Mô phỏng và tối ưu hóa thiết bị phản ứng tổng hợp amoniắc

ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP. HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA
O

VŨ TIẾN DŨNG

MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA THIẾT BỊ
PHẢN ỨNG TỔNG HỢP AMONIẮC

Chuyên ngành: Kỹ thuật hóa dầu
Mã số: 60520330

LUẬN VĂN THẠC SĨ

Tp. HCM, tháng 01 năm 2018


CƠNG TRÌNH ĐƯỢC HỒN THÀNH TẠI
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA – ĐHQG - HCM
Cán bộ hướng dẫn khoa học:

TS. Nguyễn Tuấn Anh
ThS. Nguyễn Kim Trung

Cán bộ chấm nhận xét 1:

TS. Nguyễn Thành Duy Quang

Cán bộ chấm nhận xét 2:

TS. Lưu Xuân Cường

Luận văn thạc sĩ được bảo vệ tại trường Đại học Bách khoa – ĐHQG thành phố
Hồ Chí Minh tháng 01 năm 2018
Thành phần Hội đồng đánh giá luận văn thác sĩ gồm:
(Ghi rõ họ, tên, học hàm, học vị của hội đồng chấm bảo vệ luận văn thạc sĩ)
1. PGS.TS. Huỳnh Kỳ Phương Hạ
2. TS. Nguyễn Thành Duy Quang
3. TS. Lưu Xuân Cường
4. TS. Võ Thành Phước
5. TK. TS. Phạm Hồ Mỹ Phương

CHỦ TỊCH HỘI ĐỒNG

PGS.TS. Huỳnh Kỳ Phương Hạ

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


ĐẠI HỌC QUỐC GIA TP.HCM
TRƯỜNG ĐẠI HỌC BÁCH KHOA

CỘNG HÒA XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

Độc lập - Tự do - Hạnh phúc

NHIỆM VỤ LUẬN VĂN THẠC SĨ
Họ tên học viên: Vũ Tiến Dũng

MSHV: 13401157

Ngày, tháng, năm sinh: 15/03/1969

Nơi sinh: Nam Định

Chuyên ngành: Kỹ thuật Hóa dầu

Mã số: 60520330

I. TÊN ĐỀ TÀI: MƠ PHỎNG VÀ TỐI ƯU HĨA THIẾT BỊ PHẢN ỨNG TỔNG
HỢP AMONIẮC
II. NHIỆM VỤ VÀ NỘI DUNG:
-

Khảo sát quá trình tổng hợp NH3 dựa trên phản ứng kết hợp H2 với N2 trong

thiết bị phản ứng có mặt xúc tác, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
-

Xây dựng mơ hình tốn, dựa trên cân bằng vật chất, năng lượng, điều kiện

ban đầu và các yếu tố ràng buộc. Lập và giải hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống, kèm
theo các điều kiện ràng buộc ban đầu và giới hạn kỹ thuật của quá trình và thiết bị, tính
tốn hàm mục tiêu.
-

Giải bài tốn tối ưu hàm nhiều biến (khác với các nghiên cứu trước) bằng 2

phương pháp: sử dụng phương pháp luân phiên từng biến kết hợp lát cắt vàng và sử dụng
phương pháp giải thuật di truyền.
III. NGÀY GIAO NHIỆM VỤ : 06/2016

IV. NGÀY HOÀN THÀNH NHIỆM VỤ : 01/2018
V.

CÁN BỘ HƯỚNG DẪN : TS. NGUYỄN TUẤN ANH

Tp. HCM, ngày 20 tháng 01 năm 2018
CÁN BỘ HƯỚNG DẪN

CHỦ NHIỆM BỘ MÔN ĐÀO TẠO

TRƯỞNG KHOA KỸ THUẬT HÓA HỌC


LỜI CÁM ƠN
-

Trước tiên, tôi xin chân thành cảm ơn TS. Nguyễn Tuấn Anh, ThS. Nguyễn

Kim Trung, TS. Đào Thị Kim Thoa – trưởng bộ mơn Kỹ thuật Hóa dầu, những người đã
trực tiếp hướng dẫn, hỗ trợ và động viên tơi trong suốt q trình thực hiện luận văn. Nhờ
có sự hướng dẫn và giúp đỡ tận tình của các thầy cơ nên tơi có thể hồn thành luận văn
này.
-

Tiếp theo, tôi xin trân trọng cảm ơn các thầy cơ Khoa Kỹ Thuật Hóa Học –

Trường Đại học Bách Khoa – Đại học Quốc gia thành phố Hồ Chí Minh đã tận tình giảng
dạy và trang bị cho tơi những kiến thức quý báu trong những năm học vừa qua, mà chính
những kiến thức này đã giúp tơi có thể vận dụng trong quá trình thực hiện luận văn cũng
như trong công việc.

-

Và cuối cùng, tôi xin chân thành cảm ơn gia đình, đồng nghiệp và những

người bạn đã động viên, chia sẻ, giúp đỡ nhiệt tình và đóng góp nhiều ý kiến q báu giúp
tơi có động lực hồn thành nhiệm vụ học tập của mình.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2018
Học viên thực hiện luận văn

Vũ Tiến Dũng


TĨM TẮT
-

Việt Nam là một nước nơng nghiệp, trên 70% dân số sơng dựa vào nơng

nghiệp, phân bón là mặt hàng thiết yếu đáp ứng nhu cầu của cây trồng, góp phần quan
trọng cho phát triển kinh tế nước nhà, từ những năm đầu của thập niên trước, chúng ta từ
một quốc gia nhập khẩu phân bón, đến nay đã sản xuất đủ đáp ứng nhu cầu trong nước và
thừa để xuất khẩu, đặc biệt là phân đạm ure. Đạt được kỳ tích này, nhờ vào cơng cuộc
cơng nghiệp hóa, hiện đại hóa đem lại.
-

