國產振動插入式在線粘度分析儀在潤滑油酮苯脫蠟裝置中的應用

劉衍攀 郭望明 羅海濤

（1中國石化濟南分公司潤滑油車間，濟南250101；2武漢華天通力科技有限公司，武漢430223）

1 概述

隨著石化行業煉油化工工藝及自控技術的高速發展，生產過程人員逐漸不滿足于從傳統的實驗室獲取的不連續的離線粘度參數來控制產品質量的方式，而更期望應用安裝于生產工藝現場，能夠連續為工藝操作室提供粘度參數的在線粘度分析儀，使生產過程能夠得到更有效地控制，產生更大的經濟效益。

濟南分公司重質基礎油光亮油基地采用“淺度糠醛精制－高壓加氫處理／精制－酮苯脫蠟脫油”技術路線，生產市場上緊缺的HVIⅡ150BS光亮油（粘度指數95以上）、HVIⅡ6和HVIⅡ10高粘度基礎油。潤滑油車間酮苯脫蠟裝置餾出口脫蠟油的粘度是考核該裝置油品質量的一項重要指標，由于該原料油是從常減壓裝置不同的側線經過糠醛精制、加氫改質，因此，各種原料的脫蠟油的粘度指標各不相同，其分布情況如表1所示。物料：酮苯脫蠟油，溫度：60～100℃，密度：0.85～0.9g／cm3，100℃運動粘度：2.5～34mm2／s。

表1 6種物料性質表 （溫度 ℃：60～100）

從表1中我們可以看出，6種物料的粘度指標各不相同，且差別較大。

在實際工藝操作過程中，酮苯脫蠟裝置餾出口油品經常是在上述6種不同性質的油中進行切換，為了準確把握產品脫蠟油的切換過程，使酮苯脫蠟裝置及下道工序的工藝操作能夠在切換中保持平穩，需要在每次切換過程中及時準確知道各種脫蠟油產品的粘度數據。以便有針對性地及時調整相關的工藝參數，保證裝置餾出口產品的質量，增加效益。

2 分析儀及系統方案特點

為了使所用脫蠟油粘度在線分析儀能夠長周期、穩定、準確和可靠地在酮苯脫蠟裝置現場運行，中國石化濟南分公司相關部門（技術處、機動處、工藝生產車間和儀表車間等）的技術人員對此作了大量的調研、考察和技術交流等工作，最終選擇了“IVA－2型振動插入式智能在線粘度分析儀”，并于2012年10月在酮苯脫蠟裝置現場投入應用。目前，該粘度分析儀已在現場安裝投用一年，從實際現場所獲取的運行數據及記錄曲線表明，分析數據準確性滿足技術要求，跟蹤響應及時，使用效果超過預期。

2.1 分析原理

IVA－2振動式在線粘度分析儀基于扭轉振蕩原理，利用粘性流體物質分子間剪切力的變化特性，直接從工藝現場流體管線中快速獲取粘度數據，其測量過程為：通過一只特制的一端固定的振動金屬桿部件，金屬桿的另一端即傳感器與被測介質接觸，金屬桿的特定部位設置一電磁激勵振蕩源和一電磁感應部件，在激勵源的作用下，其金屬桿沿其軸向方向按特定頻率進行振蕩，當被測流體在金屬桿端部傳感器表面流動時，具有一定振蕩頻率和幅值的端部傳感器表面會剪切被測流體介質，其剪切力的大小會隨被測介質粘性值大小的變化而產生變化，通過電磁感應部件獲取其變化，再通過特定的算法，即可精確地得到被測介質的粘度值。此外，根據被測介質粘性范圍的不同，設計不同尺寸和幾何形狀的振動體，可使該分析儀能夠適應不同粘度范圍的被測介質，具有在非常寬的粘度范圍進行測量工作的特點。由于沒有可動部件，其實際應用的可靠性是一般毛細管等方式工作的粘度分析儀無法比擬的。

2.2 主要技術特點

（1）采用特制的振動式一體化不銹鋼檢測器直接插入被測工藝管道，檢測液體粘度，無需恒溫系統，無活動連接部件、體積小、安裝方便。

（2）采用高性能西門子PLC實時處理被測油品的粘溫特性，所測粘度在要求的范圍內不受被測管道油品溫度、壓力、流量變化的影響，檢測結果與GB／T 10247－2008相對應。

