlendioxidemissionen von grünen

Ammoniakanlagen, notwendige oder bereits vorhandene Infrastruktur oder dergleichen sein. So kann beispielsweise vorgesehen sein, eine Verfügbarkeit an erneuerbarer

Energie zu erfassen, indem z.B. eine jährliche Sonneneinstrahlung oder

Windbedingungen einbezogen werden. Durch das Bewerten des Standorts ermöglicht die Erfindung, dass das Errichten der grünen Anlage ökonomisch sinnvoll erfolgen kann.

Die Erfindung betrifft weiterhin einen Anlagenverbund aufweisend eine erfindungsgemäße grüne Anlage und eine graue Anlage. Dabei sind die grüne Anlage und 11/22 die graue Anlage derart miteinander kombiniert, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder

Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können.

Dadurch, dass die grüne und die graue Anlage derart miteinander kombiniert ausgeführt sind, ermöglicht der Anlagenverbund ein Nutzen von Synergien zwischen beiden

Anlagen. Dadurch lassen sich Investitions- und/oder Betriebskosten einsparen und eine

Wirtschaftlichkeit eines Errichtens und Betreibens einer grünen Anlage zur Ammoniak-

Synthese kann verbessert werden.

Die für die erfindungsgemäße grüne Anlage offenbarten Details und Vorteile sind auf das erfindungsgemäße Verfahren und den erfindungsgemäßen Anlagenverbund übertrag- und anwendbar und umgekehrt.

Des Weiteren wird die Erfindung anhand der folgenden Figuren näher erläutert. Die

Figuren beschränken dabei nicht den Schutzumfang der Erfindung, sondern dienen nur der beispielhaften Erläuterung.

Es zeigen:

Figur 1 ein schematisches Fließbild einer grünen Anlage zur Ammoniak-Synthese nach dem Stand der Technik.

Figur 2 Synergieeffekte durch die Kombination einer erfindungsgemäßen grünen Anlage zur Ammoniak-Synthese mit einer grauen Anlage zur Ammoniak-Synthese.

Figur 3 ein schematisches Fließbild eines Ausführungsbeispiels einer grünen Anlage zur

Ammoniak-Synthese gemäß der Erfindung. 12/22

Fig. 1 zeigt eine schematische Darstellung einer grünen Anlage 1 aus dem Stand der

Technik zur Herstellung von grünem Ammoniak (gNH,) durch die Bereitstellung von erneuerbarer Energie.

Die Anlage 1 erhält den erforderlichen Wasserstoff aus einer Elektrolyse, hier umfassend eine alkalische Wasserelektrolyseeinheit 10. Die alkalische Wasserelektrolyseeinheit 10 wird dabei von einer nicht gezeigten Stromversorgung mit elektrischer Energie versorgt.

Da für eine grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese der Wasserstoff regenerativ bereitzustellen ist, speist sich die Stromversorgung beispielsweise aus Windkraft,

Sonnenenergie, Wasserkraft oder auch aus einem Verbund- oder Inselnetz, das dann entsprechend aus erneuerbaren Energiequellen versorgt ist. Um in Phasen unzureichender erneuerbarer Energie eine ausreichende Stromversorgung der Anlage 1 gewährleisten zu können, kann die Stromversorgung eine Batterie umfassen. Die

Batterie ermöglicht zudem in Phasen mit Stromüberschuss, den Überschuss an elektrischer Energie in der Batterie für eine spätere Nutzung — etwa in Phasen mit

Stromunterschuss - zu speichern.

