煉廠原油加工損失的計(jì)算與研究

胡志勇，劉庭凱，吳 明，王金巖，廖昌建

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266071；2. 遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院, 遼寧 撫順 113001；3. 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司, 遼寧 盤錦 124010；4. 中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

石油化工

煉廠原油加工損失的計(jì)算與研究

胡志勇1,2，劉庭凱3，吳 明2，王金巖2，廖昌建4

（1. 中國(guó)石油大學(xué)（華東）儲(chǔ)運(yùn)與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266071；2. 遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院, 遼寧 撫順 113001；3. 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司, 遼寧 盤錦 124010；4. 中國(guó)石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

原油加工損失產(chǎn)生于油品儲(chǔ)運(yùn)損失、裝置加工損失等煉油加工過(guò)程中的各個(gè)環(huán)節(jié)。原油加工損失率反應(yīng)原油在加工過(guò)程中的損失程度，其數(shù)值直接關(guān)系到煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，煉油企業(yè)都把原油加工損失率作為關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。重點(diǎn)介紹了原油加工損失的主要研究?jī)?nèi)容，確定或建立了從裝置到系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)加工損失數(shù)學(xué)模型，并編制了煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失計(jì)算軟件，最后給出了結(jié)論和建議。計(jì)算出的煉廠加工損失值可為企業(yè)生產(chǎn)計(jì)劃安排提供理論依據(jù)。

原油；加工損失；損失率；數(shù)學(xué)模型；計(jì)算軟件

煉廠原油加工損失是指原油進(jìn)裝置加工（或購(gòu)入原油計(jì)量交接罐區(qū)）到產(chǎn)品交庫(kù)整個(gè)生產(chǎn)過(guò)程所發(fā)生的損失，諸如油品儲(chǔ)運(yùn)損失、裝置加工損失、切水帶油損失、油品調(diào)合損失等，它產(chǎn)生于煉油加工過(guò)程的各個(gè)環(huán)節(jié)。原油加工損失率反映原油（包括外購(gòu)原料）在加工過(guò)程的損失程度，等于原油加工損失量占原油及外購(gòu)原料加工量的百分比，其數(shù)值直接關(guān)系到煉油企業(yè)的經(jīng)濟(jì)效益，煉油企業(yè)都把原油加工損失率作為關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)[1,2]。為了降低原油加工損失率，有必要研究煉油系統(tǒng)加工過(guò)程中產(chǎn)生損失的各個(gè)環(huán)節(jié)和影響因素，建立從裝置到系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)加工損失數(shù)學(xué)模型，計(jì)算煉廠加工損失值，為生產(chǎn)計(jì)劃安排提供理論依據(jù)。

1 原油加工損失的主要研究?jī)?nèi)容

1.1 過(guò)衡損失

過(guò)衡就是通過(guò)衡器來(lái)進(jìn)行稱重計(jì)量的過(guò)程。在過(guò)衡過(guò)程中由于裝置本身測(cè)量精度產(chǎn)生的誤差損失叫做過(guò)衡損失。

應(yīng)用衡器進(jìn)行稱重主要分為三種方式：（1）靜態(tài)電子軌道衡。（2）動(dòng)態(tài)稱量軌道衡。（3）固定式電子衡器。

1.2 油品裝車裝船揮發(fā)損失計(jì)算

油品裝車裝船揮發(fā)損失計(jì)算主要包括[3]：（1）未經(jīng)清洗的鐵路油罐車損失計(jì)算。（2）清洗的鐵路油罐車損失計(jì)算。（3）裝卸船損失計(jì)算。

1.3 油品靜儲(chǔ)與輸轉(zhuǎn)損失計(jì)算

（1）靜儲(chǔ)損失。在油罐靜止儲(chǔ)油時(shí)，由于罐內(nèi)氣體空間溫度和油氣濃度的晝夜變化而引起的損耗稱為油罐的靜止儲(chǔ)存損失，又稱油罐的“小呼吸” 損耗[4]。

（2）輸轉(zhuǎn)損失。在油品收發(fā)作業(yè)中由于液面高度變化而造成的油品損耗稱為輸轉(zhuǎn)損失即動(dòng)液面損耗，又稱油罐的“大呼吸”損耗。

