浅谈合成氨生产系统节能技术措施
浅析合成氨工艺节能措施

浅析合成氨工艺节能措施合成氨工艺是制备化肥的关键工艺之一,其能耗一直被业内人士关注。
为了降低生产过程的能耗,提高工艺的经济效益,研究和采用一系列的节能措施已成为化肥行业的必要工作。
本文将从催化剂、反应塔、废热回收和系统优化四个方面对合成氨工艺的节能措施进行浅析。
一、催化剂合成氨反应是一种放热反应,反应条件(高温高压)下对催化剂有较高的要求。
目前,常用的合成氨催化剂为铁或铁钼系列催化剂。
而铁催化剂相较于铁钼催化剂则具有成本低的特点。
因此,在现有的催化剂中,铁催化剂仍是较为普遍使用的催化剂。
在催化剂方面,一方面可通过调节催化剂物种失活的下限,改善其性能,增加其使用寿命;另一方面可通过改变催化剂组成、结构、酸碱性质等方法提高催化效率。
而在工程实践中,随着催化剂的磨损和活性降低,催化床内的气流阻力会不断增加,进而导致氢气和氨气流动的阻力增大、气流混沌程度增强等问题,从而引起反应器内部压力下降和产物纯度下降。
因此,合成氨生产中的催化剂应定期检测和维护,及时对催化剂进行再生处理并更换陈旧的催化剂,以确保生产反应的高效性和生产效率。
二、反应塔目前合成氨反应生产中所使用的反应器主要为垂直式容器反应器,其结构紧凑、流态良好、占地面积少、能耗低等优点,但也存在一些缺点,如分隔效果欠佳、填料容易堵塞、气、液分布不均等。
为了充分考虑反应器的稳定性和运行效率,并达到降低能耗的目的,反应器的结构和设计也开始得到了改进和升级。
在反应器结构方面,采用金属填料可大幅减少反应器填料的仓容率,减少气液相之间的阻力和混沌程度;在反应器运行中,应充分利用废气等资源,通过再生式风机对反应器内的废气进行冷却处理,降低反应器内产生的热量。
为了提高反应器生产效率,光气气流的照明作用可大幅提高其反应的效果,大型反应器应该采用多级分层的设计结构,每级分层设计时须兼顾废气能源的回收和压缩等问题,从而实现反应器内可控制的量程反应。
三、废热回收废热回收是合成氨工艺节能措施中的一个重要组成部分,废气热能的回收可以显著降低能耗,利用废余热量对生产过程进行加热,从而提高煤气利用率。
合成氨生产系统节能技术措施

4深挖节能潜力,优化工艺系统
4.1一段炉的优化
(1)提高一段转化炉出口温度:从2018年7月初开始,合成装置一段炉开始优化,逐渐提高一段炉出口温度,至2019年初,一段炉出口工艺气温度逐渐由721℃提高至727℃。
(2)降低一段炉烟气残氧:自2018年初起开始逐渐降低一段炉烟气残氧,至2019年6月,一段炉烟气残氧由2.5%降到了1.5%。
3工艺流程分析
气体在膨胀机中绝热膨胀对外做功,由于同外界没有热量的交换,是个等熵过程,称为等熵过程,称为等熵膨胀[7]所做的功以内能的减少为补偿,于是温度下降,达到制冷目的。据热力学第一定律,对于理想气体,绝热情况下,所以,可得,只要系统对外界做功,系统必定降温。绝热膨胀时,温度由T1降到T2,压力由P1降到P2,系统对外做功,其中,可见系统对外做的功与膨胀前气体的温度T1成正比,这说明T1越高,对外做功越多,内能减少也越多,气体温度下降也越显著,是在高温区制冷的有效手段,优于等焓膨胀制冷。在实际的膨胀机上由于摩擦等不可逆因素,所以膨胀后并不降到T2而是降到T3,但比等焓膨胀降到T4的温度仍低得多,由此可定出膨胀机的效率η=ΔH实/ΔH理=(H1-H3)/(H1-H2),一般在0.75~0.85之间。本设计采用氮气膨胀制冷循环。经冷冻回收氨和膜提氢后的混合气体继续深冷,形成的低温气液混合物后进入精馏塔进行低温精馏。精馏是利用两种物质的沸点不同,多次进行混合蒸气的部分冷凝和混合液体的部分蒸发的过程,以达到分离的目的。
合成氨工业节能减排的分析

