廣西石化汽油在線自動調和系統投用分析

趙鋒(中國石油廣西石化公司生產技術處， 廣西 欽州 535008)

廣西石化汽油在線自動調和系統投用分析

趙鋒(中國石油廣西石化公司生產技術處， 廣西 欽州 535008)

本文介紹了橫河公司YOKOGAWA汽油在線調和系統、德國BRUKER在線傅立葉變換近紅外分析儀在廣西石化公司在線汽油自動調和中的應用情況，對自動調和控制系統和分析儀的投用步驟進行了詳細介紹，對使用過程中存在的問題進行了分析，提出了相應的改進措施。

汽油自動調和；分析儀；應用效果；改進措施

汽油調和是煉廠“原料變產品”的關鍵環節，也是煉廠最后的一個效益增長點。調和工作開展的深入程度，直接影響公司的經濟效益。廣西石化汽油調和設計采用了橫河公司YOKOGAWA自動調和系統和德國BRUKER在線傅立葉變換近紅外光譜分析儀的先進技術方案，通過在線調和，完成多個牌號生產的目的。

1 在線汽油自動調和系統組成及介紹

廣西石化汽油在線自動調和系統包括：在線傅立葉變換近紅外分析儀、自動調和系統軟件。

1.1 近紅外分析儀

近紅外分析儀是利用近紅外光譜對油品的透射原理，依據BEER定律，通過近紅外光譜透射樣品，獲取光譜數據，用化學計量學軟件和計量學原理關聯樣油譜圖和參照數據，建立關聯模型，使用光譜儀對未知樣品掃描，獲取譜圖數據，系統調用模型庫按照一定算法反饋出模型庫測定值[1]。

1.2 自動調和系統軟件

自動調和系統軟件由三部分組成：BOM(調和訂單管理)、BPC(產品質量優化模塊)和調和控制模塊。

BOM：負責調和罐配方管理和調和訂單管理。

BPC：包括ExaSMOC(控制軟件包)和ExaRQE(產品罐質量預估軟件包)。

調和控制模塊：包括OFFSITE和PACING兩個模塊，OFFSITE-FSBSET、OFFSITEBLEND模塊主要負責參與調和的各個組分流量設定值。PACING步調模塊負責監控和調整各個參與調和組分的流量值與設定值，通過記憶和補償，利用BPC系統軟件計算、調節，確保調和組分均能按照系統預估比例進行全程穩定工況運行。

2 調和工藝流程

廣西石化汽油調和組分包括：異構化油、脫硫汽油、重整汽油、抽余油、MTBE、甲苯，每種五分設兩臺罐接收，組分經調和泵輸送至調和頭，產量較大的重整汽油和脫硫汽油設置直調流程，所有組分經過調和頭靜態混合器混合，直接進入產品罐。每種組分和調和頭均設置獨立的在線分析和計量控制設施。分析、流量數據反饋至自動調和控制系統，確保產品一次調和合格，質量卡邊。具體流程見圖1。

3 在線自動調和投用步驟

3.1 分析儀模型建立和投用步驟

3.1.1 樣品光譜數據的采集必須具備代表性

樣品需采集在不同時期、不同原油品種、不同工藝生產條件下進行(每種組分一般有效模型不少于50個)，并且同一罐或者同一比例只采一個樣品，用于譜圖和數據模型庫的建立，避免樣油性質重復，導致模型庫數據范圍窄，出現后期分析誤差大的問題。

圖1

3.1.2 光譜數據的預處理

分析儀探頭在獲得的原始光譜除了樣品的光譜信息外，不可避免地帶有來自其他噪聲和基線漂移的影響。采集到的樣品的近紅外光譜必須按照馬氏距離等分析方法進行譜圖預處理，確保所采光譜真實可靠。

3.1.3 模型庫的建立

按照化學計量學原理和最小二乘法建立模型庫，數據模型按照所生產牌號的等級確定模型庫的分類。

3.1.4 模型庫的校準和后期維護

模型庫的校準工作，主要包括：模型庫準確性、重復性、可靠性的核對。一方面通過對使用樣油進行在線譜圖，與化驗室分析數據進行多次數據對比，分析探頭是否可靠。另一方面，使用與模型庫相近的未知油品對模型庫進行測驗，驗證模型庫的廣泛性，確保樣油發生變化時，模型庫可準確分析樣油質量，及時反饋自動調和系統做出調整。需要指出的是，分析儀模型庫須定期進行校準和裝置出現異常狀態時要臨時加樣進行核對，避免出現樣油超出模型庫范圍，指示數據錯誤，影響產品質量。

