汽油在線(xiàn)調(diào)合及控制系統(tǒng)

張睿(中國(guó)昆侖工程有限公司大連分公司，遼寧 大連 116086)

0 引言

近年來(lái)，隨著中國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的增長(zhǎng)，國(guó)內(nèi)對(duì)原油和成品油的需求日益增加，國(guó)內(nèi)商業(yè)油庫(kù)的規(guī)模不斷擴(kuò)大。油品調(diào)合是煉油廠(chǎng)生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品的生產(chǎn)工序之一，許多企業(yè)在長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃、生產(chǎn)排產(chǎn)、在線(xiàn)調(diào)合等工作過(guò)程中，都充分利用汽油調(diào)合的先進(jìn)技術(shù)。通過(guò)汽油調(diào)合，可以合理利用有限的汽油組分，為企業(yè)創(chuàng)造更大的經(jīng)濟(jì)效益。很多企業(yè)在進(jìn)行汽油產(chǎn)品生產(chǎn)以及加工的過(guò)程當(dāng)中，對(duì)生產(chǎn)工作的內(nèi)容以及相關(guān)的影響因素比較關(guān)注，特別是在長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃生產(chǎn)排產(chǎn)以及在線(xiàn)調(diào)合等工作方面。如果能夠在這些生產(chǎn)工作當(dāng)中充分地利用汽油調(diào)合的先進(jìn)技術(shù)，就可以整體提高企業(yè)生產(chǎn)的效率，保證汽油調(diào)合的過(guò)程實(shí)現(xiàn)更大的經(jīng)濟(jì)價(jià)值，合理利用有限的汽油組分，可以為企業(yè)的經(jīng)濟(jì)提升帶來(lái)更大的積極影響。很多企業(yè)在進(jìn)行汽油調(diào)合時(shí)，會(huì)利用生產(chǎn)期間的多種汽油充分進(jìn)行調(diào)合。并按照某種比例的配方，通過(guò)加入添加劑之后，保證汽油得到充分的混合以及均勻，使得生產(chǎn)出來(lái)的調(diào)合汽油產(chǎn)品符合汽油產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)。這是汽油成品在出廠(chǎng)之前的最后一道工序，同時(shí)也是可以整體保證汽油質(zhì)量的重要措施。當(dāng)然進(jìn)行該項(xiàng)工序，能夠在一定程度上提高氣和調(diào)油的環(huán)保性能，在開(kāi)展油品在線(xiàn)調(diào)合工作，時(shí)現(xiàn)場(chǎng)工作人員需要對(duì)多項(xiàng)指標(biāo)同時(shí)進(jìn)行控制。減少產(chǎn)品的質(zhì)量過(guò)剩，提高一次調(diào)成率，降低成本，增加經(jīng)濟(jì)效益，在國(guó)內(nèi)的煉油廠(chǎng)中得到越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

1 汽油調(diào)合工藝的組成

調(diào)合的組分油共有5種，分別為MBTE、重整拔頭油、重整汽油、催化汽油、烷基化油、石腦油。各種類(lèi)型的汽油組分在進(jìn)入到工藝調(diào)合操作時(shí)，需要通過(guò)各自的輸送泵，并且經(jīng)過(guò)流量集合調(diào)節(jié)閥之后進(jìn)入到靜態(tài)混合器當(dāng)中，經(jīng)過(guò)一系列的混合操作，使得各個(gè)組分指標(biāo)都達(dá)到相應(yīng)的要求標(biāo)準(zhǔn)，最后流入到成品油罐當(dāng)中。當(dāng)然，在這個(gè)過(guò)程中可以通過(guò)安裝在線(xiàn)分析儀的方式，對(duì)組分汽油性質(zhì)的變化頻度和幅度進(jìn)行了解，從而保證后期成品調(diào)合的質(zhì)量得到整體提升[1]。