Der in der alkalischen Wasserelektrolyseeinheit 10 gewonnene Wasserstoff wird nach einer ersten Verdichtung auf ungefähr 8 bar in einem H2-Kompressor 11 entweder einem

Synthesekreislauf zugeführt oder aber über eine mehrstufige

Wasserstoffspeicherkompression (hier exemplarisch durch zwei

Wasserstoffspeicherkompressoren 21 gebildet, welche zusammen auch einen einzigen mehrstufigen Wasserstoffspeicherkompressor bilden können) einer

Wasserstoffspeicherung 20 der Anlage zugeführt. In der Wasserstoffspeicherung 20 durchläuft der Wasserstoff zwei Wasserstoffspeicherkompressoren 21, bevor er einem

Wasserstoffspeicher 22 zugeführt wird. Zwischen den beiden

Wasserstoffspeicherkompressoren 21 ist zudem ein De-Oxo-Reaktor 23 angeordnet, um

Sauerstoff aus dem Wasserstoff abzuscheiden. Am Eintritt in den Wasserstoffspeicher 22 weist der Wasserstoff einen Druck von etwa 200 bar auf.

Weiterhin sind in der Wasserstoffspeicherung vier Ventile 24, 25, 26 vorgesehen, über die eine Zuführung von Wasserstoff zum Wasserstoffspeicher 22 und eine Abführung aus 13/22 dem Wasserstoffspeicher 22 regulierbar sind. So kann bedarfsabhängig der in der

Elektrolyseeinheit 10 gewonnene Wasserstoff durch Öffnen des Ventils 24 dem

Wasserstoffspeicher 22 zugeführt werden oder durch Absperren des Ventils 24 an dem

Wasserstoffspeicher 22 vorbeigeführt werden. Das Ventil 25 reguliert den Zustrom vom

Kompressor 21 in den Wasserstoffspeicher 22 und die Ventile 26 einen abgeführten

Wasserstoffstrom aus dem Wasserstoffspeicher 22.

Bevor der Wasserstoff von der Wasserstoffspeicherung 20 aus dem Wasserstoffspeicher 22 über die Ventile 26 und/oder direkt aus der Elektrolyse 10 über die Verbindung 12 der eigentlichen Ammoniak-Synthese zugeführt wird, wird ihm in einer

Luftzerlegungsanlage 13 bereitgestellter Stickstoff beigemischt. Das Stickstoff-

Wasserstoff-Gemisch wird dann in der mehrstufigen Synthesegaskompression (hier den zwei Synthesegaskompressoren 31, 32, welche zusammen auch einen einzigen mehrstufigen Synthesegaskompressor bilden können) verdichtet und zwischen den beiden Synthesegaskompressoren 31, 32 in einem zweiten De-Oxo-Reaktor 33 von

Sauerstoff befreit. Stromauf des zweiten De-Oxo-Reaktors 33 weist das Gasgemisch dabei einen Druck beispielsweise von ungefähr 40 bar auf, nach dem zweiten

Synthesegaskompressor 32 einen Druck von 140 bar. Danach wird das Gasgemisch einem Kreislaufgas typischerweise in oder vor einem Ammoniakabscheider 40 zugeführt.

Das Kreislaufgas wird in einem weiteren Verdichter 41 erneut verdichtet, in einem

Wärmeübertrager 42 erhitzt und dann einem Konverter 43 zugeführt, in dem

Wasserstoff und Stickstoff in einer Gleichgewichtsreaktion zu Ammoniak reagiert. Das reagierte Kreislaufgas verlässt den Konverter 43, passiert einen Dampfüberhitzer 44 und einen Abhitzekessel 45 sowie den Wärmeübertrager 42, bevor es erneut (nach weiteren

Wärmetauschern, hier nicht angezeigt) den Ammoniakabscheider 40 erreicht. So kann das im Konverter 43 gewonnene Ammoniak an einer Abführung 46 bereitgestellt werden. Das Ammoniak kann anschließend gespeichert oder zu einer Weiterverwendung eingesetzt werden, beispielsweise zur Harnstoffherstellung. 14/22

Die Kreislaufgasstrecke weist ein Stellventil 47 auf, über das ein Teil des Kreislaufgases vor dem Ammoniakabscheider 40 abgeführt werden kann. So kann ein Ammoniakgehalt im Konverter 43 eingestellt werden, um beispielsweise eine Last der Anlage 1 zu regulieren. Weiterhin ist hier ein elektrischer Heizer 48 vorgesehen, um eine Temperatur am Eintritt des Konverters 43 einzustellen.