（3）損失率。

式中: η—油品損失率，%；

LS—罐靜儲(chǔ)損失量，t；

LW—油罐輸轉(zhuǎn)損失量，t；

L—周轉(zhuǎn)量，t。

1.4 油品調(diào)和損失計(jì)算

油品調(diào)和損失主要指組分油到調(diào)和罐和其它調(diào)和裝置時(shí)的輸轉(zhuǎn)損失[5]。

1.5 油品脫水過(guò)程中的損失計(jì)算

式中: G—油品年脫水油品損耗量，t/a；

η—損耗率，%；

a —脫出水中含油率，%，正常取樣的平均值計(jì)算；

G′—裝置中油品流出口產(chǎn)量，t/a；

a′—裝置中油品含水率，%。

1.6 油品采樣分析損失計(jì)算

式中: m—采樣油品損失量，kg/a；

m0—每天正常采樣量，kg/d；

t—年開(kāi)工天數(shù)，d。

1.7 氣柜泄漏量損失計(jì)算

將氣柜鼓風(fēng)（以晴天最好）升至有效容積 90%的位置，關(guān)閉與氣柜相連的所有閥門，檢查無(wú)誤后記錄氣柜活塞高度值，作為測(cè)量基準(zhǔn)點(diǎn)。在之后靜置的7 晝夜中，每天清晨6∶00（以排除氣溫影響），測(cè)量活塞位置變化、大氣壓力、柜內(nèi)氣體溫度、柜內(nèi)氣體濕度（含水分）、柜內(nèi)氣體壓力等指標(biāo)。根據(jù)測(cè)量結(jié)果，計(jì)算出柜內(nèi)氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積，用以確定氣柜內(nèi)氣體的泄漏量。泄漏體積與氣體初始體積相比較，差值不超出 2%，即符合要求。根據(jù)氣柜設(shè)計(jì)泄漏率建立瓦斯氣泄漏量，根據(jù)設(shè)計(jì)要求泄漏率取1%[6-8]。

式中: L—泄漏量，t/a；

Tt—流經(jīng)氣柜體積m3/a；

P—?dú)夤駜?nèi)氣體壓力,mmHg；

T—柜內(nèi)氣體溫度，℃；

N—?dú)夤窈粑螖?shù)，次/a；

t—?dú)夤耖_(kāi)工天數(shù)；

ρ—?dú)怏w密度，kg/m3。

1.8 火炬長(zhǎng)明燈及排放量計(jì)算

主要包括長(zhǎng)明燈用氣量計(jì)算[9]和火炬工藝計(jì)算。

1.9 原油電脫鹽過(guò)程中鹽損失量計(jì)算

原油電脫鹽是原油加工的第一道工序，進(jìn)入煉油廠的原油雖然已經(jīng)在油田上脫過(guò)水，但仍含有一定量的鹽類和水，形成油包水型乳化液。如果脫鹽只是為了減輕設(shè)備的腐蝕，則脫到5 mg/L以下即可。但脫鹽主要是為了滿足下游加工裝置對(duì)原料的要求，則需要脫到更低的含量，例如向重油催化裂化或渣油加氫處理裝置提供原料，則要求脫到3 mg/L以下[4]。

式中: m—鹽損失量，t/a；

G—原油加工量，t/a；

ρ—原油密度，kg/m3；

α—含鹽量，mg/L；

η—脫鹽率，%。

1.10 白土渣含油量計(jì)算

白土渣是煉油工藝中，活性白土精制油品工藝中失活的白土。通過(guò)溶劑抽提萃取的方法回收白土中的油份，通過(guò)使用石油醚、苯、稀堿液之中的一種萃取劑進(jìn)行萃取，重復(fù)數(shù)次，萃取液匯集于蒸餾瓶在95 ℃水浴加熱蒸餾2 h，冷卻稱質(zhì)量。其中石油醚和苯萃取效果更佳，稀堿液的萃取效果稍差[10,11]。