合成氨工业节能减排的分析【摘要】合成氨工业是重要的化工行业,但其高能耗和碳排放已成为环境问题。
本文通过分析合成氨工业的能耗和碳排放情况,探讨了节能减排的技术手段以及现状分析。
结论指出节能减排对合成氨工业的重要性,并提出未来发展方向。
通过探讨合成氨工业节能减排的可行性,本文旨在为减少化工行业对环境的影响提供参考。
【关键词】合成氨工业、节能减排、能耗情况、碳排放、技术手段、现状分析、可行性探讨、重要性、发展方向、总结。
1. 引言1.1 背景介绍合成氨是一种重要的化工产品,广泛应用于农业、化工和能源等领域。
合成氨工业是能源消耗和碳排放较大的产业之一,对环境造成了一定的影响。
随着全球对气候变化和环境保护的重视,节能减排已成为合成氨工业发展的必然趋势。
根据国家《十三五能效法》和《节能减排技术政策》,合成氨工业要实施更加严格的节能减排措施。
合成氨工业的节能减排问题已经引起了广泛的关注和研究。
通过分析合成氨工业的能耗情况、碳排放情况以及节能减排的技术手段,可以更全面地了解这一产业的现状和存在的问题。
在全面了解合成氨工业的节能减排情况的基础上,进一步探讨其可行性和未来发展方向,有助于指导该行业实施更加有效的节能减排措施,实现可持续发展。
1.2 研究目的研究目的是通过对合成氨工业节能减排的分析,探讨如何提高合成氨生产的能源利用效率和降低碳排放量,从而减少对环境的负面影响。
通过对合成氨工业的能耗情况、碳排放情况以及节能减排的技术手段进行深入研究,可以为相关企业和政府部门提供科学的节能减排方案和政策建议,促进合成氨工业的可持续发展。
还可以探讨合成氨工业节能减排的现状和可行性,进一步指导合成氨生产企业在节能减排方面采取有效措施。
通过本研究的开展,旨在为合成氨工业的可持续发展和环境保护作出贡献,提高我国合成氨生产的技术水平和竞争力。
2. 正文2.1 合成氨工业的能耗情况分析合成氨是一种重要的化工产品,广泛应用于农业肥料、合成树脂、石油和化学工业等领域。
合成氨行业节能降碳改造升级实施指南

合成氨行业节能降碳改造升级实施指南
随着全球能源和环境问题的日益突出,合成氨行业节能降碳改造升级已成为推进绿色可持续发展的必然趋势。
为促进我国合成氨行业节能降碳改造升级,推进行业绿色发展,制定本指南。
一、节能降碳改造升级的必要性
合成氨生产过程中,携带热量的氢气和氮气需要进行复杂的物质转移和化学反应,能耗较高,同时产生大量的二氧化碳排放。
因此,必须采取一系列措施,从源头上减少能源消耗和二氧化碳排放。
二、节能降碳改造升级的主要措施
1. 完善合成氨生产过程控制系统,提高生产能力和效率。
2. 优化合成氨生产原料的使用,合理调配氢气和氮气的比例,减少能源消耗和二氧化碳排放。
3. 使用先进的合成氨生产技术,改良传统工艺流程,提高生产效率,减少能源消耗和二氧化碳排放。
4. 推广使用清洁能源,如天然气、风能、太阳能等,减少化石能源的使用,降低二氧化碳排放。
三、节能降碳改造升级的实施步骤
1. 制定详细的节能降碳改造升级方案,明确目标和技术路线。
2. 按照方案进行生产线改造,引进先进的生产设备和技术。
3. 建立完善的质量保证体系,确保产品质量和生产效率。
4. 持续进行技术创新和改进,提高生产效率和降低能耗和二氧化碳排放。
四、节能降碳改造升级的效益
1. 降低能源消耗,节约生产成本。
2. 减少二氧化碳排放,降低环境污染。
3. 提高生产效率和产品质量,提升企业竞争力。
综上所述,合成氨行业节能降碳改造升级是加快推进绿色可持续发展的关键之一。
企业要根据本指南提出的措施和实施步骤,积极推进节能降碳改造升级工作,为绿色发展做出应有的贡献。
合成氨工艺流程的系统分析与节能措施的分析

