一、合成氨模型設(shè)計(jì)理念與整體概述

合成氨化工工藝流程燈光演示裝置是一款高度還原真實(shí)合成氨生產(chǎn)場(chǎng)景的仿真模型，其設(shè)計(jì)嚴(yán)格遵循真實(shí)合成氨生產(chǎn)工藝裝置的設(shè)計(jì)圖紙，從工廠場(chǎng)景內(nèi)的交通路線規(guī)劃、道路通道布局，到生產(chǎn)裝置的工序配置，再到裝置中塔、爐、罐等各類設(shè)備的分布，均按照設(shè)計(jì)要求精準(zhǔn)加工制作。這款模型旨在通過直觀、形象的方式，展示合成氨生產(chǎn)的全過程，為教學(xué)、培訓(xùn)、展示等場(chǎng)景提供有力的支持。

該模型主要由 7 個(gè)關(guān)鍵工段的工藝設(shè)備及各類泵閥、管廊系統(tǒng)組成，具體包括中型合成氨廠型生產(chǎn)流程、自吸式噴射再生脫硫流程、一氧化碳加壓中溫變換流程、同時(shí)脫除硫化氫和二氧化碳的流程、液氮洗工藝流程、正常生產(chǎn)時(shí)壓縮系統(tǒng)工藝流程以及原料氣合成工藝流程。這 7 個(gè)工段涵蓋了合成氨生產(chǎn)從原料處理到成品合成的完整鏈條，每個(gè)工段相互銜接、相互配合，共同構(gòu)成了一個(gè)完整的合成氨生產(chǎn)仿真系統(tǒng)。

此套模型的組成部分豐富且完善，具體可分為模型裝置臺(tái)座、過程設(shè)備模型、整體設(shè)備與流程布局、管道與其內(nèi)部燈光以及裝置控制系統(tǒng)。這些組成部分各司其職，共同保障了模型的穩(wěn)定性、真實(shí)性和可操作性。

本模擬流程裝置的尺寸定制充分參考了以往用戶的實(shí)際需求，對(duì)各流程裝置的布局與各設(shè)備均按照要求進(jìn)行縮放制作，以確保模型能夠適應(yīng)不同的展示和教學(xué)場(chǎng)景。模型的臺(tái)座規(guī)格可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地靈活確定，常見的規(guī)格如 3.6*2 米，能夠滿足多數(shù)場(chǎng)景的擺放需求。

模型以造氣工段、脫硫工段、變換工段、脫碳工段、精制工段、壓縮工段、合成工段系統(tǒng)為主線，將各系統(tǒng)的工藝設(shè)施和工藝流程作為展示重點(diǎn)。根據(jù)需方的具體要求，本項(xiàng)目分為 7 大部分，每部分既可以采用獨(dú)立臺(tái)座的方式擺放，也可以采用部分聯(lián)臺(tái)的辦法，按順序分項(xiàng)陳列，極大地提高了模型的靈活性和適應(yīng)性。

除了主要設(shè)備外，為了更全面、完善地呈現(xiàn)流程裝置，在這套可操作的流程裝置仿真模型中，裝置中的各附屬設(shè)備也基本按照真實(shí)要求制作，且規(guī)格大小均與裝置保持統(tǒng)一比例。例如設(shè)備上的安全閥、放空管、壓力表、電磁壓位計(jì)，管道上的手動(dòng)靈活的閘閥、止回閥、濾砂器等。在后續(xù)的制作工序介紹中，會(huì)對(duì)這些小件附屬設(shè)備的制作工藝進(jìn)行簡(jiǎn)單描述，并介紹其使用屬性，使使用者不僅能了解所需配備的設(shè)備，還能大致了解其在流程中的作用。當(dāng)然，這些附屬設(shè)備在本批流程模型中，主要是為了滿足流程裝置結(jié)構(gòu)的完整性和完善性。

合成氨工藝流程模型

二、模型各組成部分詳細(xì)介紹

（一）模型裝置臺(tái)座

制作工序

模型裝置臺(tái)座的制作工藝嚴(yán)謹(jǐn)，選材考究，旨在確保臺(tái)座的結(jié)構(gòu)牢固、實(shí)用性強(qiáng)且美觀大方。

臺(tái)座裝置底架選用 #50*30 的鋼結(jié)構(gòu)作為骨架原材料。鋼結(jié)構(gòu)具有高強(qiáng)度、高剛性的特點(diǎn)，能夠?yàn)檎麄�(gè)模型提供堅(jiān)實(shí)的支撐，有效承受模型各部分的重量，保障模型在長(zhǎng)期使用過程中的穩(wěn)定性。

在鋼結(jié)構(gòu)骨架制作完成后，會(huì)在上面鋪設(shè)一層結(jié)構(gòu)牢固的細(xì)木工板作為臺(tái)面裝飾的內(nèi)襯。細(xì)木工板質(zhì)地堅(jiān)硬，平整度高，為后續(xù)臺(tái)面裝飾材料的鋪設(shè)提供了良好的基礎(chǔ)。面飾采用天藍(lán)鋁塑板作為模型安裝時(shí)的臺(tái)面布置，天藍(lán)鋁塑板不僅色澤美觀，給人以清新整潔的視覺感受，而且具有耐磨損、耐腐蝕、易清潔等優(yōu)點(diǎn)，能夠保證臺(tái)面在長(zhǎng)期使用過程中保持良好的外觀和性能。這樣的臺(tái)面制作方式使得臺(tái)面結(jié)構(gòu)牢固，便于日后裝置的正常、安全安裝。