Amoniắc là sản phẩm chính cho sản xuất đạm ure, trong vòng 20 năm qua

chúng ta đã tăng công suất sản xuất đạm ure từ 180 nghìn tấn (nhà máy đạm Hà Bắc) lên
trên 2 triệu tấn (thêm nhà máy đạm Phú Mỹ, Cà Mau và Ninh Bình), đồng nghĩa với việc
tăng sản lượng amoniắc. Như vậy việc nâng cao hiệu quả sản xuất amoniắc là vơ cùng
quan trọng, góp phần giảm giá sản phẩm đạm ure, góp phần tích cực giảm chi phí sản xuất

nơng nghiệp, thúc đẩy xuất khẩu nông sản sang các nước và khu vực, đưa Việt nam trở
thành quốc gia phát triển nơng nghiệp bền vững, riêng về lúa gạo thì chúng ta đã là nước
đứng số 1 thế giới về xuất khẩu sản phẩm truyền thống này.
-

Nguyên liệu sản xuất amoniắc là từ năng lượng như than đá, dầu mỏ và khí,

việc sử dụng hiệu quả nguồn năng lượng hóa thạch có một ý nghĩa rất lớn khơng chỉ là
kinh tế mà cịn là mơi trường và phát triển bền vững của hành tinh chúng ta, tính tốn chi
phí sản xuất thấp nhất không những đem lại hiệu quả cho doanh nghiệp mà còn đảm bảo
sự phát triển lâu bền cho nhà sản xuất. Kể từ khi khoa học máy tính ra đời, đã đem đến
cho các nhà khoa học rất nhiều tiến bộ trong áp dụng tính tốn xử lý các bài tốn khơng
chỉ kỹ thuật mà cả giải quyết bài tốn kinh tế, đó là áp dụng phát triển các phần mềm
chuyên dụng để mô phỏng và tối ưu hóa các q trình sản xuất. Trong luận văn này tác
giả đã áp dụng giải bài toán tối ưu hóa dựa trên phần mềm Matlab và một số thuật tốn
sao cho hiệu quả đầu tư, chi phí sản xuất là thấp nhất.


ABSTRACT
-

Vietnam is an agricultural country, with more than 70% of its population

relying on agriculture. Fertilizers are an essential commodity to meet the needs of the
crop, contributing significantly to the economic development of the country, from the
early years. In the past decade, we have come from a fertilizer importing country that has
produced enough to meet domestic demand and surplus for export, especially urea
fertilizer. Achieving this feat, thanks to the industrialization and modernization brought.
-

Ammonia is the main product for urea fertilizer. In the last 20 years, we have

increased the production capacity of urea fertilizer from 180 thousand tons (Ha Bac
Fertilizer Plant) to over 2 million tons (Phu My Fertilizer Plant, Ca Mau and Ninh Binh),
which means increased production of ammonia. Thus raising the efficiency of production
of ammonia is extremely important, contributing to the reduction of urea nitrogen
products, contributing to the reduction of agricultural production costs, promoting the
export of agricultural products to countries and regions, Making Vietnam a sustainable
agricultural developing country, especially rice, we are the number one country in
exporting this traditional product.
-

The production of ammonia is from energy such as coal, oil and gas, and

the efficient use of fossil fuels is not only an economic one but also an environmental and
sustainable development. Calculating the cost of production is not only effective for the
enterprise, but also guarantees durable development for the manufacturer. Since the
introduction of computer science, scientists have made many advances in the application
of computing to solve not only technical problems but also economic problems. Develop
specialized software to simulate and optimize production processes. In this thesis, the
author has applied optimization problem based on matlab software and some algorithms
such that the efficiency of investment, production cost is the lowest.


LỜI CAM ĐOAN
Tôi xin cam đoan luận văn này do tôi thực hiện và các số liệu, kết quả trong luận văn
này là trung thực, chính xác.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 20 tháng 01 năm 2018

Vũ Tiến Dũng

MỤC LỤC
TÓM TẮT ......................................................................................................................... I
ABSTRACT .................................................................................................................... II
MỤC LỤC ......................................................................................................................III
DANH MỤC BẢNG ....................................................................................................... V
DANH MỤC HÌNH ....................................................................................................... VI
TỔNG QUAN....................................................................................... 1
1.1

Amoniắc................................................................................................................. 1

1.2

Lịch sử ngành cơng nghiệp sản xuất amoniắc ....................................................... 2

1.3

Tình hình nghiên cứu ............................................................................................. 3

1.4

Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu ......................................................................... 6

1.4.1

Mục tiêu ............................................................................................................................ 6

1.4.2

Nhiệm vụ ........................................................................................................................... 6

CƠ SỞ LÝ THUYẾT .......................................................................... 8
2.1

Tính chất vật lý và hố học của NH3 ..................................................................... 8

2.1.1

Tính chất vật lý ................................................................................................................. 8

2.1.2

Tính chất hóa học ............................................................................................................. 9

2.2

Phương pháp tổng hợp NH3 ................................................................................ 11

2.2.1

Các phương pháp tổng hợp NH3 .................................................................................... 11

2.2.2

Tổng hợp NH3 đi từ phản ứng trực tiếp H2 với N2 ......................................................... 11

2.3

Công nghệ sản xuất NH3 từ phản ứng trực tiếp cho H2 kết hợp với N2 .............. 12

2.3.1

Công nghệ tổng hợp NH3 áp suất cao của hãng Kellogg ............................................... 12

2.3.2

Công nghệ tổng hợp NH3 áp suất trung bình của hãng Krupp Uhde ............................ 13

2.3.3

Công nghệ tổng hợp NH3 ở áp suất thấp của hãng Haldor Topsoe ............................... 15

2.4

Lựa chọn công nghệ sản xuất NH3: ..................................................................... 17

2.5

Một số ưu điểm nổi bật của Công nghệ Haldor Topsoe ...................................... 17

2.6

Cấu tạo và nguyên lý hoạt động của thiết bị phản ứng tổng hợp amoniắc ......... 18

2.6.1

Cấu tạo thiết bị ............................................................................................................... 18

2.6.2

Nguyên lý hoạt động ....................................................................................................... 19

2.7

Giải hệ phương trình vi phân bằng phương pháp Runge – Kutta bậc 4 .............. 20

iii


2.8

Giải bài toán tối ưu nhiều biến bằng phương pháp luân phiên từng biến (cyclic

coordinate method) .......................................................................................................... 20
2.9

Phương pháp hàm phạt (penalty method)............................................................ 22

2.10

Giải bài toán tối ưu bằng phương pháp lát cắt vàng (giải bài toán tối ưu hàm một

biến) 22
2.11

Giải thuât di truyền .............................................................................................. 23