Der Überhitzer 44 und der Abhitzekessel 45 werden wiederum von einem Kesselwasser durchströmt, so dass Dampf erzeugt wird und als ein Hochdruckstrom einer Turbine 51 zugeführt werden kann. Die Turbine 51 treibt einen Generator 52 zur

Strombereitstellung an.

Weiterhin weist der Ammoniakabscheider 40 eine Kühlung 49 auf. Von der Kühlung 49 strömt gekühltes Kühlmittel in den Ammoniakabscheider 40, wird dort erwärmt und dann erneut der Kühlung 49 zum Abkühlen des Kühlmittels zugeführt.

Aufgrund der Komplexität einer solchen grünen Anlage ı besteht ein sehr hoher

Investitionsbedarf, beispielsweise durch die Bereitstellung von Ammoniaktanks.

Weiterhin bestehen aber auch sehr hohe Betriebskosten und/oder Transportkosten, beispielsweise durch den Ab- und Weitertransport des gewonnenen Ammoniaks.

Daher ist es Aufgabe der Erfindung, eine grüne Anlage 1 bereitzustellen, die geringere

Investitionskosten, Transportkosten und/oder Betriebskosten aufweist, indem

Synergien zwischen der grünen Anlage ı und einer bestehenden grauen Anlage genutzt werden können. Hierfür ist eine erfindungsgemäße grüne Anlage ı mit einer grauen

Anlage kombiniert ausgeführt. Figur 2 zeigt Synergieeffekte, die durch eine solche

Kombination der erfindungsgemäßen, grünen Anlage 1 und einer grauen Anlage 100 erzielt werden können. Dabei sind Einheiten der grauen Anlage 100 in der oberen Hälfte dargestellt, Einheiten der grünen Anlage ı unterhalb der Trennlinie in der unteren

Hälfte.

So kann der in der alkalischen Wasserstoffelektrolyseeinrichtung 10 und in der

Luftzerlegungsanlage 13 in der grünen Anlage 1 gewonnene Sauerstoff als 15/22

Verbrennungsluft in einem Primärreformer 61 oder auch als Prozessluft in einem

Sekundärreformer 62 der grauen Anlage 100 verwendet werden. Alternativ oder zusätzlich kann der Sauerstoff auch für andere Zwecke bereitgestellt werden, beispielsweise einer Lüftung 65 oder anderen Folgeprozessen der grauen Anlage 100, wie einer Salpetersäureherstellung, in der dann NH3 nicht mit Luft sondern mit einer mit

Sauerstoff angereicherten Luft reagiert.

In entgegengesetzter Richtung kann beispielsweise Wasserstoff aus einer H2-

Riickgewinnung 63 der grauen Anlage 100 dem griinen Wasserstoff aus der alkalischen

Wasserstoffelektrolyseeinrichtung 10 beigemischt werden. So können insbesondere

Fluktuationen in der Bereitstellung von Wasserstoff durch die mit elektrischer Energie, die aus erneuerbaren Energien erhalten wird, gespeisten

Wasserstoffelektrolyseeinrichtung 10 abgeschwächt werden. Weiterhin kann durch das

Beimischen von Wasserstoff aus der grauen Anlage 100 ein Betreiben der griinen Anlage 1 bei einer niedrigen Last, beispielsweise bei 10 % der Nennlast, ermöglicht werden, so dass ein Schalten der grünen Anlage 1 in einen Hot-Standby-Betrieb vermieden werden kann oder aber zumindest seltener erforderlich ist.