臺(tái)面包邊采用 #201 不銹鋼，邊的寬度經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，確保適中合理，使整個(gè)臺(tái)面分布協(xié)調(diào)，美觀大方。#201 不銹鋼具有良好的耐腐蝕性和抗氧化性，能夠有效抵御外界環(huán)境的侵蝕，延長(zhǎng)臺(tái)座的使用壽命，同時(shí)其金屬質(zhì)感也提升了臺(tái)座的整體檔次。

臺(tái)座底筒外面以優(yōu)質(zhì)的 #12mm 夾膠板作為面板的內(nèi)襯，夾膠板具有較高的強(qiáng)度和穩(wěn)定性，與木龍骨架釘牢后，在日常仿真裝置的使用過程中不會(huì)因溫度變化、濕度影響等因素而發(fā)生變形，能夠起到良好的保護(hù)面板的作用。底筒的外飾面板以翠玉銀鋁塑板作為底筒包造型護(hù)腳與中間底色的面飾材料，中間則以銀灰色蜂窩孔薄鋁塑板為效果裝飾材料。翠玉銀鋁塑板色澤獨(dú)特，質(zhì)感細(xì)膩，與銀灰色蜂窩孔薄鋁塑板搭配，形成了和諧美觀的視覺效果，使臺(tái)座既具有實(shí)用性，又具備一定的裝飾性。

主要作用

此種臺(tái)座能夠很好地為可操作的動(dòng)態(tài)仿真效果流程沙盤提供服務(wù)。一方面，臺(tái)座的支撐筒可以巧妙地隱藏控制此套裝置的各種電子元器件與控件，如數(shù)據(jù)線、信號(hào)線、線接頭、時(shí)間繼電器、芯片、電路板等。這樣的設(shè)計(jì)不僅使模型整體看起來更加整潔美觀，避免了線路雜亂帶來的視覺困擾，還能對(duì)這些電子元器件和控件起到有效的保護(hù)作用，減少外界因素對(duì)其造成的損壞。

另一方面，臺(tái)座預(yù)留的維修小門為仿真模型的故障維修和定期維護(hù)工作提供了極大的便利。維修人員可以通過維修小門方便地接觸到內(nèi)部的電子元器件和控件，進(jìn)行檢查、維修和更換，大大提高了維護(hù)工作的效率，降低了維護(hù)成本。

（二）過程設(shè)備模型

過程設(shè)備模型是整個(gè)合成氨工藝流程模型的核心部分，它按照真實(shí)生產(chǎn)設(shè)備的結(jié)構(gòu)和比例進(jìn)行制作，力求準(zhǔn)確反映各設(shè)備的外觀特征和功能特點(diǎn)。

模型涵蓋了合成氨生產(chǎn)各工段的主要設(shè)備和附屬設(shè)備。主要設(shè)備包括煤氣發(fā)生爐、燃燒室、水封槽、廢熱鍋爐、洗滌塔、燃料貯倉(cāng)、煙囪、脫硫塔、富液槽、富液泵、再生槽、貧液槽、貧液泵、飽和塔、熱水塔、混合器、熱交換器、變換爐、水加熱器、冷凝塔、熱水泵、吸收塔、氣提塔、熱再生塔、壓縮機(jī)、閃蒸器、泵、鼓風(fēng)機(jī)、分子篩吸附器、冷卻器、原料氣冷卻器、液氮洗滌塔、液位計(jì)、冷箱、水冷器、進(jìn)口緩沖器、集油水總管、集油器、油水分離器、緩沖分離器、緩沖罐、油分離器、冷交換器、氨冷器、氨合成塔、氨分離器、循環(huán)機(jī)等。

這些設(shè)備模型在制作過程中，注重細(xì)節(jié)的還原。對(duì)于重要的設(shè)備，模型采用透明外殼設(shè)計(jì)，以體現(xiàn)設(shè)備內(nèi)部結(jié)構(gòu)，內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用不同顏色的優(yōu)質(zhì)有機(jī)玻璃分色制作，每種顏色代表不同的附屬結(jié)構(gòu)。這樣的設(shè)計(jì)更加方便老師教學(xué)和學(xué)生對(duì)設(shè)備基本工作原理的理解。對(duì)于兩個(gè)或兩個(gè)以上相同的設(shè)備，模型在制作過程中只對(duì)其中一個(gè)進(jìn)行透明外殼處理，既保證了教學(xué)效果，又避免了不必要的成本浪費(fèi)。

附屬設(shè)備如安全閥、放空管、壓力表、電磁壓位計(jì)、管道上的手動(dòng)閘閥、止回閥、濾砂器等，也均按照真實(shí)要求制作，且規(guī)格大小與裝置保持統(tǒng)一比例。這些附屬設(shè)備的添加，使得模型更加貼近真實(shí)生產(chǎn)場(chǎng)景，有助于使用者全面了解合成氨生產(chǎn)的整個(gè)流程和設(shè)備配置。