2.11.1

Tìm hiểu chung về GAs............................................................................................... 23

2.11.2

Các toán tử của giải thuật di truyền .......................................................................... 26

2.11.3

Các tham số của giải thuật di truyền. ........................................................................ 27

2.11.4

Công thức của Giải thuật Di truyền ........................................................................... 27

2.11.5

Các thành phần của thuật giải di truyền .................................................................... 28

THIẾT LẬP VẤN ĐỀ ....................................................................... 31
3.1

Mô phỏng thiết bị phản ứng tổng hợp amoniắc .................................................. 31

3.2

Hàm mục tiêu ...................................................................................................... 32

3.3

Các ràng buộc đẳng thức ..................................................................................... 33

3.4

Các ràng buộc bất đẳng thức ............................................................................... 35

3.5

Sơ đồ thuật toán ................................................................................................... 36
KẾT QUẢ VÀ BÀN LUẬN .............................................................. 40

4.1

Kết quả mô phỏng thiết bị phản ứng ................................................................... 40

4.2

Kết quả tính tốn hàm mục tiêu ........................................................................... 43

4.3

Kết quả tối ưu sử dụng phương pháp luân phiên từng biến ................................ 44

4.3.1

Kết quả tối ưu ứng với nhiệt độ đỉnh 694K .................................................................... 44

4.3.2

Kết quả tối ưu đồng thời hai biến nhiệt độ đỉnh và chiều dài thiết bị ............................ 45

4.4

Kết quả tối ưu sử dụng phương pháp giải thuật di truyền ................................... 45
KẾT LUẬN ........................................................................................ 47

TÀI LIỆU THAM KHẢO............................................................................................. 48

iv


DANH MỤC BẢNG
Bảng 1.1 Nhu cầu sử dụng NH3 trên thế giới [1] .............................................................. 2
Bảng 2.1 Các thông số vật lý đặc trưng của NH3 .............................................................. 8
Bảng 4.1 Kết quả tối ưu khi nhiệt độ đỉnh là 694K ......................................................... 44
Bảng 4.2 Kết quả tối ưu đồng thời hai biến nhiệt độ đỉnh và chiều dài thiết bị .............. 45
Bảng 4.3 Kết quả tối ưu ................................................................................................... 46

v


DANH MỤC HÌNH
Hình 2.1 Cơng nghệ tổng hợp NH3 ở áp suất thấp của hãng Kellogg ............................ 13
Hình 2.2 Cơng nghệ tổng hợp NH3 ở áp suất trung bình của hãng Krupp Uhde ........... 15
Hình 2.3 Cơng nghệ tổng hợp NH3 của hãng Haldor Topsoe ........................................ 16
Hình 2.4 Tháp tổng hợp NH3 của hãng Haldor Topsoe S – 200 .................................... 18
Hình 2.5 Quá trình tìm kiếm điểm tối ưu M(0,0) theo phương pháp luân phiên từng biến
[15]........................................................................................................................... 21
Hình 2.6 Sơ đồ cấu trúc thuật tốn di truyền [19] .......................................................... 25
Hình 3.1 Quá trình Haber-Bosch tổng hợp ammonia..................................................... 32

Hình 4.1. Cấu tạo thiết bị phản ứng tổng hợp amoniắc được mô phỏng ....................... 40
Hình 4.2 Sự thay đổi các thơng số dọc theo chiều dài thiết bị ở các nhiệt độ đầu vào
T0f=600 K (a) và T0f=650 K (b) ............................................................................... 41
Hình 4.3 Sự thay đổi các thông số dọc theo chiều dài thiết bị ở các nhiệt độ đầu vào
T0f=694 K (a) và T0f=800 K (b) ............................................................................ 42
Hình 4.4 Hàm mục tiêu ứng với nhiệt độ đỉnh là 694 K ................................................ 43
Hình 4.5 Hàm mục tiêu ứng với nhiệt độ đỉnh là 800 K ................................................ 44
Hình 4.6 Hàm mục tiêu cực đại qua các thế hệ .............................................................. 46

vi


Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

TỔNG QUAN
1.1 Amoniắc
Amoniắc (NH3) là một trong những hợp chất hố học có ý nghĩa đặc biệt
trong quan trọng ngành cơng nghiệp hố học vì nó có rất nhiều ứng dụng quan trọng
trong thực tế:
-

Trong cơng nghiệp sản xuất phân bón, amoniắc dùng để sản xuất ra các

loại đạm, đảm bảo sự ổn định và cung cấp đạm cho việc phát triển phát triển nơng
nghiệp, góp phần bảo đảm an ninh lương thực, thực hiện cơng nghiệp hóa và hiện đại
hóa đất nước.
-

Trong cơng nghiệp thuốc nổ, amoniắc có vai trị quyết định trong việc sản

xuất ra thuốc nổ. Từ NH3 có thể điều chế HNO3 để sản xuất các hợp chất như: di, tri
nitrotoluen, nitroglyxerin, nitroxenlulo, pentaerythrytol tetryl, và amoni nitrat dùng để
chế tạo thuốc nổ.
-

Trong ngành dệt, sử dụng NH3 để sản xuất các loại sợi tổng hợp như

cuprammonium rayon và nilon.
-

Trong công nghiệp sản xuất nhựa tổng hợp, NH3 được dùng làm xúc tác và

là chất điều chỉnh pH trong quá trình polyme hóa của phenol-formaldehyt và urêformaldehyt tổng hợp nhựa.
-

Trong công nghiệp dầu mỏ, NH3 được sử dụng làm chất trung hòa để tránh

sự ăn mòn trong các thiết bị ngưng tụ axit, thiết bị trao đổi nhiệt, của quá trình chưng
cất. NH3 dùng để trung hịa HCl tạo thành do q trình phân hủy nước biển lẫn trong
dầu thơ. NH3 cũng dùng để trung hòa các vết axit trong dầu bơi trơn đã axit hóa.
-

Trong q trình cracing xúc tác lớp sơi, NH3 thêm vào dịng khí trước khi

đưa vào thiết bị kết tủa cottrell để thu hồi xúc tác đã sử dụng.
-

NH3 dùng để điều chế aluminu silicat tổng hợp làm xúc tác trong thiết bị

cracking xúc tác lớp cố định. Trong q trình hydrat hóa silic, NH 3 kết tủa với nhôm
sunfat (Al2(SO4)3) để tạo một dạng gel. Sau đó rửa tạp chất Al2(SO4)3 được sấy khơ và
tạo hình.