式中: η——含油量，%；

W0——白土渣總質(zhì)量，g；

W1——蒸餾瓶?jī)糍|(zhì)量，g；

W2——數(shù)次萃取后蒸餾瓶與油份的總質(zhì)量,g。

1.11 途耗損失

途耗損失是指煉油廠成品油從生產(chǎn)裝置到裝車外運(yùn)過(guò)程中的油品損耗量，具體包括包括在罐區(qū)內(nèi)靜設(shè)備和動(dòng)設(shè)備輸轉(zhuǎn)過(guò)程中的損失，油品脫水過(guò)程中的油品損失，油品采樣分析損失，裝車裝船揮發(fā)損失和過(guò)衡損失等6種損失的和。

式中：LTH—成品油途耗損失量，t/a；

MGH—過(guò)衡損失，t/a；

ΔM—裝車裝船揮發(fā)損失，t/a；

LS+W—罐區(qū)內(nèi)靜設(shè)備和動(dòng)設(shè)備輸轉(zhuǎn)過(guò)程中的損失，t/a；

G—油品脫水過(guò)程中的油品損失，t/a；

m—油品采樣分析損失，t/a。

2 原油加工損失計(jì)算軟件開(kāi)發(fā)

2.1 軟件簡(jiǎn)介

《煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失軟件》是針對(duì)煉廠原油加工損失的具體情況而編制的，在 Windows XP環(huán)境下利用Visual c++ 6.0開(kāi)發(fā)而成的，采用了

Windows用戶界面的風(fēng)格，使用簡(jiǎn)單方便。它直接面向煉廠的管理人員，該軟件的應(yīng)用，可為生產(chǎn)計(jì)劃安排提供指導(dǎo)依據(jù)。

2.2 軟件的實(shí)現(xiàn)及其功能

《煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失軟件》可實(shí)現(xiàn)對(duì)煉油過(guò)程中原油及油品途耗、過(guò)衡損失，原油電脫鹽過(guò)程中鹽損失量計(jì)算；確定罐區(qū)原油、石腦油、液化氣、汽油、柴油、芳烴、丙烯等靜儲(chǔ)、輸轉(zhuǎn)、油品調(diào)合和裝卸車船蒸發(fā)損失計(jì)算以及原油、油品清罐、脫水過(guò)程中損失計(jì)算；進(jìn)行煉油系統(tǒng)中氣柜泄漏量、火炬及長(zhǎng)明燈排放量計(jì)算，以及油品采樣分析計(jì)算；進(jìn)行輕油、渣油加氫處理催化劑積碳結(jié)焦損失計(jì)算以及白土渣等含油量計(jì)算，并隨時(shí)根據(jù)煉廠的實(shí)際情況更新相關(guān)數(shù)據(jù)，為煉廠原油加工損失量的確定及生產(chǎn)計(jì)劃安排提供科學(xué)的決策依據(jù)。

圖1 登錄界面Fig.1 Log interface

圖2 功能界面Fig.2 Functional interface

圖1為軟件的登錄界面。圖2為軟件的功能界面，打開(kāi)軟件后，在上面的操作菜單中可進(jìn)行原油加工過(guò)程中的各種損失計(jì)算，計(jì)算結(jié)果可進(jìn)行儲(chǔ)存和打印。

3 結(jié)論和建議

（1）確定或建立了11類加工損失項(xiàng)計(jì)算模型，共確定71個(gè)加工損失量或損失率估算公式，并編制了計(jì)算軟件。

（2）在確定輕質(zhì)油品裝卸車船損失項(xiàng)計(jì)算公式的基礎(chǔ)上，分別對(duì)原油、石腦油、汽油、煤油、柴油的裝車、裝船損失項(xiàng)計(jì)算公式進(jìn)行了簡(jiǎn)化。有利于現(xiàn)場(chǎng)工作人員的實(shí)際操作。

（3）通過(guò)對(duì)現(xiàn)有各種油品靜儲(chǔ)、輸轉(zhuǎn)計(jì)算公式的比選，篩選了API經(jīng)驗(yàn)公式為原油加工損失項(xiàng)估算公式，并針對(duì)實(shí)際情況，對(duì)外浮頂罐、內(nèi)浮頂罐和拱頂罐的靜儲(chǔ)與輸轉(zhuǎn)蒸發(fā)損失計(jì)算公式進(jìn)行了簡(jiǎn)化，得到了不同油品、并具有現(xiàn)場(chǎng)可實(shí)施性的估算公式。