Wenn erforderlich, können Spiilgase der grünen Anlage 1 in der grauen Anlage 100 behandelt werden, so dass eine entsprechende Vorrichtung nicht in der griinen Anlage 1 dupliziert werden muss. Weiterhin kann Ammoniak (NH,) von der grünen Anlage 1 an die graue Anlage 100 übertragen werden, so dass eine NH,-Infrastuktur der grauen

Anlage 100 durch die griine Anlage 1 genutzt werden kann.

SchlieBlich kann vorgesehen sein, dass das Kesselspeisewasser fiir den Abhitzekessel 45 der grünen Anlage 1 von der grauen Anlage 100 bereitgestellt wird. So können beispielsweise entsprechende Pumpen sowie eine Kesselspeisewasseraufbereitung mit genutzt werden und sind nicht zusätzlich in der grünen Anlage 1 vorzusehen. Der im

Abhitzekessel 45 gewonnene überhitzte Dampf kann zur Weiternutzung wiederum an die graue Anlage 100 abgegeben werden, wo er fiir die Stromerzeugung, den

Maschinenantrieb o.ä. genutzt werden kann. 16/22

Auch kann das Kühlwasser für eine Kühlvorrichtung 50 der grünen Anlage ı von der grauen Anlage 100 gespeist sein. So kann das Kühlwasser in einer gemeinsam genutzten

Kühlwasseraufbereitung 64 gekühlt, gegebenenfalls gereinigt und dem Kühlkreislauf wieder zur Verfügung gestellt werden.

Figur 3 zeigt eine beispielhafte Ausführung einer erfindungsgemäßen, grünen Anlage 1.

Diese Anlage 1 ist hier zum Nachrüsten einer grauen Anlage 100 errichtet worden. Vor dem Errichten ist dabei ein Bewerten des Standorts der grauen Anlage 100 erfolgt. Nur bei einer Eignung des Standorts zum Betreiben einer grünen Anlage 1 ist das Errichten ökonomisch sinnvoll. Bei einer Bewertung vorhandener bzw. nutzbarer erneuerbarer

Stromquellen kann in die Bewertung beispielsweise auch die Infrastruktur der grauen

Anlage 100 einfließen, insbesondere ein Zustand der Infrastruktur.

Das Errichten der grünen Anlage ı umfasst ein Kombinieren mit der grauen Anlage 100.

So weist die in Fig. 3 gezeigt Anlage ı beispielsweise keine Wasserstoffspeicherung 20 auf. Stattdessen ist eine Verbindung 81 vorgesehen, über die der grünen Anlage ı

Wasserstoff von der grauen Anlage 100 zugeführt werden kann. Dieser Wasserstoff kann beispielsweise aus einer H2-Rückgewinnung 63 der grauen Anlage 100 stammen, in der ein Spülgas behandelt wird. Bei aktuellen grauen Anlagen 100 kann das so gewonnene

H2 ungefähr 3 % einer Anlagenkapazität betragen. Die in Fig. 2 gezeigte graue Anlage 100 weist beispielsweise eine Anlagenkapazität von 2200 Tagestonnen (tato) NH3 auf.

Für die in Fig. 3 gezeigte grüne Anlage ı mit einer Anlagenkapazität von 660 tato kann somit allein mit dem von der grauen Anlage 100 eingespeisten Wasserstoff, der aus dem

Spülgas gewonnen wurde, eine Teillast von 10 % erreicht werden. Somit kann durch die

Kombination mittels der Verbindung 81 eine Ausfallsicherheit der grünen Anlage 1 erhöht, sowie ein stabilerer Betrieb erreicht werden, da Schwankungen in der

Wasserstoffbereitstellung durch die Elektrolyseeinheit 10 durch Wasserstoff aus der

Verbindung 81 ausgeglichen werden können.