1


Luận văn Thạc sỹ
-

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Trong công nghiệp sản xuất thuốc trị bệnh, NH3 là một chất độn quan trọng

để sản xuất các dạng thuốc như sunfanilamide, sunfaliazole, sunfapyridine. Nó cũng
được sử dụng để sản xuất các loại thuốc vitamin.
-

Ngồi ra, NH3 cịn được sử dụng trong lĩnh vực bảo vệ mơi trường để

chuyển hố SO2 và NOx từ khí ống khói. Dung dịch NH3 21% cịn dùng làm dung môi
rất tốt. Amoniắc tạo được các nitrua để tôi cứng bề mặt thép, sử dụng amoniắc làm tác
nhân lạnh trong các thiết bị lạnh.
Bảng 1.1 Nhu cầu sử dụng NH3 trên thế giới [1]
ĐVT: Triệu tấn
Stt

Mục đích sử
dụng

2010

2015

2020

2025

2010-25
TĐTT*

2010-20
TĐTT*

1.

Sản xuất phân
bón

127.2

137.3

148.5

154.3

+1.3%

+1.6%

2.

Bón trực tiếp
cho cây trồng

5.2

5.3

4.6

4.4

-1.1%

-1.2%

3.

Dùng
trong
các lĩnh vực
khác

28.7

40.0

45.6

48.1

+3.5%

+4.7%

Tổng nhu cầu

161.1

182.7

198.7

206.8

+1.7%

+2.1%

TĐTT*: Tỷ lệ tốc độ tăng trưởng bình quân hàng năm.

1.2 Lịch sử ngành công nghiệp sản xuất amoniắc
Sau đây là một số mốc thời gian của ngành công nghiệp ammoniac [2]
-

NH3 được phát hiện vào đầu thế kỷ 18, để thu được NH3, người ta thực

hiện phản ứng ở nhiệt độ cao.
-

Năm 1821 phản ứng được tiến hành trên xúc tác, nhưng các phương pháp

này đều không thành công.
-

Năm 1860 bằng phương pháp hồ quang điện người ta tiến hành tổng hợp

NH3 từ N2 và H2, tuy nhiên phương pháp này không sử dụng trong công nghiệp, do quy
mô sản xuất bé và tiêu tốn nhiều điện năng, giá thành cao.

2


Luận văn Thạc sỹ
-

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Sau đó Vanhốp đã xây dựng lý thuyết cho cân bằng tổng hợp NH 3 trên cơ

sở động học, dù đã có lý thuyết nhưng thực tế các nghiên cứu cũng đều thất bại.
-

Cuối thế kỷ XIX nhu cầu sử dụng NH3 tăng mạnh. Năm 1901 các nhà khoa

học đã tiến hành tổng hợp được NH3 trên xúc tác Fe ở nhiệt độ cao thu được sản phẩm
NH3 nồng độ 0,1%.

-

Năm 1906 tiến hành tổng hợp NH3 ở điều kiện nhiệt độ cao và áp suất cao

người ta thu được NH3 nồng độ 1%. Việc nâng cao năng suất và hoàn thiện xúc tác có
ý nghĩa quan trọng cho hiệu suất tổng hợp NH3.
-

Từ năm 30 của thế kỷ trước trở lại đây, công nghiệp tổng hợp NH3 trên thế

giới đã có bước phát triển mạnh mẽ do tiến bộ về vật liệu mới, nghành cơng nghiệp
luyện kim và chế tạo máy có thể chế tạo ra thiết bị đòi hỏi làm việc trong điều kiện áp
suất và nhiệt độ cao. Ngoài ra, khoa học cơng nghệ máy tính đã hỗ trợ tích cực trong
nghiên cứu về cơng nghệ hóa học, góp phần tự động hóa việc điều khiển và vận hành
các q trình một cách dễ dàng, nhanh chóng và an tồn mà trước đây con người khó có
thể làm được. Cùng tiến bộ chung của các ngành khoa học và kỹ thuật, các nhà máy sản
xuất NH3 quy mô lớn và hiện đại ra đời, đáp ứng nhu cầu không ngừng tăng cao của sản
phẩm này.

1.3 Tình hình nghiên cứu
-

Amoniắc được sử dụng với khối lượng rất lớn và trong nhiều lĩnh vực, hiểu

rõ công nghệ sản xuất NH3 sẽ giúp cho các nhà sản xuất có khả năng tăng quy mơ sản
xuất, giảm giá thành sản phẩm và đem lại lợi nhuận cao nhất. Các nhà khoa học và kỹ
sư của các nhà máy đã bỏ rất nhiều thời gian, công sức và chi phí để nghiên cứu cải tiến
cơng nghệ, tìm phương pháp tổng hợp NH3 mới để giảm chi phí đầu tư và vận hành
nhằm hạ giá thành sản phẩm. Để hỗ trợ và giảm chi phí nghiên cứu thực nghiệm, ứng
dụng nghiên cứu bằng cơng cụ máy tính và các phần mền chuyên dụng đã góp phần

đáng kể để các nhà khoa học đánh giá, định hướng và khoanh vùng nghiên cứu, từ đó
giảm thời gian và chi phí cho việc tiến hành thực nghiệm trên các quy trình và mơ hình
thực tế. Kể từ cuối thế kỷ XX, khi máy tính trở thành cơng cụ phổ biến và ngày càng
hoàn thiện đã giúp các nhà khoa học đưa ứng dụng nghiên cứu theo hướng sử dụng
phương pháp số.

