低閃點柴油摻混處理方案的制定

蘇豪育 許英杰 李大東 邱 穎 李 陽 曹 凌

中國石油管道西安輸油氣分公司 （陜西 西安 710018）

由于成品油管道順序輸送的特點，混油的產(chǎn)生是不可避免的，諸如汽柴油界面切割產(chǎn)生的混油段，設備清洗維護產(chǎn)生的落地油等。此外，還可能因為界面監(jiān)測儀表或其他設備出現(xiàn)故障導致混油切割失敗而出現(xiàn)大批量的混油。其中，有大部分不合格油品非常接近合格，重新煉化分離顯然不是最好的選擇，通過摻混很經(jīng)濟地來處理此類混油已被證明是個很好的選擇。為此，在建立大量的實際摻混作業(yè)的基礎上,通過不斷摸索總結,建立了比較恰當?shù)臄?shù)學模型，借助計算機軟件，對摻混后重要指標進行預測，探討其參數(shù)變化規(guī)律，以期能夠高效、安全地處理混油。

1 柴油的質量標準

我國最新的柴油標準為強制性國標GB 252《普通柴油》和推薦性國標GB/T 19147《車用柴油》。GB/T 19147的質量項目包括氧化安定性、硫含量、10%蒸余物殘?zhí)?、灰分、銅片腐蝕、水分、機械雜質、潤滑性、運動黏度、凝點、冷凝點、閃點、著火性、餾程及密度等。隨著對產(chǎn)品品質要求的煉化工藝水平的提高，上述質量指標還可能進一步調整，對于-20號柴油的閃點，普通柴油（即國Ⅱ）要求是不低于55℃，而車用柴油（即國Ⅲ)則要求不低于50℃[1-5]。

隨著油品質量標準的改變，借助油品質量潛力摻混的比例也應該做適當?shù)恼{整，尤其要確定新標準中因混油易于引起變化的質量項目指標與摻混比例的關系，以保證被摻混油品的各項指標滿足新標準要求。

2 不合格油品產(chǎn)生的原因

根據(jù)近年來的情況，不合格油品的產(chǎn)生主要有以下幾種原因：

2.1 設備故障

2.1.1 界面監(jiān)測設備故障

密度分析撬座或光學界面監(jiān)測儀等油品界面監(jiān)測設備工作異常，未能準確對來油管線汽柴油界面進行混油切割，造成油品不合格。

2.1.2 閥門內(nèi)漏

油品切換閥或儲油罐進出罐閥門內(nèi)漏，導致汽柴油罐之間油品互竄，造成油品不合格。

2.2 設計缺陷

由于轉輸泵入口閥門開關時間過長，導致切換外輸油品時汽柴油罐竄油，造成油品不合格。

2.3 施工失誤

施工過程中未完全按設計要求進行，例如某些裝置的回注管線和閥組區(qū)匯管接反，就會造成大量的油品不合格。

2.4 銷售方調整收油標準

通常，汽柴油批次切割方法是：1%～99%的混油切入混油罐，包含有99%的后行油品切入純油罐。由于含有1%的前行油品，所以切入純油罐的油品尚不能完全滿足合格油品要求，隨著后行純油比例的不斷提高、接近100%，達到合格油品標準。由于純油頭和純油尾均切入純油罐，且柴油閃點指標很敏感，導致柴油罐油品質量潛力較低，一旦銷售方提高收油標準或批次切割標準稍有降低，就會造成柴油罐油品不合格。

3 合格柴油中摻入汽油或低閃點不合格柴油后的變化規(guī)律

3.1 允許摻入汽油的最大濃度

實驗表明，當0號柴油中摻入不超過0.4%的93號汽油時，除了閃點值會明顯低于標準外，其他值均合格。所以當0號柴油中不慎摻入少量93號汽油形成混油時，將少量此類不合格油品與高閃點的合格柴油相摻混，著重關注其摻混后閃點值的變化規(guī)律，就基本能清楚摻混后油品是否合格。

通過大量的摻混作業(yè)發(fā)現(xiàn)，當純凈柴油中加入汽油后，柴油的閃點指標在一定范圍內(nèi)有規(guī)律性地快速下降。

柴油中允許摻入汽油的最大濃度（Kmax）建議參照以下公式[6]：

式中 T10—汽油的10%溜出溫度，℃；

Tmin—柴油的最低允許閃點，℃；

T—柴油的實際閃點，℃。

實驗采用93號汽油的10%溜出溫度為61.5℃,0號柴油的實際閃點為70℃，按照GB 261標準要求，0號柴油閃點不低于55℃，經(jīng)核算得到最大允許摻混量為0.473%，與實際情況十分相符。

