汽油在線調(diào)合系統(tǒng)在PKOP 煉廠的應(yīng)用與實(shí)踐

□ 文/姜石 柏鎖柱 曾旭東 陳慶坤 趙剛*

汽油生產(chǎn)可分為汽油組分生產(chǎn)和汽油調(diào)合兩個(gè)階段。汽油調(diào)合是一個(gè)十分復(fù)雜，同時(shí)又蘊(yùn)藏著巨大利潤(rùn)空間的工藝過(guò)程。中油國(guó)際（哈薩克斯坦）奇姆肯特?zé)捰凸荆≒KOP）原使用傳統(tǒng)汽油調(diào)合—油罐調(diào)合方式，不但要占用大量油罐，而且成品油質(zhì)量過(guò)剩較大，經(jīng)濟(jì)損失大。因此，在該廠現(xiàn)代化改造中，引入并投產(chǎn)先進(jìn)的自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)，這是此次技術(shù)改造的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。

汽油自動(dòng)調(diào)合系統(tǒng)，是通過(guò)對(duì)調(diào)合規(guī)律的深入研究建立調(diào)合模型，借助汽油產(chǎn)品質(zhì)量在線測(cè)量和自動(dòng)控制系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)汽油調(diào)合的自動(dòng)、在線運(yùn)行，是計(jì)算機(jī)集成過(guò)程系統(tǒng)（CIPS）在煉油企業(yè)的典型、智能化應(yīng)用。采用該系統(tǒng)既能夠保證調(diào)合過(guò)程的穩(wěn)定性和連續(xù)性, 又能夠根據(jù)上游調(diào)合組分的實(shí)際生產(chǎn)情況，實(shí)時(shí)、在線調(diào)整各調(diào)合組分的比例，優(yōu)化調(diào)合方案，從而減少油罐占用，縮短調(diào)合時(shí)間，避免重復(fù)調(diào)，有效地降低能耗，增強(qiáng)市場(chǎng)響應(yīng)速率，最大程度地提高生產(chǎn)效率。

一、項(xiàng)目概況

奇姆肯特?zé)捰蛷S（Shymkent Refinery）始建于1971年，是哈薩克斯坦國(guó)內(nèi)三大煉油廠之一。奇姆肯特?zé)捰蛷S最初加工低粘度的西西伯利亞油田混合原油，蘇聯(lián)解體后，煉廠改為加工哈薩克斯坦國(guó)內(nèi)低硫的庫(kù)姆科爾原油。

2016年，哈薩克斯坦政府決定在年底前所有車用燃料都要達(dá)到三國(guó)海關(guān)同盟產(chǎn)品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)（即K4、K5標(biāo)準(zhǔn)，相當(dāng)于歐IV、歐V標(biāo)準(zhǔn)）。為此，哈國(guó)要求對(duì)奇姆肯特?zé)捰蛷S進(jìn)行現(xiàn)代化改造?，F(xiàn)代化改造工程目的一是從當(dāng)前的525萬(wàn)噸/年加工量，恢復(fù)到最初的600萬(wàn)噸/年；二是生產(chǎn)滿足高標(biāo)準(zhǔn)要求的車用燃料；三是提高重油轉(zhuǎn)化率，增加輕質(zhì)產(chǎn)品數(shù)量，以減少對(duì)進(jìn)口產(chǎn)品的依賴。現(xiàn)代化改造工程分兩期實(shí)施，一期工程主要包括改造石腦油加氫、新建異構(gòu)化裝置、新建火炬、改造循環(huán)水場(chǎng)等，并于2017年3月31日完成中交，6月30日完成性能測(cè)試。二期工程主要以新建200萬(wàn)噸/年催化裂化裝置為主線，其他裝置及公用工程系統(tǒng)配合施工進(jìn)度，計(jì)劃于2018年3月15日完成機(jī)械竣工，4月30日中交，7月1日催化裝置進(jìn)油油聯(lián)運(yùn)，7月30日進(jìn)料開(kāi)工，9月30日完成性能測(cè)試。受CPECC委托，二期項(xiàng)目主要由寧夏石化公司負(fù)責(zé)裝置開(kāi)工工作。

1. PKOP煉廠組分油的主要性質(zhì)及產(chǎn)量。PKOP煉廠目前汽油品種為K492號(hào)、K495號(hào)車用汽油。原設(shè)計(jì)調(diào)合組分油5種，分別為重整汽油、精制催化汽油、異構(gòu)化汽油、MTBE和丁烷，后因MTBE裝置緩建，丁烷組分取消。添加劑一種，為抗氧化劑BHT。哈國(guó)汽油標(biāo)準(zhǔn)主要控制指標(biāo)有抗暴性（研究法辛烷值RON、馬達(dá)法辛烷值MON）、硫含量、苯含量、芳烴含量、烯烴含量、氧含量、蒸氣壓，以及餾程。

以下是根據(jù)2018年9月二期項(xiàng)目開(kāi)工生產(chǎn)計(jì)劃計(jì)算出全年（340天）汽油調(diào)合比例：

因哈薩克斯坦國(guó)內(nèi)并不具備MTBE生產(chǎn)能力，所用MTBE需進(jìn)口。從生產(chǎn)經(jīng)濟(jì)性方面考慮，哈方業(yè)主要求調(diào)合中盡量減少M(fèi)TBE使用量，92號(hào)汽油盡可能不使用MTBE。根據(jù)上表可以得出PKOP煉廠汽油調(diào)合基本的物料平衡情況，并以此作為計(jì)算基礎(chǔ)設(shè)計(jì)各批次的調(diào)合方案。