3


Luận văn Thạc sỹ
-

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Với những tiến bộ khơng ngừng của khoa học máy tính, nhiều bài tốn của

khoa học kỹ thuật, kinh tế phức tạp đã được giải quyết một cách thỏa đáng bằng cơng
cụ máy tính trên các phần mền chuyên dụng. Mấu chốt để giải quyết các bài toán tối ưu
là phải lập ra các mơ hình tốn mơ tả q trình phản ứng dựa trên cân bằng vật chất và
năng lượng trong các điều kiện và ràng buộc cụ thể, đặc biệt là những biến có ảnh hưởng
và chi phối chính đến q trình.
-

Trong phạm vi luận văn này, tác giả tập trung tìm hiểu mơ phỏng và tối ưu

q trình và thiết bị phản ứng tổng hợp NH3 từ phản ứng kết hợp trực tiếp khí Hydro
(H2) với Nitơ (N2). Đến nay, chúng ta đã có rất nhiều các cơng trình nghiên cứu liên
quan đến quá trình tổng hợp NH3: Annable [3], Murase, et al. [4], Singh and Saraf [5],
Babu and Angira [6], và nhiều nhà khoa học khác.
-

Amoniắc được sản xuất dựa vào quá trình Haber – Bosch theo phản ứng

trực tiếp N2 (lấy từ khơng khí) với H2 (được chuyển hóa từ khí thiên nhiên, dầu mỏ và
than đá), phản ứng ở điều kiện nhiệt độ và áp suất cao với sự có mặt của xúc tác sắt (Fe),
phương trình phản ứng như sau:
𝑇°, 𝑃, 𝐹𝑒

N2 + 3H2 ⇔
-

2NH3 + Q

Đây là phản ứng thuận nghịch và tỏa nhiệt mạnh. Hiệu suất quá trình phản

ứng tổng hợp amoniắc phục thuộc vào chiều dài thiết bị phản ứng, nhiệt độ khí nguyên
liệu (đầu vào), nhiệt độ hỗn hợp khí phản ứng (ở đầu ra thiết bị) và tốc độ khối của dòng
Nitơ. Bài toán tối đa lợi nhuận được xác lập dựa vào các phương trình cân bằng năng
lượng và vật chất của phản ứng chi phối cùng với các điều kiện ràng buộc ban đầu và
biên. Chúng ta tiến hành xây dựng hệ phương trình vi phân (ODE) và các ràng buộc bất
đẳng thức. Đã có nhiều báo cáo khoa học thảo luận về mơ hình và mơ phỏng thiết bị
tổng hợp amoniắc tự cấp nhiệt. Murase, et al. [4] áp dụng nguyên lý tối đa của Pontryagin
để tính đường nhiệt độ tối ưu theo chiều dài thiết bị phản ứng. Edgar, et al. [7] sử dụng
phương pháp Gradien rút gọn để tìm chiều dài thiết bị tối ưu ứng với nhiệt độ đỉnh thiết
bị phản ứng ở 694K. Dù sao thì họ đã bỏ qua một yếu tố trong cơng thức của Murase,
liên quan đến chi phí của NH3 đã có trong khí ngun liệu, trong hàm mục tiêu. Như
trong công thức của Murase, biểu thức áp suất riêng phần của N2, H2, NH3 dùng để mô
phỏng nhiệt độ và tốc độ dòng đi qua chiều dài thiết bị, đã không đúng. Upreti and Deb
[8] sử dụng công thức của Murase với hàm mục tiêu đúng và biểu thức cân bằng hóa

4


Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

học đúng theo áp suất riêng phần (H2, N2 và NH3). Tác giả đã sử dụng thuật toán di
truyền đơn giản (GA) kết hợp với gói GEAR của thư viện con NAG, DO2EJF, cho việc
tối ưu hóa của thiết bị tổng hợp amoniắc. Tuy nhiên, Babu and Angira [6] đã tìm thấy
kết quả trái ngược nhiệt độ và tốc độ dịng khí, dữ liệu thu được từ công việc của Upreti
và Deb và khẳng định giải thuật tiến hóa (DE) là một phiên bản cải tiến đơn giản GA,
nó nhanh hơn, mạnh hơn tối ưu toàn cục của hàm. Tác giả lựa chọn thuật toán lồng DE
trong việc chọn kết hợp phải của tham số chìa khóa DE. Sau này, Babu và Angira [4]
mở rộng nghiên cứu này bằng việc mở rộng phương pháp DE để giải 3 cặp phương trình
vi phân sử dụng hàm con của thư viện NAG, DO2EJF trong Matlab. Phương pháp Quasi
– Newton được sử dụng kết hợp với hàm con ở trên. Yusup, et al. [9] trình bầy cách tiếp
cận luân phiên sử dụng phương pháp bắn để xác định chiều dài tối ưu của thiết bị phản
ứng. Hàm mục tiêu và giá trị chiều dài thiết bị phản ứng tương đồng với nghiên cứu của
Babu sử dụng phương pháp DE. Tác giả cũng chỉ ra rằng việc thực hiện phép bắn đa cấp
sẽ tốt hơn phép bắn đơn, thậm chí với cả những suy đốn trước khơng chuẩn xác về
chiều dài thiết bị phản ứng. Ksasy, et al. [10] áp dụng code thật GA cho việc tối ưu hóa
chiều dài thiết bị phản ứng, kết hợp với hàm solver ode45 trong Matlab, để giải 3 cặp
phương trình vi phân tại mỗi bước nhẩy 0,0001 m theo toàn bộ chiều dài thiết bị phản
ứng (10 m). GA tiến hành độc lập với nhiều tham số (kích thước mẫu, xác xuất lai tạo,
xác xuất đột biến, cách thức đưa biến của mình, …) và mã hóa có thể sử dụng chuỗi nhị
phân. Mã hóa nhị phân để giải bài tốn tối ưu cho các hàm được hiểu là giảm trừ nhờ
hiện tượng Hamming Cliff [10]. Với một vài biến đổi của toán tử đạo hàm, biến thực
GAs cho kết quả tốt hơn biến nhị phân GA cho bài toán [10].
-

Ở nghiên cứu này, tác giả sử dụng phương pháp luân phiên từng biến và

lát cắt vàng kết hợp phương pháp hàm phạt để giải quyết bài toán tối ưu. Hàm mục tiêu
cùng với các điều kiện ràng buộc ban đầu và biên dựa trên các báo cáo khoa học của các
tác giả đã nghiên cứu trước [11], sử dụng toán tin và hàm không đạo hàm được để giải
quyết vấn đề. Do đó mà thuật tốn khơng cần đạo hàm được thế để tìm tối ưu tồn cục.
Sự hội tụ tồn cục của thuật tốn này đối với điểm tới hạn đã được chứng minh ở điều
kiện thông thường. Kết quả thu được từ thuật toán này sẽ cho cả tối ưu và tính khả thi,
trong khi các nghiên cứu trước chỉ tập trung vào giải hàm tối ưu, nhưng chưa xem xét
tính khả thi của vấn đề.