（4）結(jié)合實(shí)際，對(duì)確定或簡(jiǎn)化的計(jì)算公式分別進(jìn)行了應(yīng)用，計(jì)算結(jié)果合理，符合生產(chǎn)實(shí)際。

（5）建議公式在實(shí)際應(yīng)用中，需要結(jié)合各個(gè)煉油企業(yè)的實(shí)際情況，對(duì)計(jì)算公式的部分參數(shù)進(jìn)行修正和調(diào)試，進(jìn)一步完善計(jì)算公式，進(jìn)一步提高公式的適用性和計(jì)算的準(zhǔn)確性。

［1］鄭欣．原油加工損失淺析[J].當(dāng)代石油化工，2012，20(1)：16-18．

［2］李鵬．煉油企業(yè)原油加工損失構(gòu)成分析與降低途徑探討[J].煉油技術(shù)與工程，2005，35(9)：6-9．

［3］郭光臣，等．油庫(kù)設(shè)計(jì)與管理[M]．東營(yíng)：中國(guó)石油大學(xué)出版社，1991：277;283-284;304-307;332-335．

［4］侯芙生．煉油工程師[M]．北京：石油工業(yè)出版社，1995：241-242;855;893-895;1176.

［5］袁 ．九江石化加工損失現(xiàn)狀及分析[J] ．中外能源，2010，15(7)：80-86．

［6］馮潤(rùn)．干式氣柜在煉油廠中的應(yīng)用[J].石油規(guī)劃設(shè)計(jì),2003,14(3)：23-25.

［7］ 常靈強(qiáng)．威金斯型干式氣柜的氣密性試驗(yàn)[J].安裝技術(shù)應(yīng)用，2006（2）：25-26．

［8］鐘小萍．卷簾型干式氣柜在瓦斯氣回收系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].河南石油，2003，17(6)：58-59;62．

［9］韓鉤．煉油廠火炬系統(tǒng)工藝設(shè)計(jì)探討[J].石油化工安全技術(shù)，2002，18(2)：21-24．

［10］李煥．白土渣中油分的回收實(shí)驗(yàn)研究[J].環(huán)境保護(hù)科學(xué)，2006，32(2)：33-35．

［11］倪桂才，逢磊，韓中樞．白土渣中潤(rùn)滑油回收技術(shù)的研究[J].生產(chǎn)與環(huán)境，2004，4(12)：18-20．

Calculation and Research of Crude Oil Processing Loss in Refineries

HU Zhi-yong1,2，LIU Ting-kai3，WU Ming2，WANG Jin-yan2，LIAO Chang-jian4
（1.College of Pipeline and Civil Engineering , China University of Petroleum，Shandong Qingdao 266071，China；2. College of Petroleum Engineering , Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；3. Liaohe Petroleum Exploration Bureau No.1 Oil Field Construction Company，Liaoning Panjin 124010，China；4. Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals，Liaoning Fushun 113001，China）

Processing loss of crude oil forms in oil storage and transportation, other procedures in refineries. Processing loss rate of crude oil reflects the loss degree of crude oil in the processing, its value is directly related to the economic benefits of refineries, oil refining enterprises all use the crude oil processing loss rate as a key technical and economic index. In this paper, main research contents of crude oil processing loss were introduced, processing loss mathematical model of each link from the device to the system was established, and oil refining system datum processing loss calculation software was compiled, finally some conclusions and suggestions were put forward. The calculated value of crude oil processing loss can provide theoretical basis for planning production.

Crude oil; Processing loss; Loss rate; Mathematical model; Calculation software

TE 621

A

1671-0460（2012）09-0881-03

2012-08-13

胡志勇（1981-），男，遼寧撫順人，實(shí)驗(yàn)師，在讀博士，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)方面的研究。E-mail：will302387@163.com。

吳明（1961-），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)方面的研究。E-mail：wuming0413@163.com。