Weiterhin weist die in Fig. 3 gezeigte Anlage ı eine Sauerstoffabfuhr 80 auf, über die überschüssiger Sauerstoff aus der Elektrolyse 10 oder mit Sauerstoff angereicherte Luft aus der Luftzerlegungsanlage 13 der grauen Anlage 100 zugeführt werden kann. Dadurch 17/22 kann einerseits der überschüssige Sauerstoff genutzt werden, andererseits kann dadurch beispielsweise ein Erdgasverbrauch und CO2-Emissionen im Primärreformer 61 und/oder dem Sekundärreformer 62 der grauen Anlage 100 reduziert, indem eine

Verbrennungs- und/oder Prozessluft abgemagert wird.

Dabei kann die Anlage 1 eine nicht gezeigte Steuerung oder Regelung aufweisen, die den über die Sauerstoffabfuhr 80 abgegebenen Sauerstoff reguliert, da die graue Anlage 100 für einen stabilen Betrieb ausgelegt ist. Um Schwankungen in der Sauerstoffzufuhr zu vermeiden, kann die Sauerstoffabfuhr 80 ein Stellventil aufweisen und/oder ein Teil des abgeführten Sauerstoffs über ein Auslassventil abgeblasen werden oder für eine Lüftung in einer der beiden Anlagen 1, 100 eingesetzt werden.

Weiterhin ist bei der Anlage 1 vorgesehen, den grünen Ammoniak über die

Ammoniakabfuhr 46 einem NH3-Tank der grauen Anlage 100 zuzuführen. Damit kann eine separate NH3-Logistik für die grüne Anlage ı eingespart werden. Insbesondere ist vorgesehen, dass eine von der grünen Anlage ı an die graue Anlage 100 überführte

Ammoniakmenge erfasst und festgehalten, also dokumentiert wird. Dies kann sowohl manuell, bevorzugt aber automatisiert über eine entsprechende Sensorik und ein elektronisches Speichermedium erfolgen. So ist nachvollziehbar, wie viel grünes

Ammoniak eingespeist wird.

Die in Fig. 3 gezeigte Anlage 1 weist schließlich noch eine Kesselwasserzufuhr 82 und eine Dampfabfuhr 83 auf. So kann gegenüber der in Fig. ı gezeigten grünen Anlage 1 eine separate Strombereitstellung aus Turbine 51 und Generator 52 eingespart werden.

Stattdessen kann der über die Dampfabfuhr 83 an die graue Anlage 100 überführte

Dampf dort zur Strombereitstellung oder zu anderen Zwecken, wie beispielsweise einem

Maschinenantrieb genutzt werden. Auch kann so auf eine separate Aufbereitungsanlage für das Kesselwasser verzichtet werden. Stattdessen wird das Kesselwasser hier in der grauen Anlage 100 rückgekühlt und dem Abhitzekessel 45 wieder zugeführt.

Die Anlage 1 in Fig. 3 weist gegenüber der Anlage 1 aus Fig. 1 einen Bypass 71 um den

Überhitzer 44 und den Abhitzekessel 45 auf. Über ein Stellorgan 72 ist dabei eine Menge 18/22 an vorbeigeführtem Kreislaufgas einstellbar, welches den Überhitzer 44 und den

Abhitzekessel 45 umgeht. So kann über die Menge an vorbeigeführtem Kreislaufgas eine

Eintrittstemperatur des Kreislaufgases in den Konverter 43 angepasst werden, so dass zumindest während des Betriebs der Anlage 1 der elektrische Heizer 48 ausgeschaltet sein kann. Um auch bei einer Inbetriebnahme oder einem Neustart der Anlage 1 keinen elektrischen Heizer 48 einsetzen zu müssen und diesen somit einsparen zu können, kann in weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen vorgesehen sein, das Kreislaufgas über eine Anfahrheizung (Start-up-Heater) der grauen Anlage 100 oder in einem

Wärmeübertrager mittels heißer Gase der grauen Anlage 100 aufzuheizen. Hierfür wäre eine weitere Verbindung zwischen grauer Anlage 100 und grüner Anlage erforderlich, die insbesondere bei Aufheizen mittels heißer Gase eine entsprechende thermische

Isolierung aufweisen muss.