5


Luận văn Thạc sỹ
-

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Các nghiên cứu đều tập trung tìm hiểu và khám phá mối quan hệ và ràng

buộc các thông số nhiệt động và động học quá trình: nhiệt độ, áp suất, thành phần hỗn
hợp nguyên liệu, tốc độ nạp liệu, xúc tác, … để phản ứng đạt tốc độ và hiệu suất cao,
song song đó là nghiên cứu cải tiến thiết bị, tính tốn hiệu quả kinh tế giữa chi phí đầu
tư ban đầu, chi phí vận hành để giảm giá thành sản phẩm NH3. Suy cho cùng, tất cả các
nghiên cứu khoa học đều nhắm đến mục tiêu đạt tối đa về hiệu quả qua đó đem lại lợi
nhuận cao, ngồi ra các nghiên cứu cũng còn đáp ứng các yêu cầu đòi hỏi ngày càng cao
về đảm bảo an tồn và mơi trường và hướng tới nền công nghiệp xanh, sạch và thân
thiện trong tương lai.

-

Các nghiên cứu quá trình tổng hợp NH3 trước đây đều giả thiết dòng

nguyên liệu đi vào lớp xúc tác có nhiệt độ được xác định trước, sau đó tính chiều dài tối
ưu thiết bị phản ứng. Trong đề tài này, tác giả sẽ xem xét ảnh hưởng nhiệt độ dịng khí
ngun liệu và chiều dài thiết bị phản ứng tổng hợp NH3 sao cho đạt hiệu quả kinh tế
cao nhất.

1.4 Mục tiêu và nhiệm vụ nghiên cứu
1.4.1 Mục tiêu
Đề tài sẽ nghiên cứu để xác định chiều dài tối ưu của thiết bị tổng hợp NH3,
nhiệt độ phù hợp nhất của dòng nguyên liệu và tốc độ khối dòng N2 khi đi vào thiết bị.
Dựa trên kết quả tính tốn, giải hệ phương trình vi phân với các điều kiện ban đầu và
ràng buộc bằng công cụ máy tính và phần mền Matlab sẽ có nhận xét, đánh giá kết quả,
từ đó đề xuất biện pháp xử lý và hướng nghiên cứu tiếp theo.

1.4.2 Nhiệm vụ
-

Khảo sát quá trình tổng hợp NH3 dựa trên phản ứng kết hợp H2 với N2

trong thiết bị phản ứng có mặt xúc tác, trong điều kiện nhiệt độ và áp suất cao.
-

Tìm mối liên hệ của các tham số: Nhiệt độ, áp suất, thành phần nguyên

liệu, tốc độ nạp liệu, … đến nhiệt động học phản ứng. Xây dựng mơ hình toán, dựa trên
cân bằng vật chất, năng lượng, điều kiện ban đầu và các yếu tố ràng buộc vật lý để tính
tốn điều kiện tối ưu q trình tổng hợp NH3, chiều dài thiết bị cũng như vốn đầu tư, ...

6


Luận văn Thạc sỹ
-

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Lập hệ phương trình vi phân mô tả hệ thống, kèm theo các điều kiện ràng

buộc ban đầu và giới hạn kỹ thuật của quá trình và thiết bị.
-

Giải hệ phương trình vi phân để mơ phỏng hệ thống và tính tốn hàm mục

-

Các phương pháp số để giải bài toán cực trị.

-

Phương pháp lát cắt vàng (golden section search).

-

Phương pháp luôn phiên từng biến, áp dụng giải bài tốn có nhiều biến

-

Phương pháp hàm phạt (penalty method) để gộp các ràng buộc với hàm tối

tiêu.

ưu thành một bài toán tối ưu duy nhất để giải.
-

Phương pháp giải thuật di truyền.

-

Xây dựng thuật toán để giải bài tốn mơ phỏng hệ thống bằng phương pháp

Runge – Kutta bậc 4 (Runge – Kutta 4th) kết hợp sử dụng phần mềm Matlab.
-

Giải bài toán tối ưu hàm nhiều biến (khác với các nghiên cứu trước) bằng

2 phương pháp: sử dụng phương pháp luân phiên từng biến kết hợp lát cắt vàng và sử
dụng phương pháp giải thuật di truyền.
-

So sánh kết quả tính tốn của các phương pháp từ đó đưa ra ý kiến nhận

xét và đánh giá để lựa trọn phương pháp giải tốt nhất cho bài tốn tính tốn tối ưu phản
ứng tổng hợp NH3.

7

Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

CƠ SỞ LÝ THUYẾT
2.1 Tính chất vật lý và hố học của NH3
2.1.1 Tính chất vật lý
Dựa theo tài liệu [12]
-

Amoniắc có cơng thức phân tử là NH3. Ở điều kiện thường nó là một chất

khí khơng màu, nhẹ hơn khơng khí, và có mùi hăng đặc trưng.
-

Ở áp suất khí quyển, NH3 hóa lỏng tại -33,34oC, có trọng lượng riêng 682

g/l tại 4oC, hóa rắn tại -77,73oC, ở nhiệt độ thường NH3 được lưu trữ ở dạng lỏng và
dưới áp suất cao (khoảng trên 10 atm tại 25,7oC).
-

NH3 lỏng có entalpy (nhiệt bay hơi) ∆H thay đổi lớn (23,35 kJ/mol) nên

cũng được dùng làm môi chất làm lạnh.
Bảng 2.1 Các thông số vật lý đặc trưng của NH3
Tính chất

STT

Giá trị và đơn vị

1

Khối lượng phân tử

17,3 g/mol

2

Thể tích phân tử (0oC; 101,3 kPa)

2,08 l/mol

3

Khối lượng riêng pha lỏng (33,3oC)

0,681 g/cm3

4

Khối lượng riêng pha khí (20oC;1atm)

0,717 kg/m3

5

Áp suất tới hạn

11,28 MPa

6

Nhiệt độ tới hạn

132,4oC

7

Thể tích tới hạn

4,225 cm3/g

8

Độ dẫn nhiệt tới hạn

0,522 kJ.K-1.h-1.m-1

9

Độ nhớt (-40oC)