合成氨工藝沙盤

（三）整體設(shè)備與流程布局

模型的總體規(guī)劃采用模擬化工流程場(chǎng)區(qū)微縮場(chǎng)景的形式，旨在為使用者呈現(xiàn)一個(gè)完整、真實(shí)的合成氨生產(chǎn)廠區(qū)環(huán)境。

在這個(gè)微縮場(chǎng)景中，設(shè)置了多個(gè)功能區(qū)域，包括辦公區(qū)、原料裝卸區(qū)、設(shè)備流程裝置區(qū)、成品儲(chǔ)藏區(qū)、產(chǎn)品外輸區(qū)等。辦公區(qū)模擬了工廠的管理和辦公場(chǎng)所，體現(xiàn)了生產(chǎn)管理的重要性；原料裝卸區(qū)展示了原料的接收和卸載過程，是生產(chǎn)的起始環(huán)節(jié)；設(shè)備流程裝置區(qū)是整個(gè)模型的核心區(qū)域，集中布置了各工段的主要設(shè)備和流程，直觀展示了合成氨生產(chǎn)的主要過程；成品儲(chǔ)藏區(qū)用于模擬成品氨的儲(chǔ)存，體現(xiàn)了生產(chǎn)的最終成果；產(chǎn)品外輸區(qū)則展示了成品氨的運(yùn)輸和外送過程，完整呈現(xiàn)了生產(chǎn)的供應(yīng)鏈。

此外，模型還包含了廠區(qū)間的道路、人行道、廠區(qū)中的綠化、路燈等設(shè)施。道路和人行道的設(shè)置模擬了工廠內(nèi)的交通路線，方便設(shè)備和人員的流動(dòng)；綠化和路燈的添加則增強(qiáng)了模型的真實(shí)感和美觀度，營(yíng)造出一個(gè)貼近實(shí)際的廠區(qū)環(huán)境。

根據(jù)需方要求，本項(xiàng)目分為 7 大部分，每部分可以采用獨(dú)立臺(tái)座，或部分聯(lián)臺(tái)的辦法，按順序分項(xiàng)陳列。這種靈活的布局方式使得模型能夠根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地情況進(jìn)行合理布置，既可以單獨(dú)展示每個(gè)部分的工藝流程，又可以將各部分連接起來，展示整個(gè)合成氨生產(chǎn)的完整流程。

模型以造氣工段、脫硫工段、變換工段、脫碳工段、精制工段、壓縮工段、合成工段系統(tǒng)為主線，以各系統(tǒng)的工藝設(shè)施、工藝流程為重點(diǎn)，確保布局的合理性和流程的連貫性，使使用者能夠清晰地了解各工段之間的銜接關(guān)系和生產(chǎn)流程的先后順序。

（四）管道與其內(nèi)部燈光

管道

管道是流程裝置的命脈，如同人體中流動(dòng)血液的血管，承擔(dān)著輸送各種介質(zhì)的重要作用。

根據(jù)以往制作多套類似流程裝置模型的經(jīng)驗(yàn)和客戶的反饋意見，本套模型的五套系統(tǒng)流程裝置仍采用原來的有色珠光玻璃管。這種有色管為管的本色，通過顏色區(qū)分不同的介質(zhì)，其中大紅色管道代表油，深綠色管道代表水，淺黃色管道代表氣，藍(lán)色管道代表配制液，橘黃色管道代表加藥線。顏色的區(qū)分使得使用者能夠直觀地了解管道內(nèi)介質(zhì)的種類和流向，便于理解工藝流程。

為了縮小裝置各設(shè)備與管道的比例差距，使模型更加協(xié)調(diào)美觀，在本套五套流程模型中，管道的大小較以往進(jìn)行了適當(dāng)縮小。具體規(guī)格為：油管直徑為∮12mm，水管、藥管與配制液管直徑為∮10mm，氣管直徑為∮10mm。

管道的接頭處理在流程裝置中至關(guān)重要，若處理不當(dāng)，在日后的使用過程中，可能會(huì)因天氣溫差、膠水粘接老化、人為不小心觸碰等因素導(dǎo)致管道出現(xiàn)脫接現(xiàn)象。因此，在本批模型中，接頭處采用內(nèi)襯的方式進(jìn)行處理，這種處理方式能夠有效增強(qiáng)管道接頭的牢固性和密封性，確保管道系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

管道燈光

管道內(nèi)部的燈光系統(tǒng)是本模型的一大特色，它能夠直觀地展示介質(zhì)在管道內(nèi)的流動(dòng)過程。

燈光帶采用 #5 的高亮四路流水燈光帶，這種燈光帶具有質(zhì)量穩(wěn)定、基質(zhì)軟、功率低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，能夠適應(yīng)各種造型的管道，從其中穿過并貫穿全盤。流水燈光帶的流動(dòng)效果能夠生動(dòng)地模擬介質(zhì)在管道內(nèi)的流動(dòng)狀態(tài)，使工藝流程更加直觀易懂。

燈光的控制系統(tǒng)由公司自行開發(fā)，編程師根據(jù)裝置的需要利用微機(jī)編程進(jìn)行程序編寫，然后將程序植入控制芯片，再通過電路板與電路系統(tǒng)對(duì)整個(gè)沙盤的燈光進(jìn)行有機(jī)有序的控制。這種控制系統(tǒng)能夠根據(jù)不同的工藝流程和教學(xué)需求，實(shí)現(xiàn)燈光的流動(dòng)速度、順序等參數(shù)的調(diào)整，達(dá)到學(xué)校教學(xué)與觀展的目的。

