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Filiera ammoniaca Haber-Bosch + urea

Ammonia Haber-Bosch + urea pipeline

Filiera ammoniaca e urea: steam reforming del metano per syngas, sintesi Haber-Bosch (N2 + 3H2 → 2NH3) su catalizzatore di Fe ad alta pressione, seguita da reazione di NH3 con CO2 per produrre urea, principale fertilizzante azotato mondiale.

IRI
chem:ammoniaHaberBoschUreaPipeline
Unit Operation
6
Operazioni chimiche
4 (con reazione)
Operazioni fisiche
2
CO₂eq cumulato
10.60 kg/kg
Produzione globale
220 Mt/anno
Impatto CO₂ globale
2332 Mt CO₂/anno
Sezioni: diagramma unit operation reazioni ruoli sostanze condizioni energia supply chain supply chain completa → SPARQL

Diagramma di flusso

flowchart LR steamReforming["steam reforming"] waterGasShift["water gas shift"] h2Purification["purificazione H2"] haberBosch["Haber-Bosch"] ureaSynthesis["sintesi urea"] prillingAndGranulation["prilling e granulazione"] s_methane(["CH4"]):::role_rawMaterial s_methane --> steamReforming s_steam(["vapore"]):::role_utility s_steam --> steamReforming s_niCatalyst(["catalizzatore Ni"]):::role_catalyst s_niCatalyst -.-> steamReforming s_synthesisGas(["syngas"]):::role_intermediate steamReforming --> s_synthesisGas s_carbonDioxide(["carbon dioxide"]):::role_byproduct steamReforming -.-> s_carbonDioxide s_carbonMonoxide(["monossido di carbonio"]):::role_byproduct steamReforming -.-> s_carbonMonoxide s_hydrogen(["idrogeno"]):::role_byproduct steamReforming -.-> s_hydrogen s_synthesisGas --> waterGasShift s_steam --> waterGasShift s_carbonMonoxide --> waterGasShift s_highTemperatureShiftCatalyst(["catalizzatore HTS"]):::role_catalyst s_highTemperatureShiftCatalyst -.-> waterGasShift waterGasShift --> s_hydrogen waterGasShift -.-> s_carbonDioxide s_hydrogen --> h2Purification s_purifiedHydrogen(["idrogeno purificato"]):::role_intermediate h2Purification --> s_purifiedHydrogen s_purifiedHydrogen --> haberBosch s_nitrogen(["azoto"]):::role_rawMaterial s_nitrogen --> haberBosch s_hydrogen --> haberBosch s_feHaberCatalyst(["catalizzatore Fe Haber-Bosch"]):::role_catalyst s_feHaberCatalyst -.-> haberBosch s_ammonia(["ammoniaca"]):::role_finalProduct haberBosch --> s_ammonia haberBosch -. recycle .-> s_purifiedHydrogen s_ammonia --> ureaSynthesis s_carbonDioxide --> ureaSynthesis s_ureaMelt(["urea fusa"]):::role_intermediate ureaSynthesis --> s_ureaMelt s_water(["acqua"]):::role_byproduct ureaSynthesis -.-> s_water s_ammoniumCarbamate(["carbammato di ammonio"]):::role_utility ureaSynthesis -. recycle .-> s_ammoniumCarbamate s_ureaMelt --> prillingAndGranulation s_urea(["urea"]):::role_finalProduct prillingAndGranulation --> s_urea classDef role_rawMaterial fill:#e8f4ff,stroke:#06c,color:#003 classDef role_finalProduct fill:#e8ffe8,stroke:#0a7,color:#030 classDef role_intermediate fill:#f0f0f0,stroke:#666,color:#333 classDef role_byproduct fill:#fff4e0,stroke:#cc7a00,color:#642 classDef role_waste fill:#fae8e8,stroke:#888,stroke-dasharray:3 3,color:#444 classDef role_utility fill:#e0f7f7,stroke:#06c8c8,color:#033 classDef role_catalyst fill:#fde0f0,stroke:#cc3399,color:#506 classDef role_mine fill:#f5e6d3,stroke:#8b5a2b,color:#3d2e15,stroke-width:2px
materia prima prodotto finale intermedio sottoprodotto scarto utility catalizzatore ⛏️ miniera --> consumes/produces · -.> byproduct/waste/catalyst/recycle/mine

Unit Operation

🧪 = ha reazione bilanciata · ⚙️ = solo fisica

OperazioneConsumaProduceCatalizzatoreEquipmentCO₂eqResa
🧪 steam reforming CH4, vaporesyngas catalizzatore Nireformer tubolare 9.00.90
🧪 water gas shift syngas, vapore, monossido di carbonioidrogeno catalizzatore HTS 0.95
⚙️ purificazione H2 idrogenoidrogeno purificato 0.98
🧪 Haber-Bosch idrogeno purificato, azoto, idrogenoammoniaca catalizzatore Fe Haber-Boschreattore sintesi ammoniaca, compressore multistadio 1.60.18
🧪 sintesi urea ammoniaca, carbon dioxideurea fusa reattore urea -0.730.65
⚙️ prilling e granulazione urea fusaurea torre di prilling 0.99

Reazioni chimiche bilanciate

OperazioneEquazione bilanciataΔH
steam reforming CH4 + H2O -> CO + 3 H2 +206.0 kJ/mol
water gas shift CO + H2O -> CO2 + H2 -41.2 kJ/mol
Haber-Bosch N2 + 3 H2 -> 2 NH3 -92.4 kJ/mol
sintesi urea 2 NH3 + CO2 -> H2N-CO-NH2 + H2O -101.0 kJ/mol

Ruolo delle sostanze in questa filiera

🟦 materia prima (2)
🟩 prodotto finale (2)
🟨 sottoprodotto (4)
▫️ intermedio (3)
🩵 utility (1)
🟪 catalizzatore (3)

Condizioni operative

OperazioneTemperaturaPressioneAtmosfera
steam reforming 800–900 °C14.8–29.6 atmriducente
water gas shift 320–450 °C19.7–29.6 atmriducente
purificazione H2 25–40 °C19.7–34.5 atm
Haber-Bosch 400–500 °C148.0–296.1 atmriducente
sintesi urea 180–200 °C138.2–246.7 atm
prilling e granulazione 135–150 °Catmossidante

Input energetici

OperazioneFormaEnergia specifica
steam reforming termica12.5 MJ/kg
Haber-Bosch elettrica7.0 MJ/kg
sintesi urea termica3.5 MJ/kg

Supply chain inter-filiera

⬅ Materie prime/intermedi forniti da altre filiere

➡ Prodotti/sottoprodotti consumati da altre filiere

Esplora con SPARQL

Query di esempio sui ruoli delle sostanze in questa filiera:

PREFIX chem: <https://ontology.siletto.it/chem-pipeline#>
SELECT ?role ?substance WHERE {
  ?substance chem:playsRole ?ra .
  ?ra chem:role ?role ; chem:inPipeline chem:ammoniaHaberBoschUreaPipeline .
} ORDER BY ?role

Vedi altri esempi SPARQL.


Dereferenziabile: chem:ammoniaHaberBoschUreaPipeline · ontologia completa · TTL sorgente