0,276 cP

10

Điểm nóng chảy

-77,71 oC

11

Nhiệt nóng chảy

332,3 kJ/kg

8


Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

12

Áp suất hóa hơi

6,077 Pa

13

Điểm sơi

-33,43 oC

14

Nhiệt hóa hơi

1370 kJ/kg

15

Nhiệt tạo thành tiêu chuẩn

-45,72 kJ/mol

16

Entropi tiêu chuẩn

192,731 J.mol-1.K-1

17

Enthanpi (nhiệt tạo thành tiêu chuẩn)

-16,391 kJ/mol

Giới hạn nổ:
18

-

Hỗn hợp NH3-O2(20oC, 101,3KPa)

15 - 17% V NH3

Hỗn hợp NH3-KK(20oC, 101,3KPa)

16 - 27% V NH3

Hỗn hợp NH3-KK(100oC, 101,3KPa)

15,5- 28% V NH3

NH3 lỏng là một dung mơi hịa tan tốt nhiều chất và là một trong những

dung mơi ion hóa khơng nước quan trọng nhất. Nó có thể hịa tan các kim loại kiềm,
kiềm thổ và một số kim loại đất hiếm để tạo ra các dung dịch kim loại (có màu), dẫn
điện và có chứa các electron solvat hóa.

2.1.2 Tính chất hóa học
Dựa theo tài liệu [12]
-

Về mặt hố học NH3 là một chất khá hoạt động. Với cặp electron tự do ở

nitơ, amoniắc có khả năng kết hợp dễ dàng với nhiều chất.
-

Khi tan trong nước, NH3 kết hợp với ion H+ của nước tạo thành ion NH4+

và dung dịch trở nên có tính bazơ.
NH3 + H+ = NH4+
H2 O

(1)

H+ + OH-

(2)

và phản ứng tổng quát có thể viết là:
NH3 (dd) + H2O

NH4+ + OH-

Hằng số phân ly của NH3 trong dung dịch ở 25oC là:

9

(3)


Luận văn Thạc sỹ

K

HVTH: Vũ Tiến Dũng

C NH  COH 
4

C NH3( dd )

 1,8.10 5

Như vậy dung dịch NH3 trong nước là một bazơ yếu.

-

Khí NH3 dễ dàng kết hợp với HCl tạo nên muối NH4Cl ở dạng khói trắng.
NH3 + HCl = NH4Cl

-

(4)

Khí amoniắc có thể cháy khi đốt trong oxy cho ngọn lửa màu vàng tạo nên

khí nitơ và nước.
4NH3 + 3O2 = 3N2 + H2O
-

(5)

Khi có platin hay hợp kim platin - rodi làm chất xúc tác ở 800oC  900oC,

khí NH3 bị oxy khơng khí oxy hoá thành nitơ oxit.
4NH3 + 5O2 = 4NO + 6H2O
-

(6)

Trong trường hợp này người ta thổi nhanh hỗn hợp khí đi qua chất xúc tác.

Nếu cho hỗn hợp đi chậm qua sợi amiăng chứa muội platin, phản ứng xảy ra theo hướng
tạo ra sản phẩm khác:
2NH3 + 2O2 = NH4NO3 + H2O

-

(7)

Clo và brơm oxi hố mãnh liệt amoniắc ở trạng thái khí và trạng thái dung

dịch.
2NH3 + 3Cl2 = N2 + 6HCl
-

(8)

Đối với các chất oxi hoá khác, amoniắc bền ở điều kiện thường. Khi đun

nóng nó khử được oxit của 1 số kim loại
3CuO + 2NH3 = N2 + 3H2O + 3Cu
-

(9)

Ở 800  900oC nhôm tương tác với khí amoniắc tạo thành nhơm nitrua và

hydro
2Al + 2NH3 = 2AlN + 3H2
-

(10)

Ở nhiệt độ cao những nguyên tử hydro trong phân tử NH3 có thể được lần

lượt thế bằng các kim loại hoạt động tạo thành amiđua (chứa nhóm NH2-), imiđua (chứa
nhóm NH2-) và nitrua (chứa ion N3-)
2Na + 2NH3

=

2NaNH2 + H2

10

(11)


Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

2.2 Phương pháp tổng hợp NH3
2.2.1 Các phương pháp tổng hợp NH3
Dựa theo guồn nguyên liệu sử dụng, có thể phân các phương pháp tổng hợp NH3
thành các loại sau [13]
2.2.1.1 Phương pháp xiamít:
→ CaCN2 + 2CN2

(12)

CaCN2 + 3H2O → CaCO3 + 2NH3

(13)

CaC2

+ 2N2

2.2.1.2 Phương pháp thu NH3 từ khí cốc
Trong khí cốc chứa NH3, đem hấp thụ vào H2O => dung dịch NH3.

-

2.2.1.3 Phương pháp tổng hợp trực tiếp từ H2 và N2
N2 +

3H2

2NH3

(14)

2.2.2 Tổng hợp NH3 đi từ phản ứng trực tiếp H2 với N2
-

Tổng hợp NH3 đi từ phản ứng trực tiếp H2 với N2 được tiến hành qua 3

bước cơ bản như sau:
Bước 1: Sản xuất khí nguyên liệu H2 và N2
-

Để sản xuất N2, chúng ta tiến hành làm lạnh sâu để hố lỏng tồn bộ khơng

khí, sau đó chưng phân đoạn khơng khí lỏng bằng tháp chưng phân ly thu được N2 (khí)

và O2 (lỏng).
-

Để thu được khí H2 chúng ta đi từ các cách sau:

➢

Khí hố nhiên liệu rắn (than)

➢

Khí hố nhiên liệu lỏng (dầu mỏ)

➢

Khí hố nhiên liệu khí (C1 → C4)

➢

Phân ly khí lị cốc chứa H2 (Nhiệt độ hoá lỏng – 252oC)

Bước 2: Tinh chế khí nguyên liệu
-

Trong khí nguyên liệu thường chứa tạp chất cơ học như: bụi, vẩy sắt, …các

tạp chất hữu cơ gây ngộ độc xúc tác như: H2S, CO, CO2, O2, H2O, …do đó cần phải làm
sạch để tránh ăn mòn, làm tắc thiết bị, đường ống và ngộ độc xúc tác.
11

Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

Bước 3: Tổng hợp NH3
-

Sau khi tinh chế khí nguyên liệu, người ta thu được hỗn hợp H2 và N2 theo

tỉ lệ N2/H2 = 1/3 và có hàm lượng tổng CO & CO2 ≤ 20 ppm, nồng độ H2S ≤ 10 mg/m3.
-

Hỗn hợp khí được nén tới áp suất cần thiết và được nâng nhiệt độ đến nhiệt

độ thích hợp của phản ứng, sau đó đưa vào các lớp xúc tác để tiến hành tổng hợp NH3.