3.2 在線自動調和系統投用步驟

自動調和投用步驟包括：比例調和、調和系統原則檢查、比例調和預估比對、在線自動調和。

(1)自動調和系統按照比例調和給定比例和流量進行調和，用以驗證比例控制系統是否完善。

(2)自動調和系統程序梳理。包括：整改比例調和問題、完善罐底油預估補償、優化自動調和組分優選原則、自動調和系統計算失敗系統反饋報警等。

(3)組分、產品分析儀模型建立完畢，具備上線運行要求，自動調和在比例調和時，進行指標預估和數據分析。

(4)模型預估比對結束，在線自動調和系統上線運行。

(5)后期數據積累和分析，分析前一罐調和分析數據，調整計劃罐調和目標約束和組分高低限指標，確保庫存平衡、產品質量卡邊。

4 應用效果

4.1 一次調和合格率大幅提高

自動調和自2013年投用以來，部門汽油調和合格率連續攀升，超額完成了預期平均合格率≥95%的目標。2012年、2013年、2014年全年平均合格率分別為：89%、96%、97．8%。

4.2 分析儀數據準確性大大提高

通過將原有汽油一個大模型庫進行分解，調和啟動時按照牌號選擇模型庫：E93#模型、93#模型、97#模型。調整后分析儀和BPC預估數據精度終于達到了指導調和生產的要求。

4.3 質量過剩明顯降低

汽油在線優化調合系統投用后，成品汽油主要質量指標(研究法辛烷值、抗爆指數)的質量過剩有了明顯降低，實現了產品質量的卡邊控制。根據對比數據，2013年同比2012年月平均辛烷值過剩降低了0．07個單位，2014年同比2012年月平均辛烷值過剩降低了0．16個單位，達到了產品卡邊控制的要求。

4.4 降低操作人員勞動強度

調和操作人員不再以控制組分調和量和查看LIMS為主要工作任務，重點關注分析儀數據和調和軟件預估數值，大大降低了操作人員勞動強度，提高調和產品的精準度。

4.5 提高了罐區運行的安全性

自動調和系統使操作工對儲罐的監視和管理更加直觀，單罐調和設定有固定的調和量，提高了罐區操作的安全性。

5 直接經濟效益

自動調和投用于2013年開始進行比例調和，2014年自動調和全面上線運行，同比2012年，自動調和投用后，2013年和2014年汽油自動調和直接經濟效益1302萬元和2089．5萬元[2]

減少辛烷值過剩效益計算

6 存在問題和解決措施

6.1 探頭清洗頻繁

探頭采用液體在線插頭，分析儀探頭無副線，清洗探頭必須停止調和，接油風險大，清洗頻繁。建議將原有分析儀探頭全部更換為在線可插拔式探頭，減少探頭清洗對調和影響。

6.2 產品儲罐未全部改為調和噴嘴

噴嘴調和，節省循環時間，減少儲罐罐底沉積和油品分層。目前18臺汽油成品罐，僅有8臺更改為調和噴嘴，建議后期儲罐清罐時分批整改，提高產品周轉。

6.3 分析儀報警與牌號切換能自動匹配

此問題機理等同于分析儀模型庫分類，目前分析儀報警僅設置了組分和產品的指標上下線報警，由于各牌號指標差別較大，為精確指導操作人員對于報警值的分析判斷，建議后期花費精力將分析儀報警值與分析儀調和牌號切換自動匹配，以達到同一種牌號選擇相同牌號的分析儀模型和報警值。

7 結語

廣西石化汽油在線調合系統自投用以來運行穩定。該系統的成功投用，一方面提高了汽油一次調和合格率，減少了產品質量過剩，為公司帶來了非常顯著的經濟效益，增強了企業的競爭力；另一方面通過后期技改技措對調和設施的改造和完善、操作人員在線調合系統使用水平的提高、在線分析儀模型庫數據的不斷完善，系統投用效果和效益將更為顯著和持久。

[1]王鑫民.近紅外分析技術在汽油調合中的應用[J].創意與實踐，2010，(05),56-59.

[2]盧山,韓丹,吳翠巖.汽油在線調合系統的應用及效益分析[J].石油化工設計，2007，24(1)，13-26.