操作人員在進(jìn)行調(diào)合指令管理的過(guò)程當(dāng)中，需要下載指令設(shè)備，將其下載到汽油在線(xiàn)調(diào)合軟件當(dāng)中，經(jīng)過(guò)一系列的參數(shù)設(shè)備之后，確保所有的設(shè)置內(nèi)容無(wú)誤才可以啟動(dòng)調(diào)合的系統(tǒng)，而且在開(kāi)展調(diào)合操作期間，現(xiàn)場(chǎng)工作人員還需要對(duì)設(shè)備的控制軟件進(jìn)行有效的優(yōu)化，根據(jù)設(shè)定的調(diào)合周期，不斷的讀取在線(xiàn)的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)各種因素條件和優(yōu)化的目標(biāo)，對(duì)調(diào)合的配方進(jìn)行優(yōu)化。在一個(gè)罐的調(diào)合任務(wù)完成后，調(diào)合系統(tǒng)在保證質(zhì)量指標(biāo)合格的情況下進(jìn)行卡邊操作，減少質(zhì)量過(guò)剩，并盡量使用成本低的組分油，從而降低生產(chǎn)成本。

2 在線(xiàn)優(yōu)化控制原理簡(jiǎn)介

很多企業(yè)在進(jìn)行產(chǎn)品生產(chǎn)以及加工的過(guò)程當(dāng)中，涉及的產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題較為復(fù)雜，特別是一些產(chǎn)品質(zhì)量再次驗(yàn)證的問(wèn)題，需要經(jīng)過(guò)管道調(diào)合的油品并不能直接出廠(chǎng)使用，而是需要先進(jìn)行儲(chǔ)存，將其儲(chǔ)存在成品罐當(dāng)中再調(diào)合完畢之后，以及化驗(yàn)合格之后才可以批量的出廠(chǎng)。所以為了在調(diào)合結(jié)束之后，保證成品罐當(dāng)中所有的產(chǎn)品都具有合格性的特點(diǎn)，我們需要實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量過(guò)程最小的目標(biāo)，并且考慮到調(diào)合之前影響成品罐底油的因素，通過(guò)跟蹤調(diào)合過(guò)程當(dāng)中的所有質(zhì)量指標(biāo)，將質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行嚴(yán)格控制[2]。

其實(shí)汽油在調(diào)合工作期間最關(guān)鍵的問(wèn)題是質(zhì)量指標(biāo)是否能得到卡片控制，而在對(duì)這一問(wèn)題進(jìn)行控制時(shí)，我們不僅需要對(duì)已有的基礎(chǔ)組分配置進(jìn)行解決，使其滿(mǎn)足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，還需要對(duì)成本費(fèi)用進(jìn)行有效控制，這是一個(gè)非約束性的優(yōu)化問(wèn)題。

3 在線(xiàn)優(yōu)化控制系統(tǒng)

3.1 比率控制

在線(xiàn)調(diào)合系統(tǒng)中的比率控制功能是基于現(xiàn)有DCS進(jìn)行組態(tài)，實(shí)現(xiàn)各參與調(diào)合的組份油按照規(guī)定的比例進(jìn)入調(diào)合頭。比率調(diào)合作為在線(xiàn)調(diào)合的執(zhí)行系統(tǒng)，是實(shí)現(xiàn)油品在線(xiàn)調(diào)合的基礎(chǔ)。

3.2 近紅外分析儀系統(tǒng)

近紅外分析儀是油品在線(xiàn)優(yōu)化調(diào)合的關(guān)鍵。近紅外分析儀是一種以近紅外光譜技術(shù)作為基礎(chǔ)的新型技術(shù)，它可以對(duì)油品的質(zhì)量進(jìn)行深入的分析，與此同時(shí)它也可以將光譜數(shù)據(jù)的組成和相關(guān)的性能模型建立起來(lái)，再針對(duì)一些未知的樣品進(jìn)行定性分析時(shí)，使用該技術(shù)進(jìn)行研究，需要先獲取未知樣品的紅外光譜，接著在使用已有的模型對(duì)完成位置的樣品進(jìn)行定性分析，由于不同油品在品質(zhì)方面存在比較明顯的差異，所以我們必須要對(duì)不同的產(chǎn)品進(jìn)行針對(duì)性的建模分析。