3.2 閃點的下降規(guī)律

當純柴油中，按一定比例摻入汽油，其閃點的下降規(guī)律推薦使用以下公式[6]：

式中 Ts—混油的閃點，℃；

Tso—純柴油的閃點，℃；

Cq—混油中汽油的體積濃度，kg/m3;

k—與純柴油閃點相關的系數(shù)，一般取9.988。

3.3 柴油混合后的閃點變化規(guī)律

當已知閃點的2種柴油 （包括閃點較低的不合格油品）混合后，最終油品的閃點符合以下規(guī)律。

式中 Tx—2種油品混合后的閃點，℃；

V1—油品 1 的體積，m3；

V2—油品 2 的體積，m3；

T1—A油品的閃點，℃；

T2—B油品的閃點，℃。

表1是實際摻混作業(yè)的記錄，通過將實際摻混后閃點實測值與理論計算閃點進行對比發(fā)現(xiàn)，結果十分吻合，平均誤差未超過1℃。

4 實際摻混舉例

表1 混油摻混記錄

因摻混過程中，除須考慮要摻入的混油閃點外，還需考慮摻入罐罐底油及來油閃點，不僅僅是2種油品的摻混，所以實際的摻混作業(yè)應參考以下實例。

現(xiàn)某油庫中7號罐為3×104m3柴油罐，存有閃點為35℃的混油（因少量汽油混入柴油罐所致），按計劃2天后將有4×104m3閃點為68℃的0號柴油進庫，現(xiàn)準備擇機處理7號罐不合格油品，為保證摻混后柴油閃點不低于59℃（為保證作業(yè)安全，應留有一定余量，切勿緊卡55℃臨界值），若計劃來油先進罐容3×104m3的9號柴油罐，對此，可做如下?lián)交旆桨浮?/p>

首先測取9號罐罐位為2.5m，合計4 162m3，閃點為58℃。通過查表計算9號罐可接收24 642m3，若不進行摻混，9號罐收油至滿罐后的閃點按公式（3）計算為66.5℃，說明9號罐具有良好的摻混潛力。

為保證9號罐最終閃點不低于59℃，繼續(xù)利用公式（3）通過賦值的方式計算可得知，9號罐接收24 642m3閃點不低于59.2℃的柴油即可滿足條件，而這樣的油品可以由7號罐35℃的混油和即將接收的68℃的高閃點柴油混合得到。

對此可以假定允許摻入7號罐35℃的混油Xm3，那么還能接收68℃的高閃點柴油即（24 642-X）m3，又已知這24 642m3的油品閃點為59.2℃，將數(shù)據(jù)代入公式（3），構成一個簡單方程，解之得X=5 170m3。

為達到上述摻混效果，實際過程中可采取以下2種摻混方式：

（1）靜壓壓油，就是指利用罐位差所產(chǎn)生的靜壓，將7號罐的油品壓入9號罐中去，這種情況只能在7號罐的罐位高于9號罐罐位的情況下操作，而且在實際過程中，為避免壓油速度過快導致罐內(nèi)浮盤上漲或下降過快，最好選用管徑較細的管線來壓油，通過手動控制細管線上的閥門來啟停壓油流程和控制壓油速度，精確控制，做到要壓多少就可以壓到多少，可控性好，不多壓也不少壓。

（2）利用倒罐泵，這種方法通常不受罐位的限制，效率高。在0號柴油不外輸?shù)那闆r下就可能具備條件啟動倒罐流程進行摻混作業(yè)，缺點就是摻混的量沒法像壓油可以做到很精細。

5 摻混過程中的注意事項

（1）摻混前的閃點等參數(shù)一定要做到最新、最準，特別是要摻入的混油，摻混前一定要及時化驗待摻入部分油品的閃點，因為實際作業(yè)中發(fā)現(xiàn)低閃點的混油偶爾存在著明顯的分層情況，上層、中層及下層的閃點有著明顯的差異。

（2）利用倒罐泵，缺點就是摻混的量不能像壓油可以做到很精細，那么在實際的摻混過程中，就要采取“少量多次”的原則。因為涉及到要啟泵，摻混過程中涉及的管路可能就會稍微多一下，這些管道的管存油品質量情況一定要分析到位。

6 預防措施

為了預防不合格油品事件，主要采取了以下幾項措施：

（1）查找運行管理上存在的不足，舉一反三，提高質量風險意識，杜絕不合格油品事件的發(fā)生。

（2）加強罐位等運行參數(shù)分析，摸索罐位變化和溫度變化之間關系，加強基礎研究。

（3）更換故障油品界面監(jiān)測設備和內(nèi)漏閥門。

（4）從源頭掌握罐區(qū)油品質量情況，每次切換外輸批次前確認油品合格，在停輸期間，關閉所有油品切換閥。

（5）樹立油品質量控制的“紅線意識”，交流總結混油切割控制方面的經(jīng)驗和做法，對發(fā)現(xiàn)的問題和存在的不足進行深入的分析，從密度計設置、油品物性、切割比例等方面總結混油切割的經(jīng)驗和技巧。

[1]趙曉剛.成品油管道混油量計算方法及減少混油量措施探討[J].當代化工,2012,41(3):328-330.

[2]郭祎,張道全,劉鵬，等.西部成品油管道末站混油切割改進措施[J].油氣儲運,2011,30(7):520-522.

[3]李會朵,梁靜華,朱峰,等.成品油混油摻混實驗與臨界摻混比例計算[J].油氣儲運,2011,30(3):180-182.

[4]朱峰,梁靜華,李會朵,等.成品油混油切割與摻混試驗[J].油氣儲運,2011,30(5):364-368.

[5]張連生.成品油順序輸送混油處理方法[J].油氣儲運,2001,20(3）:15-18.

[6]李晶,李欣,富軍，等.成品油順序輸送中混油情況分析及摻混方案的制定[J].控制與測量,1998(4):37-39.