表1 K5 階段調(diào)合，95 號(hào)汽油調(diào)合

表2 K5 階段調(diào)合，92 號(hào)汽油調(diào)合

圖1 PKOP 煉廠汽油調(diào)合工藝流程圖

2. 設(shè)備概況。新增汽油調(diào)合系統(tǒng)軟件部分由Honeywell提供，設(shè)備處于中間產(chǎn)品罐區(qū)36G1單元，各組分線均配備有體積流量計(jì)和調(diào)節(jié)閥。調(diào)合總管上配有靜態(tài)混合器、近紅外分析儀、硫分析儀。儲(chǔ)罐部分配備5000立方米加氫汽油儲(chǔ)罐3具，用于收儲(chǔ)1100單元來(lái)精制催化汽油，并付給汽油調(diào)合系統(tǒng)。3000立方米異構(gòu)化汽油儲(chǔ)罐3具，用于收儲(chǔ)700單元來(lái)異構(gòu)化汽油并付給汽油調(diào)合系統(tǒng)。其余組分重整汽油、MTBE由哈方老廠區(qū)由專線送入汽油調(diào)合系統(tǒng)。在汽油調(diào)合系統(tǒng)附近建有一套專用加劑撬裝設(shè)備用于加注抗氧化劑。

3. 添加劑使用。P K O P 煉廠使用的抗氧化劑為俄羅斯產(chǎn)AGI D OL-1型（BH T），純度為99.7%，性狀為白色片劑，經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)溶解性極佳。在汽油調(diào)合系統(tǒng)附近建有一套專用加劑撬裝設(shè)備（LO-3601），可直接加入汽油調(diào)合管線中，也可加入精制催化汽油儲(chǔ)罐和催化冷料儲(chǔ)罐中。根據(jù)生產(chǎn)情況和哈方要求，每次收取精制催化汽油時(shí)，將抗氧化劑直接加入罐中，調(diào)合線內(nèi)暫時(shí)不加。后期由哈方自行根據(jù)成品汽油誘導(dǎo)期調(diào)整抗氧化劑的加劑量。我方暫時(shí)根據(jù)設(shè)計(jì)文件規(guī)定的35ppm比例執(zhí)行。加劑量（t）=凈收量（t）* 35/1000000。

二、實(shí)際投用情況

根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)情況，汽油調(diào)合系統(tǒng)投用時(shí)分為如下步驟：

第一階段：各組分單試，測(cè)試流程及設(shè)備，培訓(xùn)人員，并處理開(kāi)工不合格油品。第二階段：比例調(diào)合階段，由哈方人員提供比例，對(duì)比采樣結(jié)果后，進(jìn)行人工優(yōu)化。第三階段：穩(wěn)定比例調(diào)合，近紅外分析儀表建模，優(yōu)化物料平衡配比。第四階段：自動(dòng)優(yōu)化調(diào)合。

根據(jù)協(xié)議，寧夏石化人員負(fù)責(zé)進(jìn)行至第二階段，穩(wěn)定投用比例調(diào)合后，油品罐區(qū)即可移交哈方業(yè)主，其余工作由哈方人員同設(shè)備廠家共同進(jìn)行。

以上為寧夏石化人員撤出前部分比例調(diào)合化驗(yàn)情況匯總，7批次92號(hào)汽油全部一次合格。經(jīng)檢測(cè)，該系統(tǒng)運(yùn)行穩(wěn)定，精度高，體積誤差不超過(guò)1/3000立方米，達(dá)到了國(guó)內(nèi)外同類設(shè)備的先進(jìn)水平。汽油調(diào)合系統(tǒng)一次投用成功，為后續(xù)的近紅外分析儀建模和最終的自動(dòng)調(diào)合奠定了非常好的基礎(chǔ)。

系統(tǒng)投用過(guò)程中，遇見(jiàn)流量爬升不同步問(wèn)題。Honey well調(diào)合系統(tǒng)比較先進(jìn)，調(diào)合開(kāi)始階段為初始爬坡階段，流量達(dá)到額定數(shù)值后，開(kāi)始進(jìn)入二次爬坡，此階段流量提升很快。由于前期調(diào)節(jié)閥參數(shù)設(shè)置不合理，實(shí)際流量提升較慢，導(dǎo)致程序卡在此階段無(wú)法達(dá)到額定量進(jìn)入穩(wěn)態(tài)。后通過(guò)修改調(diào)節(jié)閥PI值，修改流量檢測(cè)頻次，并加強(qiáng)與哈方人員溝通,及時(shí)提升重整汽油量后，問(wèn)題 消除。

表3 10 月部分批次調(diào)合比例

表4 成品化驗(yàn)指標(biāo)

三、結(jié)束語(yǔ)

在中哈雙方人員的共同努力下，這套汽油在線調(diào)合系統(tǒng)一次投用成功，取得了非常好的效果：在不添加MMA情況下，92號(hào)汽油辛烷值平均達(dá)到92.3，95號(hào)汽油全部一次合格，實(shí)現(xiàn)了非常好的經(jīng)濟(jì)效益。配合二期項(xiàng)目一次開(kāi)車成功，第一時(shí)間生產(chǎn)出高標(biāo)準(zhǔn)的合格車用汽油，為把PKOP煉廠打造為“一帶一路”優(yōu)質(zhì)工程貢獻(xiàn)了自己的一份力量。

本次使用的Honeywell調(diào)合系統(tǒng)，具有先進(jìn)的多非線性規(guī)劃+ 偏差升級(jí)的優(yōu)化層設(shè)計(jì)，在線優(yōu)化模型和各分析儀表都具有國(guó)際先進(jìn)水平，中哈雙方操作人員從本次工作中受益良多，增長(zhǎng)了見(jiàn)識(shí)，磨練了專業(yè)技能，為今后煉廠汽油調(diào)合自動(dòng)系統(tǒng)的優(yōu)化提供了寶貴 經(jīng)驗(yàn)。