在慶陽(yáng)項(xiàng)目中，近紅外在線(xiàn)分析儀系統(tǒng)包括相應(yīng)的在線(xiàn)近紅外測(cè)量探頭、在線(xiàn)探頭維護(hù)抽取裝置、光纖、近紅外在線(xiàn)分析儀以及其他配套設(shè)備。利用近紅外在線(xiàn)采樣探頭在線(xiàn)檢測(cè)各組分油流路中的RON、MON、抗爆指數(shù)、烯烴、苯、芳烴、RVP、MTBE(氧含量)、D86餾程、密度等參數(shù)[3]，同時(shí)將這些參數(shù)傳給控制系統(tǒng)，控制系統(tǒng)的調(diào)合軟件將根據(jù)分析儀系統(tǒng)送來(lái)的各流路油品質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算并提供相關(guān)控制操作，來(lái)實(shí)現(xiàn)汽油的在線(xiàn)調(diào)合，生產(chǎn)出高品質(zhì)成品汽油。

作為優(yōu)化調(diào)合的反饋手段，在線(xiàn)分析儀得精準(zhǔn)度對(duì)于整個(gè)產(chǎn)品生產(chǎn)工作委員會(huì)產(chǎn)生很大的影響，所以為了獲得較為準(zhǔn)確的測(cè)量結(jié)果，除了需要選擇可靠的分析一致外，還需要對(duì)大量的樣品進(jìn)行采集，并且開(kāi)展后期的分析意見(jiàn)，不矯正工作實(shí)行市分析數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，也直接決定了在線(xiàn)分析儀的精確度，一旦模型的精確度可以達(dá)到相應(yīng)的指標(biāo)以及規(guī)定的要求，那么各個(gè)組分油之間的性質(zhì)就會(huì)達(dá)到較為穩(wěn)定的狀態(tài)，在線(xiàn)分析也可以通過(guò)穩(wěn)定運(yùn)行的方式整體提高維護(hù)的效果。

3.3 在線(xiàn)質(zhì)量分析儀

在整個(gè)汽油調(diào)和工藝當(dāng)中，在線(xiàn)分析儀是非常關(guān)鍵的一種技術(shù)，它的運(yùn)行質(zhì)量會(huì)直接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量負(fù)責(zé)對(duì)各個(gè)組分進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)定。與此同時(shí)，還需要對(duì)成品汽油的性質(zhì)進(jìn)行了解，在這個(gè)過(guò)程當(dāng)中在線(xiàn)質(zhì)量分析需要及時(shí)的將測(cè)量數(shù)據(jù)反饋給在線(xiàn)優(yōu)化系統(tǒng)以及控制軟件，從而使得汽油調(diào)和生產(chǎn)的目標(biāo)得到有效的實(shí)現(xiàn)。其實(shí)大多數(shù)的煉廠(chǎng)汽油調(diào)合工藝在實(shí)際運(yùn)行期間都會(huì)選擇使用在線(xiàn)分析弈劍行有品的檢測(cè)工作，而且該分析儀軍事在線(xiàn)近紅外分析儀它的運(yùn)行速度相對(duì)較快，而且硬件維護(hù)量少，可以對(duì)汽油當(dāng)中的相關(guān)組成部分進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。但是它需要長(zhǎng)期進(jìn)行校正模型的維護(hù)工作，需要提供專(zhuān)業(yè)技術(shù)支持，模型的覆蓋范圍與應(yīng)用的時(shí)間之間存在密切的聯(lián)系。

3.4 調(diào)合工藝設(shè)備與儀表控制等系統(tǒng)

調(diào)合工藝設(shè)備及儀表控制系統(tǒng)主要包括：DCS、計(jì)算機(jī)、機(jī)泵、閥門(mén)、高精度質(zhì)量流量計(jì)、調(diào)節(jié)閥、靜態(tài)混合器、添加劑加入系統(tǒng)以及配套管道等。

