壳牌煤气化装置

2008年7月，世界上规模最大的煤制甲醇项目——河南龙宇煤化工项目正式投入运营，并且捷报频传：截至2008年9月2日，一期年产50万t甲醇装置连续运行已突破35天，8月份产量突破21 000t，创造了中国采用壳牌工艺的大型项目的运行最好成绩。稳定可靠的运行，离不开先进的自动化控制技术，而霍尼韦尔在该项目中的成功应用，确保了龙宇煤化工在自动化系统建设及运营方面的成功实施。

项目背景

龙宇煤化工一期年产50万t甲醇项目是河南省“十一五”重点建设项目，该项目于2004年3月备案核准，2005年10月主装置正式动工。项目总投资28.5亿元，建成后，其主要产品为年产50万t精甲醇，副产品有4000t硫磺和15 000m3液氩。

一期项目的工艺流程为：空分→煤气化→变换→脱硫脱炭→甲醇合成→甲醇精硫。该项目具有规模大、消耗低、洁净环保、自动化水平高等优点。核心技术采用世界先进技术：壳牌粉煤加压气化、鲁奇低温甲醇洗、鲁奇低压甲醇合成。关键设备气化炉内件、大型透平压缩机组由国外引进。

这个项目是世界上规模最大的煤制甲醇项目，也是第一次采用壳牌工艺的煤制甲醇项目。相信它的投产运营对中国煤制甲醇和煤化工产业既是一种探索和积累，同时也起到了推动的作用。从经济角度来讲，龙宇煤化工一期年销售收入预计可达15亿元，利税4亿元，二期工程结束后将成为未来河南最大的煤化工生产基地。

龙宇煤化工项目投入了1.5亿元左右用于工厂自动化建设，整体自动化水平具备世界领先水平。在自动化最核心的部分——控制系统方面，龙宇选择了霍尼韦尔的TPS （Total Plant Solution）系统。从而将其整个工厂的信息系统与生产过程控制系统统一在了一个平台上。

应对挑战

与传统化工项目相比，煤制甲醇项目的工艺更复杂、技术标准极高。龙宇煤化工在工艺上选用了壳牌的粉煤加压气化工艺，国内引进的其他5 套壳牌气化炉，都是用来生产合成氨的，没有生产甲醇的先例。单从技术层面讲，要把煤粉在300kg的高压下燃烧至1700℃以上，令其裂解变成CO，温度、压力一个环节掌握不好，轻则停车闭锁，重则酿成伤亡事故。而且物料多为高温、超低温、易燃、易爆、易中毒介质，稍不注意就会出现严重的安全事故。

图1 龙宇煤化工有限公司电仪厂厂长李志鹏先生。

从自动化控制方面来看，甲醇项目特殊设备多，工艺流程长，需要实现计算机智能控制，以减少生产定员。壳牌工艺的复杂性需要稳定而又成熟的控制系统来满足控制要求，全系统仅控制点就多达4800个，一处出现问题就会导致停机，因此对系统的稳定性和控制精度要求很高。

此外，对于自动控制系统工作组而言，首先是解决工期短的问题。由于整个项目的建设进度很快，项目组人员必须不断地审查设计和工程的建设安装质量，以满足装置无瑕疵开车的要求。其次，由于壳牌气化炉资料变化比较大，自动化系统供应商需要与龙宇煤化工项目人员紧密合作，并确保拥有丰富的系统实施经验与专业知识确保该项目顺利开车。龙宇煤化工有限公司电仪厂厂长李志鹏先生谈到：“作为用户，系统硬件质量无疑是我们最看重的。此外供应商的在过程控制行业的经验、业绩和人员素质也非常重要。首先我们对霍尼韦尔的系统稳定性非常满意，同时他们在煤化工领域丰富的控制经验和出色的业绩，包括在湖北双环、云天化、大连大化、安庆、神华等一系列壳牌煤气化项目中成功的应用是我们选择霍尼韦尔的主要原因之一。而我之前也使用过霍尼韦尔的TPS系统，在与他们合作的过程中，他们的员工的专业和敬业精神给我留下了很深的印象，合作也非常愉快。综合各方面指标，我们最终选择与霍尼韦尔合作，并且选用了TPS系统。”

解决方案

霍尼韦尔为龙宇煤化工项目提供控制系统的主要工艺装置有：空分装置、煤气化装置、硫回收装置、CO变换、酸性气体脱除、甲醇合成、甲醇精馏、中间罐区、成品罐区、热电站、全厂水处理系统等,监控点数共8176点。

图2 永城龙宇煤化工中控室。

全厂设置中央控制室，采用离散型控制系统（Distributed control system 简称DCS）按照工艺控制和生产操作的要求设置5个不同的操作区域，控制站分别布置在中央主控制室、空分远程控制室、热电站远程控制室和水处理系统远程控制室的机柜室内，操作站布置在中央主控制楼的操作室内，在操作站的中间并排布置辅助操作台，工程师站布置在控制楼的工程师站室内。

根据工艺装置的生产规模、流程特点、产品质量、工艺操作要求，除中央控制室外，还设置有3套数据采集系统，分别为甲醇罐区、火炬系统和硫磺回收。

图3 河南永城煤化工生产基地。

甲醇罐区和火炬系统的数据采集接入水处理系统远程控制室内，硫磺回收的数据采集接入热电站远程控制室内。

远程控制室仅安装有各区域相应的DCS控制站、I/O柜和端子柜，在每个现场控制室提供连接移动工程师站或操作员站的接口2个,并提供相应的软件,装置现场调试不仅可以通过控制室操作员站进行，而且可以通过便携式移动工程师站在远程控制室进行组态和调试，远程控制室与中央控制室之间采用DCS内部网络通讯；数据采集系统安装在就地，数据采集系统与DCS之间采用PROFIBUS总线通过光缆相互连接（约相距500m远）。

图4 安全稳定运行创记录。

另外，工厂还有随装置或设备成套提供的控制系统,包含ITCC、ESD及PLC，由DCS系统完成与这些系统的通讯及组态（通讯协议MODBUS RTU）。

项目成果

龙宇煤化工有限公司电仪厂厂长李志鹏先生表示：“龙宇煤化工项目可以说是目前煤化工项目中运行的最好的。项目投产后，4条煤线运行非常稳定、可靠。截至9月2日，一期年产50万t甲醇装置连续运行已突破35天，8月份产量突破21 000t，再创全国采用壳牌工艺的大型项目运行最好成绩。”

“在技术方面，霍尼韦尔提供的自动化控制非常稳定，这与系统的可靠组态优化是分不开的，在仪表控制方面非常方便、系统软件也很完备。同时，我们对整个自动化系统运行情况满意， 霍尼韦尔所提供的TPS系统运行稳定，确保了该项目顺利开车。”李志鹏先生继续谈到：“在员工方面，公司致力于打造新的管理理念，在员工培训、考核方面都有完备的机制。龙宇的企业文化是用心做事，在龙宇这不是一个口号，而是一种精神，并且已经逐渐渗入每一位员工的心里，成为自觉的行动。每一项工作我们都争取做到到全国一流。”