整套燈光系統(tǒng)采用弱電控制，安全可靠，同時(shí)采用邏輯電路設(shè)計(jì)，可防止手動(dòng)操作時(shí)的誤操作，保障安全教學(xué)使用。

合成氨裝置教學(xué)演示模型

（五）裝置控制系統(tǒng)

裝置控制系統(tǒng)是模型實(shí)現(xiàn)可操作演示功能的核心，它能夠?qū)δＰ偷牧鞒陶故具M(jìn)行精準(zhǔn)控制，滿足教學(xué)和展示的需求。

本批次系統(tǒng)流程可操作演示模型根據(jù)客戶的使用與教學(xué)要求，選用 “編程控制程序” 對(duì)沙盤進(jìn)行微機(jī)編程芯片控制，并采用觸摸屏點(diǎn)擊控制的方式，操作簡(jiǎn)便直觀。

控制系統(tǒng)的工作原理如下：首先，根據(jù)流程沙盤上裝置的流動(dòng)過程與時(shí)間進(jìn)行分點(diǎn)區(qū)分，將每個(gè)區(qū)分出來的控制點(diǎn)都安裝時(shí)間繼電器，并按照燈光條長(zhǎng)度進(jìn)行安置，使每個(gè)沙盤上的流程都因此分出多個(gè)控制點(diǎn)。然后，通過電子元件進(jìn)行信號(hào)轉(zhuǎn)換，將這些控制點(diǎn)的信號(hào)轉(zhuǎn)換成可與電腦控制器相連，并能被電腦設(shè)計(jì)的控制界面進(jìn)行控制的信號(hào)線。

編程師根據(jù)教學(xué)的展示要求，利用微機(jī)編程進(jìn)行程序編寫，植入控制芯片，再通過電路板與電路系統(tǒng)對(duì)整個(gè)沙盤進(jìn)行控制。通過這套控制系統(tǒng)，老師可以根據(jù)教學(xué)需要，靈活控制模型的演示過程，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同工藝流程的重點(diǎn)展示，讓學(xué)員更好地熟悉裝置流程的過程與原理。

控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)充分考慮了安全性和可靠性，采用弱電控制和邏輯電路設(shè)計(jì)，能夠有效防止誤操作，保障教學(xué)使用的安全。同時(shí)，系統(tǒng)的穩(wěn)定性也得到了充分保障，能夠長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，滿足教學(xué)和展示的連續(xù)使用需求。

三、各工段工藝流程詳細(xì)介紹

（一）中型合成氨廠型生產(chǎn)流程（造氣工段）

造氣工段是合成氨生產(chǎn)的第一道工序，其主要作用是將原料（通常為煤）轉(zhuǎn)化為含有氫氣、一氧化碳等成分的原料氣。

本工段的主要設(shè)備包括煤氣發(fā)生爐 1 臺(tái)、燃燒室 1 臺(tái)、水封槽 1 臺(tái)、廢熱鍋爐 1 臺(tái)、洗滌塔 1 臺(tái)、燃料貯倉(cāng) 1 臺(tái)、煙囪 1 臺(tái)。

煤氣發(fā)生爐是造氣工段的核心設(shè)備，原料煤從燃料貯倉(cāng)進(jìn)入煤氣發(fā)生爐，在爐內(nèi)與空氣、蒸汽等進(jìn)行反應(yīng)，生成煤氣。燃燒室為煤氣發(fā)生爐提供反應(yīng)所需的熱量，確保反應(yīng)能夠順利進(jìn)行。水封槽主要起到密封和安全保護(hù)的作用，防止煤氣泄漏。廢熱鍋爐則利用煤氣發(fā)生過程中產(chǎn)生的余熱加熱水，產(chǎn)生蒸汽，實(shí)現(xiàn)能源的回收利用。洗滌塔用于對(duì)生成的煤氣進(jìn)行洗滌和冷卻，去除煤氣中的灰塵、焦油等雜質(zhì)，凈化煤氣。煙囪則用于排放反應(yīng)過程中產(chǎn)生的廢氣。

在模型中，這一工段的設(shè)備按照真實(shí)生產(chǎn)流程進(jìn)行布局，管道連接合理，通過燈光的流動(dòng)展示煤氣的生成和輸送過程，使學(xué)員能夠清晰了解造氣工段的工作原理和流程。

（二）自吸式噴射再生脫硫流程（脫硫工段）

脫硫工段的主要任務(wù)是去除原料氣中的硫化氫等硫化物，以防止這些硫化物對(duì)后續(xù)設(shè)備和催化劑造成毒害，保證合成氨生產(chǎn)的正常進(jìn)行。

本工段的主要設(shè)備有脫硫塔 1 臺(tái)、富液槽 1 臺(tái)、富液泵 1 臺(tái)、再生槽 1 臺(tái)、貧液槽 1 臺(tái)、貧液泵 1 臺(tái)。