靜態(tài)混合器是早在20世紀(jì)60年代末就已經(jīng)提出的一種在當(dāng)時(shí)較為新型的化工單元設(shè)備，由荷蘭人首次提出。經(jīng)過(guò)多年的優(yōu)化發(fā)展，其應(yīng)用范圍得到不斷的拓寬。它是一種借助流體管路的不同結(jié)構(gòu)，可在很寬的雷諾數(shù)范圍之內(nèi)進(jìn)行流體混合的新型儀器，但是在實(shí)際運(yùn)行的過(guò)程當(dāng)中，因?yàn)閷儆跊](méi)有機(jī)械或者可動(dòng)部件的流體結(jié)構(gòu)部件，所以它的推廣范圍以及推廣的影響因素相對(duì)較大。自從市場(chǎng)上出現(xiàn)靜態(tài)混合器以來(lái)，人們對(duì)該類(lèi)型的儀器進(jìn)行了深入的研究，使其完善程度越來(lái)越高，科學(xué)家針對(duì)其進(jìn)行開(kāi)發(fā)以及研究工作，使其在化工領(lǐng)域，制藥領(lǐng)域、食品領(lǐng)域、環(huán)保領(lǐng)域等都得到了廣泛的應(yīng)用。

其實(shí)靜態(tài)混合器是一種結(jié)構(gòu)較為簡(jiǎn)單的節(jié)能設(shè)備，因此同時(shí)它還具有緊湊型的特點(diǎn)，從工作原理進(jìn)行分析，它可以讓流體承載線(xiàn)管當(dāng)中通過(guò)流動(dòng)沖擊的方式對(duì)各個(gè)類(lèi)型的板原件進(jìn)行推動(dòng)，可以整體提高流體運(yùn)動(dòng)的速度，推動(dòng)使其形成銳流在流程時(shí)分割位置移動(dòng)，重新匯合等三種情況，都可以對(duì)整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)作產(chǎn)生積極的影響，之所以將其稱(chēng)為靜態(tài)混合器，是因?yàn)檫@個(gè)管道內(nèi)并沒(méi)有運(yùn)動(dòng)的部件，只有靜止的元件。

在流經(jīng)靜態(tài)混合器時(shí)，流體會(huì)受到混合元件的因素的綜合影響，出現(xiàn)一系列的分流狀態(tài)、合流狀態(tài)以及旋轉(zhuǎn)狀態(tài)，使得流體得到充分的混合，與此同時(shí)他也可以在很寬的黏度范圍內(nèi)得到不斷的拓寬以及應(yīng)用。當(dāng)然它也可以在流程上出現(xiàn)層流過(guò)渡流以及混亂流的操作應(yīng)用于不同類(lèi)型的操作系統(tǒng)當(dāng)中。需要注意的是在對(duì)靜態(tài)混合器進(jìn)行選擇時(shí)，需要綜合考慮流體的性質(zhì)、流動(dòng)的狀態(tài)、流體的比體積等，只有這樣才可以有效的避免流體的相關(guān)闡述，對(duì)整個(gè)混合元件的使用產(chǎn)生消極的影響。目前市場(chǎng)上使用的大多數(shù)靜態(tài)混合器當(dāng)中的混合元件都具有形態(tài)各異的特點(diǎn)，而且種類(lèi)較為繁多，大都是大同小異，可以將其歸納成兩種不同的類(lèi)型：一種類(lèi)型是由扭曲葉片構(gòu)成的產(chǎn)品；另一種類(lèi)型是由波紋片以及窄板條構(gòu)成的產(chǎn)品。當(dāng)然這兩種產(chǎn)品在實(shí)際使用的過(guò)程當(dāng)中，其表現(xiàn)出來(lái)的特點(diǎn)以及優(yōu)勢(shì)都存在比較明顯的差異，工作人員需要根據(jù)具體使用的目的合理的選擇。

4 結(jié)語(yǔ)

調(diào)合工藝技術(shù)在調(diào)合的規(guī)模和自動(dòng)化程度上的差異很大，煉廠(chǎng)在規(guī)劃汽油調(diào)合工藝技術(shù)時(shí)，應(yīng)認(rèn)真研究現(xiàn)有商品技術(shù)的內(nèi)容和特點(diǎn)，是否符合煉廠(chǎng)對(duì)現(xiàn)有或未來(lái)中長(zhǎng)期內(nèi)汽油調(diào)合工藝技術(shù)的要求。在汽油調(diào)合工藝項(xiàng)目設(shè)計(jì)上不宜求大求全，隨著新的測(cè)量技術(shù)和計(jì)算機(jī)的應(yīng)用，應(yīng)選擇必要的技術(shù)比分加以適當(dāng)集成，形成最適合煉廠(chǎng)自身的汽油調(diào)合工藝。