In weiteren, nicht gezeigten Ausführungsbeispielen kann ebenfalls vorgesehen sein, den

Überhitzer 44 einzusparen. Dafür müsste dann aber vorgesehen sein, den aus dem

Konverter 43 austretenden Hochdruckdampf direkt an die graue Anlage 100 zur

Weiterbehandlung oder Wärmeabfuhr zu überführen. Während so der separate

Überhitzer 44 eingespart werden könnte, bietet sich diese Variante vor allem bei sehr kurzen Wegen zwischen der grünen Anlage ı und der grauen Anlage 100 an, da ansonsten zu hohe Wärmeverluste zu erwarten sind.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger

Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Bezugszeichenliste 1 Grüne Anlage zur Ammoniak-Synthese 19/22

Alkalische Wasserstoffelektrolyseeinheit 11 H2-Kompressor 12 Verbindung 13 Luftzerlegungsanlage

Wasserstoffspeicherung 21 Wasserstoffspeicherkompressoren 22 Wasserstoffspeicher 23 De-Oxo-Reaktor 24, 25,26 Ventile 31, 32 Synthesegaskompressoren 33 Zweiter De-Oxo-Reaktor

Ammoniakabscheider 41 Kreislaufgaskompressor 42 Wärmeübertrager 43 Konverter 20/22

44 Überhitzer

Abhitzekessel 46 Ammoniakabführung 47 Stellventil 48 Elektrischer Heizer 49 Kühlung

Kühlvorrichtung 51 Turbine 52 Generator (G) 61 Primärreformer 62 Sekundärreformer 63 H2-Rückgewinnung 64 Kühlwasseraufbereitung 65 Lüftung 71 Bypass 21/22

72 Stellorgan 80 Sauerstoffabfuhr 81 Wasserstoffzufuhr 82 Kesselwasserzufuhr 83 Dampfabfuhr 100 Graue Anlage zur Ammoniak-Synthese

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Claims

Patentansprüche LU103375

1. Griine Anlage (1) zur Ammoniak-Synthese, dadurch gekennzeichnet, dass die griine Anlage (1) mit einer grauen Anlage (100) derart kombiniert ist, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können.

2. Grüne Anlage (1) nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet ist, Wasserstoff aus einer H2-Rückgewinnung (63) eines Spülgases der grauen Anlage (100) einem Wasserstoffstrom der grünen Anlage (1) beizumischen und/oder Wasserstoff aus der Elektrolyse (10) der grünen Anlage (1) einem Wasserstoffstrom oder einem Brenngasstrom der grauen Anlage (100) beizumischen.

3. Grüne Anlage (1) nach Anspruch ı oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass eine Dampferzeugung (44, 45) der grünen Anlage (1) ausgebildet ist, auf einem Druckniveau, insbesondere einem mittleren Druck (MD), wie er in der grauen Anlage (100) herrscht, zu arbeiten, und dass die grüne Anlage (1) ausgebildet ist, einen so überhitzten bzw. gesättigten Dampf einer Stromerzeugung, einer Dampfschiene und/oder einem Maschinenantrieb der grauen Anlage (100) zuzuführen.

4. Grüne Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet ist, Sauerstoff aus einer Elektrolyse (10) der grünen Anlage (1) und/oder mit Sauerstoff angereicherte Luft aus einer Luftzerlegungsanlage (13) der grünen Anlage (1) der grauen Anlage (100), beispielsweise für eine Anreicherung einer Verbrennungs- und/oder Prozessluft, zuzuführen.

5. Grüne Anlage (1) nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet und eingerichtet ist, eine zur Verfügung stehende Menge an Sauerstoff zu ermitteln und die Sauerstoffzufuhr zur grauen Anlage so zu berechnen und vorzugeben, dass sich Schwankungen in der

Sauerstoffverfügbarkeit der grünen Anlage (1) nicht oder zumindest nicht negativ auf den Betrieb der grauen Anlage (100) auswirken.