合成氨工艺流程的系统分析与节能措施的分析摘要:为了响应国家节能减排的号召,本文选择合成氨工艺流程系统与节能措施分析作为研究课题,以阳煤盂化24.40氨合成尿素项目为例,从合成氨生产性质特点以及潜在节能分析,探讨合成氨生产节能措施。
关键词:合成氨工艺流程系统分析节能措施根据数据资料显示:我国每年在合成氨的生产工艺中浪费掉的能源占据使用的大半,也就是说:我们在生产能源的时候也是在浪费可用的能源;为了避免浪费带来的损失,我国乃至全球兴起了合成氨生产工艺节能措施的研究探讨。
一、合成氨生产工艺能源损失分析合成氨在生产过程中所进行的化学反应、物质热量传导、反应物燃烧、物质分离等活动都势必要受到反应物质的浓度,环境温度,生产技术水平等影响,作者将影响合成氨生产的因素经过大小分析得到四个影响因素:生产技术水平较落后、能源利用率较差、生产管理制度不严格、生产过程中能源供应不持续,不稳定。
二、分析合成氨工艺流程的系统1.原料气的制取以阳煤盂化为例,造气车间采用的是固定床间歇气化法制半水煤气,是以固体燃料(无烟块煤、焦炭)为原料,以空气、水蒸气为气化剂,在高温条件下制取的煤气。
本岗位的能耗及半水煤气的质量,直接关系到全厂的正常生产和经济效益。
因此,强化该工段的操作和管理,对降低合成氨的生产能耗、降低生产成本、提高经济效益具有重要的意义[1]。
2.原料气净化无论任何方法制得的粗原料气,除含氢和氮外,还含有硫化氢、有机硫、一氧化碳和二氧化碳等。
这些物质对氨合成催化剂有毒害,必须进行脱除。
2.1原料气脱硫:在间歇式煤气炉制气流程中,脱硫置于变换之前,以保护变换催化剂的活性。
原料气脱硫的方法很多,包括干法脱硫和湿法脱硫。
干法脱硫一般有活性炭法、有机硫化氢转化法和氧化锌法等。
2.2一氧化碳变换:将原料气中量的一氧化碳借助催化剂与水蒸气反应生成二氧化碳和氢气。
通过变换既除去了一氧化碳,又得到了制合成氨的原料气和氨加工的原料气二氧化碳[2]。
化工合成氨工艺分析及节能改造措施

化工合成氨工艺分析及节能改造措施摘要:本论文旨在对化工合成氨工艺进行分析,并提出相应的节能改造措施。
首先,通过对合成氨的重要性和应用领域的介绍,强调了提高合成氨工艺的能源效率的重要性。
然后,详细分析了传统合成氨工艺的工艺流程及其能耗特点。
接着,提出了一些有效的节能改造措施,包括催化剂的改良、反应器的优化和废热回收利用等。
最后,总结了这些改造措施对于提高合成氨工艺的能源效率和可持续发展的意义。
关键字:化工;合成氨;节能改造;能源效率;可持续发展引言:合成氨是化工领域中重要的中间体和气体产品,在农业、化肥、医药和能源等多个领域有广泛的应用。
然而,传统的合成氨工艺存在能耗高、环境污染严重等问题,不利于可持续发展的要求。
因此,通过对合成氨工艺的分析和改造,提高其能源效率成为亟待解决的问题。
本文将对传统合成氨工艺进行深入分析,并提出相应的节能改造措施,以期为化工行业提供可持续发展的解决方案。
一、传统合成氨工艺的分析传统的合成氨工艺是通过哈伯-博士过程进行合成氨的方法。
该工艺主要包括三个步骤:氮气和氢气的制备、氮氢混合气的合成、合成氨的分离和提纯。
然而,传统工艺存在一些问题,如能耗高、原料利用率低、废热排放等,限制了工艺的能源效率和生产效率。
首先,传统合成氨工艺中的能耗问题主要体现在高温高压的工艺条件下。
由于反应需要较高的温度和压力,导致能源消耗较大。
此外,传统工艺中催化剂的活性较低,需要更高的温度和压力来促进反应,进一步增加了能源的消耗。
其次,传统工艺中的原料利用率较低。
在传统合成氨工艺中,氮气和氢气是主要的原料。
然而,由于反应条件不理想,导致原料的利用率较低,大量原料被浪费。
原料的低利用率不仅增加了生产成本,还对资源的可持续利用造成了压力。
此外,传统合成氨工艺中存在废热排放问题。