（3）分析儀操作面板設有液晶顯示器和操作按鍵，可隨時在現場對分析儀相關參數進行設置和修改，并提供4～20mA.DC或RS485（modbus協議）輸出信號。

（4）防爆等級符合國家標準，適應現場環境要求。

（5）產品性能穩定可靠，實現了長周期安全運行，無需人工日常維護。

2.3 主要技術參數

粘度檢測范圍：2～200000mm2／S（石化企業 典型：2～200mm2／S）

溫度檢測范圍：－40～280℃，（典型：0～200℃，分辨率±0.1℃）

壓力：典型0～5MPa，可根據用戶要求進行擴展

重復性：±0.2%

輸出 方式：電流 （4～20 mA.DC ）；RS485／MODBUS協議

材質：316L不銹鋼，可根據用戶要求選擇其它材質不銹鋼。

3 現場實施方案

圖1～圖3是IVA－2型粘度在線分析儀濟南分公司酮苯脫蠟現場實際安裝和工藝流程。

圖1 工藝安裝示意圖

圖2 濟南煉化酮苯脫蠟裝置粘度安裝位置

圖3 工藝流程

4 人工化驗分析與在線分析儀數據對比分析

為了考核在線粘度分析儀的分析數據的準確性，我們收集了2012年1月30日至3月7日時間段的人工化驗和在線分析數據，并做統計對比分析，表2為統計對比的數據表，圖4為記錄曲線。

在濟南分公司酮苯脫蠟裝置餾出口脫蠟油的應用對比中，通過上述對比數據和運行期間的觀測記錄情況，分析儀工作穩定、測量數據準確、日常幾乎免去維護，獲得工藝使用人員高度評價。此后，該公司又在新建的30萬噸高壓潤滑油加氫裝置含蠟油產品線上再度安裝投用多套此種在線粘度分析儀，分別用于此裝置多個餾出口線的輕質潤滑油、中質潤滑油和重質潤滑油含蠟油產品粘度的在線檢測，以便更有利于裝置工藝參數的調整，更好地保證和提高餾出口潤滑油的產品質量，提高經濟效益。

表2 統計對比的數據表

圖4 記錄曲線

5 效益分析

正常情況下，酮苯脫蠟裝置脫蠟油產品是根據粘度的不同，分別出廠送到潤滑油公司不同的成品儲油罐。而實際工藝操作過程中，脫蠟油產品經常是在6種不同粘度性質的油品中進行切換，而切換過程油品從一種粘度性質過度到另外一種粘度性質時，過渡產品由于油品粘度性質的不確定性和不穩定性，既不是前一種粘度的產品，又不能作為后一種粘度的產品，不能作為合格產品，只能作為過渡產品降價讓步出售。

因此，實際操作過程是一旦切換開始，把管道中的油品打入到中間罐，待其油品粘度性質從一種性質穩定到另外一種性質之后，再切換到要求的成品儲油罐。在投用粘度在線分析儀之前，判別切換過程是否完成，是基于對切換時不斷的人工取樣進行粘度化驗分析來確定，而人工化驗從采樣到完成整個分析過程需要一定的時間，而且要進行多次人工化驗分析才能夠判斷切換是否達到穩定，因此，實際情況往往是切換過程早已經結束了而人工化驗數據還沒有出來，此時，為了確保產品合格，工藝操作人員又不敢輕率切換到下一種油品的合格罐，而是等人工化驗數據出來后在進行切換操作，因此，往往2～3個小時的切換過程被延長到4～5小時，從而把已經粘度合格的成品油打入了中間罐作為過渡產品，造成很大的效益損失。

自安裝投用粘度在線分析儀之后，操作人員就可根據DCS計算機上顯示的粘度數據趨勢曲線（圖5、圖6），一旦粘度數據大幅變化立即將產品改到過濾產品罐，油品粘度過渡到另一種油品粘度并穩定后，立即將油品切換至另一種成品罐，從而，使切換過程時間大大壓縮，有效減少了過渡產品量。初步估算投用在線粘度儀后，每次換料可減少過渡產品20噸，過渡產品和其它合格產品差價按500元／噸計算，每次換料可增效1萬元，每月平均換料4次，每年可增效48萬元。

圖5 HVIⅡ6產品切換至HVIⅡ10產品的換料過程

圖6 HVIⅡ10產品切換至HVIⅡ6產品的換料過程

［1］通力分析自控技術有限公司《在線粘度分析儀說明書》.