2.3 Công nghệ sản xuất NH3 từ phản ứng trực tiếp cho H2 kết hợp với N2
-

Như chúng ta đã biết, có nhiều phương pháp tổng hợp NH3, nhưng chỉ có

phương pháp tổng hợp NH3 đi từ phản ứng kết hợp trực tiếp N2 với H2 là thực hiện được
với quy mơ cơng nghiệp và có hiệu quả kinh tế cao, do đó ngày nay cơng nghệ sản xuất
NH3 trực tiếp từ H2 và N2 đã trở nên phổ biến.
-

Căn cứ vào áp suất làm việc của hỗn hợp khí nguyên liệu trong thiết bị

phản ứng chúng ta chia quy trình cơng nghệ tổng hợp NH3 thành 3 dạng như sau: Công

nghệ áp suất thấp (100 – 150 atm), áp suất trung bình (200 – 600 atm), và áp suất cao
(trên 650 atm); dưới đây là một số quy trình cơng nghệ sản xuất NH3 điển hình.

2.3.1 Cơng nghệ tổng hợp NH3 áp suất cao của hãng Kellogg
2.3.1.1 Nguyên lý làm việc:
-

Khí tự nhiên và hơi nước được dẫn vào thiết bị Reforming hơi nước. Tại

đây khí tự nhiên và hơi nước phản ứng với nhau tạo thành H2, CO và CO2. Vì phản ứng
hấp thụ một lượng nhiệt rất lớn, do đó để tiến hành phản ứng chúng ta phải đốt nóng
ống xúc tác lên nhiệt độ rất cao từ bên ngồi. Dẫn khí này tới ống xúc tác của thiết bị
reforming thứ cấp. Sau đó khí tổng hợp được đi qua thiết bị chuyển hoá CO để chuyển
hóa CO và H2O thành H2 và CO2 trên một loại xúc tác khác. CO2 được hấp thụ và sau
đó tái sinh ở thiết bị chứa chất hấp thụ lỏng. Để xúc tác không bị ngộ độc, người ta xử
lý vết CO trong ống metan hố.
-

Khí tổng hợp đã làm sạch được nén vào tháp tổng hợp. Vì phản ứng xảy ra

ở áp suất cao và nhiệt độ cao nên phải nén khí tổng hợp từ áp suất vừa phải (37 – 40
atm) lên áp suất cao (195 – 320 atm), nâng nhiệt độ lên 450oC, sau đó dẫn đến tháp tổng
hợp áp suất cao xúc tác sắt. Khí nóng ra khỏi tháp phản ứng được làm lạnh để ngưng tụ
NH3. Khí chưa chuyển hóa (H2, N2) được nén trở lại tháp tổng hợp.

12


Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

2.3.1.2 Sơ đồ công nghệ:

Hình 2.1 Cơng nghệ tổng hợp NH3 ở áp suất thấp của hãng Kellogg

2.3.2 Công nghệ tổng hợp NH3 áp suất trung bình của hãng Krupp Uhde
-

Cơng nghệ Krupp Uhde là cơng nghệ sản xuất NH3 từ khí tự nhiên, khí hố

lỏng hay naphta. Nếu sửa đổi các thiết bị đầu cuối một cách thích hợp thì cũng có thể sử
dụng các nguyên liệu hydrocacbon khác như: than, dầu, các loại bã hoặc khí metanol
sạch. Trong thời gian từ năm 1990 đến năm 2000 đã có 40 nhà máy áp dụng công nghệ
này được đưa vào vận hành với công suất từ 500 đến 1.800 tấn/ngày.
-

Theo quy trình cơng nghệ Krupp Uhde, tổng hợp NH3 được thực hiện trong

thiết bị áp suất trung bình. Phương pháp này đã được tối ưu hoá để giảm tiêu thụ năng
lượng và tăng độ ổn định trong vận hành.
2.3.2.1 Nguyên lý hoạt động:
-

Khí tự nhiên, sau khi được làm sạch lưu huỳnh, phối trộn với hơi nước và

được chuyển hố thành khí tổng hợp nhờ xúc tác niken ở áp suất khoảng 40 bar và nhiệt
13

Luận văn Thạc sỹ

HVTH: Vũ Tiến Dũng

độ 800 – 850 oC. Thiết bị Reforming sơ cấp của Krupp Uhde là thiết bị đốt ở phần trên,
có các ống được làm bằng thép hợp kim và hệ thống ống xả lạnh để nâng độ ổn định
vận hành.
-

Trong thiết bị Reforming thứ cấp, khơng khí được đưa vào cùng khí tổng

hợp qua hệ thống vòi phun đặt biệt, cho phép phối trộn hồn hảo hỗn hợp khơng khí và
khí tổng hợp. Cơng đoạn tạo hơi nước và đun quá nhiệt tiếp theo đảm bảo sử dụng tối
đa nhiệt năng của quy trình để đạt hiệu quả năng lượng tối ưu.
-

Khí CO được chuyển hố thành CO2 trong thiết bị chuyển hóa nhiệt độ cao

và nhiệt độ thấp. Khí CO2 được loại bỏ ở thiết bị rửa khí, CO và CO2 dư được chuyển
hóa thành metan. Chu trình tổng hợp amoniắc sử dụng hai thiết bị chuyển hóa amoniắc
với ba tầng xúc tác.
-

Amoniắc lỏng ngưng tụ và được tách ra khỏi chu trình tổng hợp, sau đó

được làm lạnh tiếp xuống dưới nhiệt độ ngưng tụ và đưa vào bể chứa.

14