在反应过程中,产生大量的废热,其中一部分以冷却水或空气形式排放,导致能源的浪费。
废热的排放不仅造成了能源资源的浪费,还对环境造成了污染。
浅析合成氨工艺节能措施

浅析合成氨工艺节能措施合成氨是一种重要的化工原料,广泛用于制造化肥、塑料、合成纤维等产品。
目前,合成氨的生产过程中存在能耗高、资源浪费等问题,因此需要采取一系列的节能措施来提高生产效率,降低生产成本。
本文将就合成氨工艺的节能措施进行浅析。
一、提高合成氨转化率合成氨的转化率是指在合成氨反应中氮气和氢气的利用率,转化率越高,氨气的产量就越高,单位能耗就越低。
提高合成氨的转化率是节能减排的重要途径之一。
为了提高合成氨的转化率,可以采取以下措施:1. 优化催化剂催化剂是合成氨反应的关键,优化催化剂能够提高反应速率,降低反应温度,从而提高转化率。
可以采用高活性的催化剂,增加催化剂的使用寿命,减少更换频率,降低生产成本。
2. 控制反应条件在合成氨反应中,温度、压力等反应条件对转化率有着重要影响。
通过调节反应条件,可以提高反应效率,降低单位能耗。
3. 净化原料气原料气中的杂质会影响催化剂的活性,降低转化率。
在合成氨生产中,需要对原料气进行净化,去除氮气和氢气中的杂质,保持催化剂的活性,提高转化率。
二、优化能源利用在合成氨生产过程中,燃料消耗是比较大的一部分能源消耗,因此需要优化能源利用,降低燃料消耗,提高能源利用率。
可以采取以下措施:1. 余热利用合成氨生产过程中会产生大量的余热,可以通过余热回收系统将余热用于蒸汽生产、发电等用途,减少对外部能源的依赖,降低生产成本。
2. 高效燃料选择高效、清洁的燃料,如天然气、甲烷等,降低燃料的消耗,减少对能源资源的依赖,降低环境污染。
3. 节能设备引进节能设备,如高效的换热器、蒸汽轮机等,提高能源利用率,降低能源消耗。
三、提高生产装置的运行稳定性和可靠性合成氨生产过程中,生产装置的运行稳定性和可靠性对节能减排至关重要。
只有保证生产装置的稳定运行,才能够提高生产效率,降低能耗。
可以采取以下措施:1. 定期检修对生产装置进行定期检修,维护设备的完好性,减少设备故障,提高设备的可靠性。
浅析合成氨工艺节能措施

浅析合成氨工艺节能措施合成氨工艺是一种重要的化工生产工艺,广泛应用于化肥、塑料、医药等领域。
合成氨的生产工艺相对复杂,能耗较大,因此在合成氨生产中采取节能措施非常重要。
本文将从合成氨工艺的基本原理和流程入手,浅析合成氨工艺节能措施。
一、合成氨工艺的基本原理和流程合成氨是指由氮气和氢气在一定条件下经化学反应合成的氨气。
常见的合成氨工艺包括哈勃-博希过程、梅洛法等。
这里以哈勃-博希过程为例简要介绍合成氨的基本原理和流程。
哈勃-博希过程是利用高温和高压条件下催化剂催化氮气和氢气反应生成氨气的一种工艺。
具体的反应过程包括:N2 + 3H2 ⇌ 2NH3这是一种放热反应,通常在450-500℃的温度和150-300大气压的压力下进行。
而且,催化剂对反应速率和选择性都有很大的影响。
二、合成氨工艺的能耗特点合成氨工艺的主要能耗来自于氢气和氮气的制备、压缩、加热和反应产生氨气以及氨气的提取和净化等过程。
氢气和氮气的制备是能耗最大的部分,占到了总能耗的75%以上。
由于合成氨反应需要高温高压条件,所以压缩和加热所需的能耗也相当可观。
要想减少合成氨工艺的能耗,就需要在这些环节上下功夫。
1. 催化剂技术催化剂对于合成氨反应具有非常重要的作用,催化剂的选择和运用可以显著影响反应速率和选择性。
目前,人们正在不断研究新型高效的催化剂,力求降低反应温度和压力,从而减少合成氨工艺的能耗。
反应器的改进、催化剂的再生利用也是节能的重要手段。
2. 氢气和氮气的制备氢气和氮气的制备是合成氨工艺中能耗最大的环节,通过改进制氢和制氮的工艺技术,提高氢气和氮气的纯度和产率,可以显著降低能耗。
