Optimization and Control System Design of a Novel Ammonia Pilot Plant Reactor

Questo lavoro si basa sulla modellazione e ottimizzazione di un nuovo reattore per la sintesi dell’ammoniaca, progettato per la produzione di ammoniaca verde, da utilizzare successivamente come vettore energetico. Il reattore integra una serie di strati catalitici e assorbenti per ottenere un'elevata conversione e la produzione di ammoniaca pura senza ricircolo di gas. La cinetica della reazione di sintesi è stata descritta in termini dell'equazione di Temkin, mentre due equazioni cinetiche separate sono state utilizzate per modellare l'assorbimento e il desorbimento dell'ammoniaca. Queste equazioni sono state incorporate nelle equazioni di modellazione del CSTR, assumendo una miscelazione perfetta, condizioni isotermiche durante la sintesi e una caduta di pressione trascurabile. Di conseguenza, è stato possibile prevedere le prestazioni del reattore in termini di produttività media e conversione. È stata inoltre sviluppata una strategia di controllo per la pressurizzazione e la depressurizzazione del reattore, previa caratterizzazione delle valvole in termini di Kv (coefficiente di flusso). Le ottimizzazioni proposte hanno portato a un aumento della produttività fino all’11,37%. Questi risultati contribuiscono allo sviluppo di processi di sintesi dell'ammoniaca più efficienti e sostenibili.