原料氣進(jìn)入脫硫塔后，與從塔頂噴淋下來的貧液（脫硫劑）充分接觸，原料氣中的硫化氫等硫化物被貧液吸收，凈化后的原料氣從塔頂排出。吸收了硫化物的貧液變成富液，從脫硫塔底部流入富液槽。富液在富液泵的作用下被輸送至再生槽，在再生槽中，富液通過自吸式噴射器吸入空氣，進(jìn)行氧化再生，使富液中的脫硫劑恢復(fù)活性，變成貧液。再生后的貧液流入貧液槽，在貧液泵的作用下被輸送回脫硫塔，循環(huán)使用。

模型通過設(shè)備的布局和管道燈光的流動(dòng)，生動(dòng)展示了脫硫過程中貧液的循環(huán)和原料氣的凈化過程，幫助學(xué)員理解脫硫工段的工作原理和工藝流程。

合成氨教學(xué)演示裝置模型

（三）一氧化碳加壓中溫變換流程（變換工段）

變換工段的主要目的是將原料氣中的一氧化碳與水蒸氣在催化劑的作用下發(fā)生反應(yīng)，轉(zhuǎn)化為二氧化碳和氫氣，以調(diào)整原料氣的成分，滿足后續(xù)合成工段的需求。

本工段的主要設(shè)備包括飽和塔 1 臺(tái)、熱水塔 1 臺(tái)、混合器 1 臺(tái)、熱交換器 1 臺(tái)、變換爐 1 臺(tái)、水加熱器 1 臺(tái)、冷凝塔 1 臺(tái)、熱水泵 1 臺(tái)。

原料氣首先進(jìn)入飽和塔，與從熱水塔送來的熱水逆流接觸，使原料氣被水蒸氣飽和，并提高其溫度。飽和后的原料氣與來自水加熱器的水蒸氣在混合器中混合，然后進(jìn)入熱交換器，與變換爐出口的高溫變換氣進(jìn)行熱量交換，提高原料氣的溫度。加熱后的原料氣進(jìn)入變換爐，在催化劑的作用下，一氧化碳與水蒸氣發(fā)生變換反應(yīng)，生成二氧化碳和氫氣。變換后的氣體進(jìn)入熱交換器，與原料氣進(jìn)行熱量交換，自身溫度降低，然后進(jìn)入冷凝塔，冷卻降溫，使其中的水蒸氣冷凝為水。冷凝后的氣體送往后續(xù)工段，而冷凝水則送往熱水塔和飽和塔循環(huán)使用。

模型中，通過管道燈光的流動(dòng)和設(shè)備的布置，清晰展示了原料氣在變換工段的處理過程和熱量交換情況，讓學(xué)員能夠直觀了解變換反應(yīng)的原理和流程。

（四）同時(shí)脫除硫化氫和二氧化碳的流程（脫碳工段）

脫碳工段的主要任務(wù)是脫除原料氣中的二氧化碳和剩余的硫化氫，進(jìn)一步凈化原料氣，為后續(xù)的精制和合成工段提供合格的原料氣。

本工段的主要設(shè)備有吸收塔 1 臺(tái)、氣提塔 1 臺(tái)、熱再生塔 1 臺(tái)、壓縮機(jī) 1 臺(tái)、閃蒸器 1 臺(tái)、泵 1 臺(tái)、鼓風(fēng)機(jī) 1 臺(tái)。

原料氣進(jìn)入吸收塔后，與塔頂噴淋下來的吸收劑（如胺溶液）充分接觸，原料氣中的二氧化碳和硫化氫被吸收劑吸收，凈化后的原料氣從塔頂排出。吸收了二氧化碳和硫化氫的吸收劑（富液）從吸收塔底部排出，進(jìn)入閃蒸器，在閃蒸器中，富液中的部分溶解氣體被閃蒸出來，降低富液的負(fù)荷。閃蒸后的富液在泵的作用下被輸送至熱再生塔，在熱再生塔中，富液被加熱，使其中的二氧化碳和硫化氫解析出來，吸收劑得到再生，變成貧液。解析出來的氣體在壓縮機(jī)的作用下被送往氣提塔，進(jìn)一步處理回收。再生后的貧液在泵的作用下被輸送回吸收塔，循環(huán)使用。鼓風(fēng)機(jī)則為再生過程提供必要的空氣。

模型通過設(shè)備的布局和管道燈光的流動(dòng)，展示了吸收劑的循環(huán)使用和原料氣的凈化過程，幫助學(xué)員理解脫碳工段的工作原理和工藝流程。

（五）液氮洗工藝流程（精制工段）

精制工段的主要作用是對(duì)經(jīng)過脫碳后的原料氣進(jìn)行深度凈化，去除其中的微量雜質(zhì)，如一氧化碳、二氧化碳、甲烷等，為合成工段提供高純度的氫氣和氮?dú)饣旌蠚狻?/p>

本工段的主要設(shè)備包括分子篩吸附器 1 臺(tái)、冷卻器 1 臺(tái)、原料氣冷卻器 1 臺(tái)、液氮洗滌塔 1 臺(tái)、液位計(jì) 1 臺(tái)、冷箱 1 臺(tái)。