6. Grüne Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet und eingerichtet ist, einen Start-up-Heizer und/oder heiße Gasströme, beispielsweise aus einem Rauchgaskanal, aus einer Methanisierung oder einen überhitzten Hochdruck- Dampf der grauen Anlage (100) zur Vorwärmung des Eintrittsstroms in den Konverter (43) zu nutzen, insbesondere während einer Inbetriebnahme bzw. eines Neustarts sowie im Hot-Standby-Betrieb der grünen Anlage (1).

7. Grüne Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet und eingerichtet ist, zumindest eine Einheit der grauen Anlage (100) mitzunutzen.

8. Grüne Anlage (1) nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Einheit eine Roh-, Kessel- oder Kühlwasseraufbereitung (64), eine H2-Rückgewinnung (63), eine Instrumentenlufterzeugung, eine Fackel, eine Abwasseraufbereitung, eine Stromerzeugung, einen XNH3-Tank, einen Kompressor, einen Speicher, einen Wärmetauscher, einen Erhitzer, einen Kühler, eine Rohrleitung und/oder eine Wärmeauskopplung der grauen Anlage (100) sein oder umfassen kann.

9. Grüne Anlage (1) nach Anspruch 8, wobei die zumindest eine Einheit ein NH3- Tank ist, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet und eingerichtet ist, eine durch die grüne Anlage (1) bereitgestellte NH3-Menge in dem NH3-Tank der grauen Anlage (100) zu speichern und vorzugsweise die durch die grüne Anlage (1) bereitgestellte und in dem NH3-Tank der grauen Anlage (100) gespeicherte NH3-Menge zu erfassen.

10. Grüne Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet ist, einen Spülgasstrom 2/4 der grünen Anlage (1) für eine Behandlung in der grauen Anlage (100) der grauen Anlage (100) zuzuführen.

11. Grüne Anlage (1) nach einem der vorherigen Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) für die Vorwärmung eines Eintrittsstroms in einen Konverter (43) der grünen Anlage (1) einen Bypass (71) zum Umgehen einer Dampferzeugung (44, 45) der grünen Anlage (1) aufweist.

12. Grüne Anlage (1) nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) ausgebildet und eingerichtet ist, beim Betrieb der grünen Anlage (1) zumindest einen Teil der vorhandenen Infrastruktur der grauen Anlage (100) mitzunutzen.

13. Grüne Anlage (1) nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Teil der vorhandenen Infrastruktur ein Hafen, eine Straße, eine Versorgung, eine Werkstatt und/oder ein elektrisches Netz ist.

14. Verfahren zum Nachrüsten einer grauen Anlage (100) umfassend ein Errichten einer grünen Anlage (1) zur Ammoniak-Synthese nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Errichten der grünen Anlage (1) ein Kombinieren mit der grauen Anlage (100) derart umfasst, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können.

15. Verfahren nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Kombinieren ein Anschließen der grünen Anlage (1) an eine Infrastruktur der grauen Anlage (100), an zumindest eine Einheit der grauen Anlage (100) und/oder einen Stoffstrom der grauen Anlage (100) umfasst. 3/4

16. Verfahren nach Anspruch 14 oder 15, dadurch gekennzeichnet, dass das Nachrüsten vor dem Errichten ein Bewerten eines Standorts der grauen Anlage (100) umfasst.

17. Anlagenverbund aufweisend eine grüne Anlage (1) nach einem der Ansprüche 1 bis 13 und eine graue Anlage (100), dadurch gekennzeichnet, dass die grüne Anlage (1) und die graue Anlage (100) derart miteinander kombiniert sind, dass ein gegenseitiger Stoffaustausch und/oder Wärmeaustausch der beiden Anlagen untereinander erfolgen kann und/oder Teile einer Infrastruktur von beiden Anlagen gemeinsam genutzt werden können. 4/4