采用更加高效的制氢工艺,减少能耗和资源消耗,选择更加可持续的氢气和氮气制备工艺等。
3. 热力系统的优化在合成氨工艺中,压缩和加热是非常能耗的环节,因此对热力系统的优化也是降低能耗的关键。
采用高效的压缩机、换热器等设备,合理设计热能回收系统,控制压缩和加热的能耗,都是节能的有效手段。
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浅谈合成氨生产系统节能技术措施
发表时间:2020-04-02T07:50:38.328Z 来源:《防护工程》2019年22期作者:李朝
[导读] 如今,我国综合国力明显提高,科学技术水平更上一层楼,各种计算机技术、信息化技术出现在人们面前,融入到工作与日常生活当中。
李朝
河北金万泰化肥有限责任公司河北石家庄 052160 身份证号码:1301841983****1050
摘要:如今,我国综合国力明显提高,科学技术水平更上一层楼,各种计算机技术、信息化技术出现在人们面前,融入到工作与日常生活当中。
其中,化工行业获得了迅猛的发展,其在我国社会生活中的应用越来越普遍。
化工制品的存在不仅大大的便利了人们的生活,其在人们生产和生活中的应用提高了人们生活的质量。
并且由于化工产品所使用的生产方式不同,所以不同的生产方式生产的产品也不同。
正是由于化工产品具备的这些优点,促进了我国化工产业的发展。
这在一定程度上也促进了氨产业的发展。
氨不仅应用在农业生活汇总,而且还在医药行业的应用也较为普遍,尤其是随着各个行业对于合成氨的需求和要求越来越高,使得合成氨生产的产量和质量也获得了较大的提升。
就目前来说,合成氨在生产过程中还存在着较大的问题,如能源的浪费等,并随着我国对环境保护和节能减排工作的重视,在合成氨工艺生产和应用过程中,需要将节能减排的理念贯彻到合成氨生产的各个过程。
关键词:合成氨;生产系统;节能技术措施
引言
节能与降耗已经成为新时期新形势下各行业中各企业转型升级关注的重内容,在提升企业市场竞争力,保障企业健康、稳定与可持续发展中发挥着至关重要的作用。
1合成氨生产工艺中的不足之处
在进行合成氨工艺生产期间,有下面几个不足的地方:首先,生产技术太过于老套落后,没有跟上时代发展的步伐,这在很大程度上阻碍了生产效率的提升,使得氨气的合成不满足现代化工业生产的需要。
其次,在进行合成氨工艺生产过程中,会出现能源浪费的现象。
然后,没有健全的生产合成管理制度,这给生产合成来说带来了不好的影响。
最后,在进行合成氨工艺生产的过程中,没有办法保障所供应的能源是出于充足状态的,这在一定程度上阻碍了生产的进行。
2合成氨生产系统节能技术措施
某公司合成氨规模15万t/a,原料分别是煤制油公司供给的99.9%(φ)氢气与裂解装置供给的95%氢气,经过PSA变压吸附塔提纯到99.99%,与煤制油供给的99.99%的氮气按3∶1混合,压缩后送入氨合成塔反应生成氨。
反应放热通过加热反应器、余热锅炉回收。
产品气氨通过冷凝分离,最后送煤制油气化与锅炉装置脱硫除硝使用
2.1提高单程转化率
合适的反应温度、压力、空速,当催化剂活性降低导致能耗较高时,及时更换是提高单程转化率的有效措施。
2.1.1催化剂影响
氨合成是放热可致体积缩小的可逆反应,因为在同等条件下反应很慢(同等条件指在高温、高压中有催化剂与无催化剂的对比下),所以必须借助催化剂增加反应速率。
铁系列催化剂活性高,价格低廉、耐温性能好、抗中毒能力强、使用寿命长,所以在行业内广泛使用。
氨合成催化剂在使用过程中,受硫、磷、温度、灰尘附着等因素的影响会逐渐老化,具体表现在净氨值下降、热点温度下移。
2.1.2空速影响