原料氣首先進(jìn)入分子篩吸附器，去除其中的水分、二氧化碳等雜質(zhì)，防止這些雜質(zhì)在后續(xù)的低溫過程中凍結(jié)，堵塞設(shè)備和管道。經(jīng)過分子篩吸附后的原料氣進(jìn)入冷卻器和原料氣冷卻器，被冷卻至較低溫度。冷卻后的原料氣進(jìn)入液氮洗滌塔，與塔頂噴淋下來的液氮接觸。液氮具有極低的溫度和良好的吸附性能，能夠?qū)⒃蠚庵械囊谎趸�、甲烷等雜質(zhì)洗滌吸收，從而得到高純度的氫氣和氮?dú)饣旌蠚�。凈化后的氣體從液氮洗滌塔頂部排出，送往合成工段。液氮洗滌塔底部的富液在冷箱中進(jìn)行分離，液氮可循環(huán)使用。液位計(jì)用于監(jiān)測(cè)液氮洗滌塔內(nèi)的液位，確保設(shè)備的正常運(yùn)行。

模型中，通過設(shè)備的布置和管道燈光的流動(dòng)，展示了原料氣的深度凈化過程和低溫處理工藝，讓學(xué)員能夠直觀了解精制工段的工作原理和流程。

合成氨工段演示模型

（六）正常生產(chǎn)時(shí)壓縮系統(tǒng)工藝流程（壓縮工段）

壓縮工段的主要任務(wù)是對(duì)原料氣進(jìn)行壓縮，提高氣體的壓力，滿足合成工段的反應(yīng)條件。

本工段的主要設(shè)備有水冷器 1 臺(tái)、進(jìn)口緩沖器 1 臺(tái)、集油水總管 1 臺(tái)、集油器 1 臺(tái)、油水分離器 1 臺(tái)、緩沖分離器 1 臺(tái)、緩沖罐 1 臺(tái)。

原料氣首先進(jìn)入進(jìn)口緩沖器，緩沖器能夠減少氣體的壓力波動(dòng)，保護(hù)后續(xù)的壓縮設(shè)備。然后，原料氣進(jìn)入壓縮機(jī)進(jìn)行壓縮，壓縮后的氣體溫度升高，進(jìn)入水冷器進(jìn)行冷卻降溫。冷卻后的氣體進(jìn)入油水分離器，分離其中的油和水，避免油和水對(duì)后續(xù)工藝造成不良影響。分離出的油和水分別進(jìn)入集油器和集油水總管進(jìn)行收集處理。經(jīng)過油水分離后的氣體進(jìn)入緩沖分離器和緩沖罐，進(jìn)一步穩(wěn)定氣體的壓力和流量，然后送往合成工段。

模型通過設(shè)備的布局和管道燈光的流動(dòng)，展示了原料氣的壓縮、冷卻、油水分離等過程，幫助學(xué)員理解壓縮工段的工作原理和工藝流程。

（七）原料氣合成工藝流程（合成工段）

合成工段是合成氨生產(chǎn)的核心工段，在這一工段中，經(jīng)過精制和壓縮的原料氣（氫氣和氮?dú)饣旌蠚猓┰谝欢ǖ臏囟�、壓力和催化劑的作用下合成為氨�?/p>

本工段的主要設(shè)備包括油分離器 1 臺(tái)、冷交換器 1 臺(tái)、氨冷器 1 臺(tái)、氨合成塔 1 臺(tái)、水冷器 1 臺(tái)、氨分離器 1 臺(tái)、循環(huán)機(jī) 1 臺(tái)。

經(jīng)過壓縮后的原料氣首先進(jìn)入油分離器，去除其中的油污，防止油污對(duì)催化劑造成毒害。然后，原料氣進(jìn)入冷交換器，與從氨分離器出來的低溫氣體進(jìn)行熱量交換，降低自身溫度。冷卻后的原料氣進(jìn)入氨冷器，進(jìn)一步冷卻至較低溫度，使其中的部分氨冷凝為液體。冷卻后的氣液混合物進(jìn)入氨分離器，將液體氨分離出來，作為產(chǎn)品輸出。分離出的未反應(yīng)氣體在循環(huán)機(jī)的作用下被壓縮，然后與新鮮原料氣混合，進(jìn)入冷交換器預(yù)熱后，送入氨合成塔。在氨合成塔中，在催化劑的作用下，氫氣和氮?dú)獍l(fā)生合成反應(yīng)，生成氨。反應(yīng)后的氣體從氨合成塔出來，進(jìn)入水冷器冷卻，然后進(jìn)入氨分離器進(jìn)行氨的分離。

模型中，通過設(shè)備的布局和管道燈光的流動(dòng)，生動(dòng)展示了氨的合成過程、氣體的循環(huán)利用以及氨的分離過程，讓學(xué)員能夠直觀了解合成工段的工作原理和工藝流程，這也是整個(gè)合成氨生產(chǎn)流程的核心環(huán)節(jié)。

四、模型的教學(xué)應(yīng)用與優(yōu)勢(shì)

（一）教學(xué)應(yīng)用場(chǎng)景

課堂教學(xué)：在課堂教學(xué)中，老師可以利用該模型進(jìn)行合成氨工藝流程的講解。通過模型的直觀展示，學(xué)生能夠?qū)⒊橄蟮睦碚撝R(shí)與具體的設(shè)備和流程結(jié)合起來，加深對(duì)合成氨生產(chǎn)各工段的理解。老師可以通過操作控制系統(tǒng)，演示不同工段的流程，重點(diǎn)講解關(guān)鍵設(shè)備的作用和工作原理，使課堂教學(xué)更加生動(dòng)形象。

