煉化實驗室發展趨勢展望

衛玉磊

中國石油廣西石化公司 廣西 欽州 535008

近年來,得益于分析技術的發展和分析標準的更新,分析設備智能化程度提高,煉化實驗室也出現管理技術+分析操作的扁平化管理結構,人均分析效能不斷提升。本文從分析設備的發展方向、實驗室管理方式的調整轉變、信息化技術在實驗室的應用和實驗室功能布局方面淺談煉化實驗室的發展趨勢。

一、分析設備的發展方向

1.煉化分析設備的類型和特點。煉化分析項目多,主要集中在物性分析和組成分析,設備普遍體型小,但對精度要求較高。物性分析主要有餾程、閃點、密度、飽和蒸汽壓、冰點、氧化安定性等,組成分析主要是用色譜對碳二十以下的烴類含量分析和硫化氫、一氧化碳等小分子無機氣體分析,以及以硫、氮含量為代表的含量分析。

2.分析儀器智能化。近年技術進步更加明顯,出現一些典型的“傻瓜”式分析儀器,僅需放入樣品按照儀器提示步驟啟動然后記錄數據即可。煉油實驗室油品分析項目較多,本文僅對餾程、閃點、密度、冰點等幾個項目簡單說明分析設備的智能化應用。安東帕新研制的自動油品餾程儀充分運用光學技術,對裝樣量不再苛求100ml,操作上按照步驟分析完成操作即可。安東帕的粘度儀、PHASE的冰點儀、梅特勒的密度儀、HERZOG的飽和蒸汽壓等智能化儀器的使用,操作條件基本上儀器控制,極大縮減分析人員手動參與分析的工作量,減少了誤差幾率,分析數據和傳統手動比對是完全符合要求的,只要做好設備的期間核查工作,可以確保數據的準確性。

3.近紅外和核磁等先進分析技術的推廣應用。由于高強度光源、低散射光柵和固態高靈敏度探測器的出現,以及計算機技術的發展,促使近紅外光譜技術達到使用階段,通過測定C-H、N-H、O-H等基團信息測定為基礎,用于煉化樣品分析。核磁共振技術讓處于外磁場中的自旋氫核接受一定頻率的電磁波,當輻射能量恰好等于自旋核兩種不同去向的能量差時,處于低能態的自旋核產生共振,吸收電磁波躍遷到高能態,這種現象稱為核磁共振。核磁共振技術近兩年在煉廠化驗室使用已經較為成熟。這兩種方法都呈現一次分析時間短、分析項目多、節約耗材和安全環保的優點。更為關鍵的是,先進分析技術的應用對實驗室管理方式產生深遠影響。

二、實驗室管理方式的調整轉變

1.現有實驗室的管理特點。雖然隨著分析儀器智能化一定程度減少了用人數量,提高了勞動生產率,但受分析項目較多的制約,一般情況下人員數量較多。同時煉廠扁平化運行模式的普及,各二級單位取消科室建制,近年新建煉油實驗室比較典型的管理模式如下,管理+技術+操作或操作外包+維修外包。因為儀器智能化程度提高,對維修隊伍的專業性要求高,為減少人員配置和培訓周期,維修外包是新建實驗室的趨勢。

2.技術進步對實驗室管理的影響。技術進步對實驗室管理主要有兩方面的影響:一是人員數量的優化造成管理結構的變革;二是先進技術對操作條件的精確控制減少了人分析經驗在其中的部分作用。近紅外和核磁共振技術在油品分析上的優勢,基本上可以完全承擔起中間餾分分析,預計可以減少30%以上的工作量,所以實驗室人員結構優化空間巨大,必將對實驗室管理方式產生巨大影響。同時技術進步對操作條件的精確控制相對減少了人員專業的限制和分析經驗的培養,為實驗室內部職能調整奠定了基礎。

3.信息化技術在實驗室的應用和發展展望。信息化技術在實驗室主要是數據信息化管理,主要數據自動上傳和原始記錄臺賬的自動生成,減少人員手工原始記錄和數據系統錄入,個別實驗室已經實現了部分功能。個人認為最好的信息化應用途徑是數據自動從儀器上傳到電子化原始記錄臺賬,經過員工確認審核后,自動上傳到數據平臺(LIMS系統),可以大量節約手工書寫時間和中間轉錄時間,保守估計節約人力20%以上。同時隨著各個企業對提質增效工作的重視,實驗室成本管理信息化也是大勢所趨。

4.未來實驗室管理特點和人員素養的要求。根據以上所述,預測未來實驗室的特征是,信息化管理+專業化維保+高精度儀器操作,管理結構完全可以扁平化到管理+操作的程度,核心是培養操作領軍人員。同時對人員的素養不是降低了,而是綜合素質要求更高了,需要了解分析基本原理、分析技術特點和信息化操作應用能力。預測十年內人均分析效能至少比現在提高50%以上。

三、濕度較大地區實驗室功能布局的一些思考。經過對一些煉化實驗室的觀察和思考,認為在煉化實驗室應該滿足“房間負壓,建筑整體正壓”的功能下,還應考慮一下布局。

1.考慮屋頂強排風功能。房間內難免會有氣體擴散,靠通風廚形成的負壓很難及時排除氣體氣味,需要短時大風量的強排風設施。

2.考慮大量氣體鋼瓶排樣的防爆通風廚。分析完成后鋼瓶內的殘余氣體需要通過通風廚排放,有機易燃氣體容易發生閃爆事故,需要單獨設置防爆通風廚。

3.考慮功能區的分布和需求。洗瓶間、封樣室、試劑庫房等功能區應考慮合理布局和功能需求。樣品轉輸應避開正門位置,單獨設立側門。

4.濕度較大地區實驗室應設計成封閉結構,而且過道在建筑外側,過道新風可以實現給房間補風和隔絕外部高濕度空氣的功能。