空速的增加提高了液氨产量,空速从10000h-1提高到20000h-1,产量提高率=(2417-1350)/1350=79%。
但空速增加1倍,电耗增加1倍(等压过程),所以低空速有利于节能。
在一定负荷运行下,优化工艺运行的温度、压力、空速等条件,追求高转化率,降低循环量,降低电耗。
在9.1MPa,进塔气量123895Nm3/h,液氨产量10.03t/h的条件下,当转化率降低1%,进塔气量增加4.6%,合成气压缩机电耗、氨冷冻负荷随之增加。
2.2废水循环节能
在合成氨生产过程中,由于其在生产过程中以碎煤为原料,所以实际生产出来的煤气中含有大量的焦油和粉尘。
并由于焦油和粉尘很难进行分离,所以很容易造成合成氨管道发生堵塞现象,导致热量损失。
针对这种情况的存在,我们可以通过废水循环来提高其生产的效
率,使得生产装置能够更加有效的运行。
合成氨装置主要以天然气部分氧气化法生产乙炔的尾气为原料,采用成达公司提供的低能耗、加压催化转化法生产合成氨,这样不仅减少了对煤的使用,降低投入,而且还减少了污染物的产生,降低了对环境的污染,具有较高的使用价值。
2.3优化生产操作
依据生产负荷情况及时调整机组运行台数。
因为本装置产生的液氨仅供煤制油内部使用,属“以用定产”的生产模式。
当前液氨消耗非常稳定地维持在240t/d,差不多就是半负荷生产(满负荷是450t/d)。
经过对机组能力的考察与论证,决定将合成气压缩机两台机组运行的模式调整为单台机组运行,两台机组运行时合成气压缩机的每台的电流是100~110A,单机组运行后电流上涨到145A,仅电机电能消耗一项即可每小时节约1041.9kW·h。
因为压力提高,转化率提高,循环气量减少,冷冻机组负荷也相应降低,氨冷冻机组电机电能消耗每小时节约304.5kW·h。
除了提高单机负荷、降低设备运行台数,降低单机运行回流量也是降低机组电耗的重要措施。
回流对系统不做功,降低回流就是减少无用功,降低了机组运行电耗。
合成气压缩机单机回流分一回一、二回一、三回三。
进塔气进热交换前有系统回流阀,调节循环气量,降低系统回流也是降低电耗的有效措施。
2.4降低入塔惰性气体组分
提高反应气纯度能大大降低入塔惰性气体组分,减少惰性气体排放。
老合成氨工艺中,氢气纯度不高,导致惰性气体排放量很大。
降低入塔惰性气含量对合成氨的影响有以下几点:①降低了原料气的排放;②减少了氨的排放;③降低了合成气压缩机、氨冷冻机做功。
2.5保持长周期稳定运行
开停车会造成原料气体放空,氢气、氮气消耗增加,电耗增加。
在开停车过程中,不但原料气体放空,而且置换系统消耗了大量工艺氮气。
开车时,在升温过程中未产出产品,机组却正常运行消耗电能,开工加热炉消耗燃料气。
初期低负荷运行时,运行机组造成电单耗增加;开停车时,造成循环水、氮气、仪表及单耗增加等。
减少开停车次数可降低成本增加效益,保持长周期稳定运行。
2.6反应热的综合利用
NH3反应的反应热为46.2kJ/mol,反应热部分用于加热进塔原料气,部分热量通过合成汽包副产蒸汽。
热量的回收利用,降低了循环水用量、冷冻用量和电耗。
结语
综上所述,仅整合合成气压缩机和氨冷冻机运行、降低循环水用量这两条措施,每小时就可节电1910.9kW·h,按照电费0.36元/kW·h 计,可节约成本68.79元/t(液氨)。
合成氨作为传统成熟工业,新型设备、工艺技术已经少有创新发展。
自2008年经济危机后,中国的经济已经从原来的高速增长转向高质量发展。
当前,针对各企业工艺情况,提高精细化管理,每个操作过程、工艺控制指标数都要根据实际情况合理优化。
节能降耗、降本增效,是时代的召唤,也是化工生产管理人员的使命。
参考文献:
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