實(shí)驗(yàn)教學(xué)：在實(shí)驗(yàn)教學(xué)中，學(xué)生可以親自操作模型的控制系統(tǒng)，進(jìn)行工藝流程的模擬操作。通過實(shí)際操作，學(xué)生能夠熟悉各設(shè)備的操作方法和流程的控制要點(diǎn)，培養(yǎng)動(dòng)手能力和解決實(shí)際問題的能力。同時(shí)，學(xué)生可以通過觀察燈光的流動(dòng)和設(shè)備的狀態(tài)，分析流程中可能出現(xiàn)的問題，并思考解決方法。

課程設(shè)計(jì)與畢業(yè)設(shè)計(jì)：對(duì)于進(jìn)行課程設(shè)計(jì)或畢業(yè)設(shè)計(jì)的學(xué)生，該模型可以作為一個(gè)重要的參考資料和實(shí)踐平臺(tái)。學(xué)生可以通過對(duì)模型的研究，了解合成氨生產(chǎn)的實(shí)際流程和設(shè)備配置，為自己的設(shè)計(jì)提供思路和依據(jù)。同時(shí)，學(xué)生可以利用模型進(jìn)行模擬實(shí)驗(yàn)，驗(yàn)證自己的設(shè)計(jì)方案的可行性。

企業(yè)培訓(xùn)：該模型也可用于合成氨生產(chǎn)企業(yè)的員工培訓(xùn)。新員工可以通過模型快速了解企業(yè)的生產(chǎn)流程和設(shè)備情況，縮短培訓(xùn)周期。對(duì)于老員工，模型可以用于工藝流程優(yōu)化、設(shè)備故障排查等方面的培訓(xùn)，提高員工的業(yè)務(wù)水平和應(yīng)對(duì)能力。

合成氨工藝展示沙盤模型

（二）教學(xué)優(yōu)勢(shì)

直觀性強(qiáng)：模型通過實(shí)物展示和燈光演示，將復(fù)雜的合成氨工藝流程直觀地呈現(xiàn)出來，使學(xué)生能夠一目了然地了解各工段的設(shè)備布局和介質(zhì)流動(dòng)過程，克服了傳統(tǒng)教學(xué)中僅憑文字和圖片描述的局限性。

可操作性好：模型采用觸摸屏點(diǎn)擊控制的方式，操作簡(jiǎn)便直觀，學(xué)生可以親自參與到流程的控制中，通過實(shí)際操作加深對(duì)工藝流程的理解和掌握。

安全性高：模型采用弱電控制，采用邏輯電路設(shè)計(jì)，可防止手動(dòng)操作時(shí)的誤操作，保障學(xué)生在操作過程中的安全。同時(shí)，模型的設(shè)備和管道均采用安全材料制作，不會(huì)對(duì)學(xué)生造成傷害。

系統(tǒng)性強(qiáng)：模型涵蓋了合成氨生產(chǎn)的整個(gè)流程，從原料的處理到氨的合成，各工段之間銜接緊密，形成一個(gè)完整的系統(tǒng)。通過對(duì)模型的學(xué)習(xí)，學(xué)生能夠建立起合成氨生產(chǎn)的系統(tǒng)概念，了解各工段之間的相互關(guān)系和影響。

靈活性高：模型的各部分可以采用獨(dú)立臺(tái)座或部分聯(lián)臺(tái)的方式擺放，能夠根據(jù)教學(xué)需要進(jìn)行靈活組合。同時(shí)，控制系統(tǒng)可以根據(jù)不同的教學(xué)需求，調(diào)整流程的演示參數(shù)，滿足不同的教學(xué)要求。

五、模型的技術(shù)參數(shù)與定制流程

（一）技術(shù)參數(shù)

尺寸規(guī)格：模型的尺寸定制參照以往用戶的要求，各流程裝置布局與各設(shè)備按需要進(jìn)行縮放制作。臺(tái)座規(guī)格可根據(jù)實(shí)際場(chǎng)地確定，常見規(guī)格為 3.6*2 米，也可根據(jù)客戶的具體需求進(jìn)行定制。

設(shè)備比例：模型的設(shè)備和管道均按照真實(shí)生產(chǎn)設(shè)備和管道的比例進(jìn)行縮放制作，確保模型的準(zhǔn)確性和真實(shí)性。

管道尺寸：油管直徑為∮12mm，水管、藥管與配制液管直徑為∮10mm，氣管直徑為∮10mm。

燈光系統(tǒng)：采用 #5 的高亮四路流水燈光帶，具有質(zhì)量穩(wěn)定、基質(zhì)軟、功率低、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。燈光控制系統(tǒng)采用自行開發(fā)的編程控制程序，可實(shí)現(xiàn)燈光的流動(dòng)速度、順序等參數(shù)的調(diào)整。

控制系統(tǒng)：采用 “編程控制程序” 進(jìn)行微機(jī)編程芯片控制，采用觸摸屏點(diǎn)擊控制。系統(tǒng)為弱電控制，安全可靠，邏輯電路，可防手動(dòng)誤操作。

