矿物能源Solution

UW500 DCS系统在油页岩炼油工艺中的应用

近年来随着石油资源的有限性、供给和需求的失衡,以及国际油价的持续高涨,各国都在积极寻求替代的能源资源,作为介于煤炭和石油之间储量巨大的固体化石燃料-油母页岩,可在650℃左右干馏后制取人造石油-页岩油。页岩油性能优越、用途广泛,可作为石油加工及化工生产的原料,也可根据需要调和生产船用燃料油。
   页岩炼油工艺主要由原料净化及出渣单元、干馏单元、油回收单元、脱硫单元、成品油储运系统等组成。

  图1 页岩炼油(全循环)

一、原料净化及出渣单元
   自油页岩露天矿6~50mm的成品矿经皮带运输机送至成品矿储仓,再经仓底皮带通过转运站净化后运送至干馏炉上部料仓,通过上料装置送入干馏炉进行干馏。原料厂区外设成品矿堆场,当原料运输系统皮带故障时,成品矿可通过装载机运送至成品矿储仓,再由储仓下部皮带通过转运站净化后运送至干馏炉上部料仓,再进入干馏炉进行干馏,干馏处理后油品收集至成品油库储存、装车及外销,油页岩干馏渣经炉底皮带运送至排渣场。

  图2 UW500应用 - 原料及出渣系统

二、干馏单元
   页岩干馏(热解)是指在隔绝空气(或在非氧化气氛)条件下将页岩进行加热,页岩在不同温度下,发生的一系列物理变化及化学变化的复杂过程。页岩干馏(热解)最终得到固体(油页岩干馏渣)、液体(页岩油)和气体(干馏气)等产品。
   干馏炉是用于页岩的低温(约600℃)干馏以制取页岩油的主体设备。油页岩干馏炉类型很多,按所用加热载体的相态不同,可分为气体热载体干馏炉和固体热载体干馏炉两大类。气体热载体法比较有代表性的有巴西的Petrosix炉、爱沙尼亚的Kiviter炉、日本的JOSECO干馏炉、美国联合油SGR干馏炉、中国的抚顺炉等。固体热载体干馏炉技术主要有美国Tosco-Ⅱ干馏炉、爱沙尼亚的Galoter干馏炉、德国的LR干馏炉和加拿大的ATP干馏炉等。除此之外还有壳牌公司研发的ICP(原地转化干馏技术)干馏工艺。

  图3 UW500应用 - 干馏炉

  图4 UW500应用 - 加热炉

三、油回收单元
   油回收主要有直接冷却工艺和间接冷却工艺,两种工艺的对照表如下。

  图5 油回收工艺

  图6 UW500应用 - 油回收

四、脱硫单元
   煤气中含硫组分主要以硫化氢(H2S)、羟基硫(COS)、二硫化碳(CS2)为主,其他组分一般以微量存在,而硫化氢一般占煤气中总硫量的90%以上。故煤气脱硫一般都是以脱除硫化氢为出发点,主要脱硫工艺有T.H法脱硫、F.R法脱硫、P.D.S+栲胶脱硫脱氰技术等。

五、成品油储运系统
   成品油储运系统主要任务是将量产的页岩油储存一定时间后,经由装车泵计量,通过鹤管装车,由汽车槽车装车外运,主要包括成品油罐区、储运系统泵房和外运系统。

  图7 UW500应用 - 成品油库

六、油页岩炼油控制系统
   油页岩干馏厂需采用DCS控制系统完成生产过程的数据采集、过程控制、安全报警、联锁保护等任务。对于有操作人员现场监视的岗位,采取就地岗位集中监控的控制方式,同时将重要工艺参数送至装置控制室,进行集中监视。
   每套干馏装置设一个主控制室,每个主控制室内配置一套杭州优稳公司UW500 DCS系统。装置内主要工艺参数的检测显示、自动控制,以及工艺生产的正常开、停车均由DCS系统完成。
   空气压缩机、油品储运及锅炉房等装置也可配置UW500 DCS控制器,执行该机组的正常运转控制、机组故障诊断、安全联锁停车功能。
   公用工程及辅助设施各装置可根据装置的位置和工艺点数来确认配置适量的UW500 DCS控制器对工艺参数进行控制及监测显示。
   全厂设置中央调度室,通过计算机网络将各装置控制室的控制系统连接起来,将各装置控制室的重要信息送至中心调度室。在中心调度室可以对全厂生产装置进行监视和调度。各装置控制室可以通过通讯网络调用其它装置控制室的信息,实现信息资源共享和全场一体化管理。同时,通过中央调度室的上位计算机,可以实现全厂优化控制。
   UW500集散控制系统采用三层网络结构,分别是管理网络MNet、系统网络SNet、控制网络CNet。CNet连接各个功能模件;SNet采用工业以太网,可连接多套控制站,或多台操作站/工程师站,并通过MNet可连接MES/ERP。

  图8 UW500集散控制系统网络结构图

管理网络实现不同单元装置或生产车间之间的协调控制、数据通讯;企业内多组装置或生产过程的管理数据通讯;大型工业过程各子系统间的协调控制与调度管理。
系统网络是UW500集散控制系统连接工程师站、操作员站和现场控制站等节点的实时工业网络。实现现场控制站、操作员站及其相互之间的数据传递,保持数据的一致性。系统网络采用工业以太网,符合IEEE802.3标准;采用可靠性高的热备冗余结构,可以保证在任何一条网络失效的情况下不影响系统通讯。系统网络的最大通讯距离与集线器/光端机的个数和使用的通讯介质有关。双绞线每段最大长度为120m,光纤每段最大长度为1850m。系统网络涉及的硬件有操作站/工程师站、控制站、集线器/光端机以及传输介质,系统网络设计的最大节点数为64个。其中操作员站/工程师站 32台,现场控制站32台。
控制网络是控制站内部使用的冗余实时网络,实现控制站内部的I/O模件和控制模件之间的互联和信息传递。控制网络最多节点数为64点。

七、UW500 DCS的主要特点
1. 模块化设计
   纵列结构,静音防尘,维护方便,节省机柜;继电器内置,节省空间与相关费用;所有组件模块化,系统扩展升级容易;
   点点隔离,点点配电,点点在线更换,通道级别自诊断,输出通道具有故障安全功能(可预置安全输出),安全、可靠、稳定、智能的输入输出通道技术。
2. 高标准的硬件制造技术
   抗扰度3级a,防错,免维护;
   来源于安全仪表系统(SIS)的硬表决技术,系统全冗余设计(控制、网络、电源、I/O、操作),硬表决零切换。
3. 自主设计、开发,完全自主知识产权的基于工程对象模型的控制工程应用软件平台
   易用,易懂,易上手;
   画图、算法等工程组态都可复用,大量减少组态工作量。

优稳公司UW500 DCS系统采用最新的工业IT技术,以贴近中国工业用户的系统优化设计和聚焦行业需求的增值服务,已成功应用于总投资达2.6亿元的新疆太姥矿业有限公司2万吨油页岩项目。