（二）定制流程

需求溝通：客戶與公司進(jìn)行溝通，說明自己的需求，包括模型的用途、展示內(nèi)容、尺寸要求、教學(xué)需求等。公司的技術(shù)人員會(huì)根據(jù)客戶的需求，提供初步的方案和建議。

方案設(shè)計(jì)：根據(jù)客戶的需求，公司的設(shè)計(jì)人員進(jìn)行模型的方案設(shè)計(jì)，包括設(shè)備布局、流程設(shè)計(jì)、控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)等。設(shè)計(jì)方案會(huì)提交給客戶進(jìn)行審核，客戶可根據(jù)自己的意見提出修改建議，直到方案滿足客戶的要求。

制作生產(chǎn)：方案確定后，公司開始進(jìn)行模型的制作生產(chǎn)。制作過程中，公司會(huì)嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)方案和質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行操作，確保模型的質(zhì)量和性能。同時(shí)，公司會(huì)及時(shí)與客戶溝通制作進(jìn)度，讓客戶了解模型的制作情況。

安裝調(diào)試：模型制作完成后，公司會(huì)派技術(shù)人員到客戶現(xiàn)場(chǎng)進(jìn)行安裝調(diào)試。安裝調(diào)試包括模型的組裝、管道的連接、控制系統(tǒng)的調(diào)試等，確保模型能夠正常運(yùn)行。

驗(yàn)收交付：安裝調(diào)試完成后，客戶對(duì)模型進(jìn)行驗(yàn)收。如果模型滿足客戶的要求，客戶簽字確認(rèn)，模型交付使用。公司會(huì)為客戶提供相關(guān)的技術(shù)資料和售后服務(wù)，確�？蛻裟軌蛘Ｊ褂媚Ｐ�。

煤制合成氨沙盤模型

六、模型的維護(hù)與保養(yǎng)

為了確保模型的正常運(yùn)行和延長(zhǎng)使用壽命，需要對(duì)模型進(jìn)行定期的維護(hù)與保養(yǎng)。

清潔保養(yǎng)：定期對(duì)模型進(jìn)行清潔，去除表面的灰塵和污垢。清潔時(shí)應(yīng)使用柔軟的布料，避免使用堅(jiān)硬的刷子或腐蝕性的清潔劑，以免損壞模型的表面和設(shè)備。對(duì)于管道內(nèi)部的灰塵，可以使用壓縮空氣進(jìn)行吹掃。

設(shè)備檢查：定期檢查模型的設(shè)備是否完好，有無(wú)松動(dòng)、損壞等情況。對(duì)于松動(dòng)的部件，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行緊固；對(duì)于損壞的設(shè)備，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修或更換。同時(shí)，檢查附屬設(shè)備如安全閥、壓力表等是否正常工作，確保其指示準(zhǔn)確。

管道檢查：定期檢查管道的連接是否牢固，有無(wú)泄漏、脫接等情況。對(duì)于接頭處，應(yīng)檢查內(nèi)襯是否完好，如有損壞應(yīng)及時(shí)進(jìn)行修復(fù)。同時(shí)，檢查管道內(nèi)部的燈光帶是否正常工作，如有損壞應(yīng)及時(shí)更換。

控制系統(tǒng)檢查：定期檢查控制系統(tǒng)的運(yùn)行情況，包括觸摸屏、控制芯片、電路板、電線等是否正常工作。檢查觸摸屏的靈敏度和顯示是否正常，控制芯片和電路板有無(wú)損壞、過熱等情況，電線連接是否牢固。如有問題，應(yīng)及時(shí)進(jìn)行維修或更換。

環(huán)境維護(hù)：模型應(yīng)放置在干燥、通風(fēng)、無(wú)腐蝕性氣體的環(huán)境中，避免陽(yáng)光直射和高溫環(huán)境。同時(shí)，應(yīng)避免模型受到強(qiáng)烈的震動(dòng)和碰撞，以免損壞設(shè)備和管道。

通過定期的維護(hù)與保養(yǎng)，可以確保模型始終保持良好的運(yùn)行狀態(tài)，為教學(xué)和展示提供可靠的支持。本合成氨工藝流程模型與煤化工模型是一款集真實(shí)性、直觀性、可操作性于一體的仿真模型，它全面展示了合成氨生產(chǎn)的整個(gè)流程和設(shè)備配置。通過該模型的使用，能夠有效提高教學(xué)質(zhì)量和培訓(xùn)效果，為合成氨生產(chǎn)領(lǐng)域的人才培養(yǎng)提供有力的支持。同時(shí)，模型的定制化服務(wù)也能夠滿足不同客戶的需求，具有廣泛的應(yīng)用前景。

煤制合成氨設(shè)備展示模型

南方模型為客戶提供面向教學(xué)模擬實(shí)訓(xùn)與企業(yè)產(chǎn)品展覽展示的設(shè)計(jì)制造一體化服務(wù)，包括從設(shè)計(jì)、制造、安裝調(diào)試直到產(chǎn)品交付。已開發(fā)的產(chǎn)品涉及教學(xué)演示模型與實(shí)訓(xùn)模擬裝置、科技館科普展品、企業(yè)產(chǎn)品展示模型等，為全國(guó)上千家院校與企業(yè)提供了優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品與服務(wù)。

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