汽油在線調(diào)合及控制系統(tǒng)

張睿(中國昆侖工程有限公司大連分公司，遼寧 大連 116086)

0 引言

近年來，隨著中國國民經(jīng)濟的增長，國內(nèi)對原油和成品油的需求日益增加，國內(nèi)商業(yè)油庫的規(guī)模不斷擴大。油品調(diào)合是煉油廠生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品的生產(chǎn)工序之一，許多企業(yè)在長遠規(guī)劃、生產(chǎn)排產(chǎn)、在線調(diào)合等工作過程中，都充分利用汽油調(diào)合的先進技術。通過汽油調(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)濟效益。很多企業(yè)在進行汽油產(chǎn)品生產(chǎn)以及加工的過程當中，對生產(chǎn)工作的內(nèi)容以及相關的影響因素比較關注，特別是在長遠規(guī)劃生產(chǎn)排產(chǎn)以及在線調(diào)合等工作方面。如果能夠在這些生產(chǎn)工作當中充分地利用汽油調(diào)合的先進技術，就可以整體提高企業(yè)生產(chǎn)的效率，保證汽油調(diào)合的過程實現(xiàn)更大的經(jīng)濟價值，合理利用有限的汽油組分，可以為企業(yè)的經(jīng)濟提升帶來更大的積極影響。很多企業(yè)在進行汽油調(diào)合時，會利用生產(chǎn)期間的多種汽油充分進行調(diào)合。并按照某種比例的配方，通過加入添加劑之后，保證汽油得到充分的混合以及均勻，使得生產(chǎn)出來的調(diào)合汽油產(chǎn)品符合汽油產(chǎn)品的標準。這是汽油成品在出廠之前的最后一道工序，同時也是可以整體保證汽油質(zhì)量的重要措施。當然進行該項工序，能夠在一定程度上提高氣和調(diào)油的環(huán)保性能，在開展油品在線調(diào)合工作，時現(xiàn)場工作人員需要對多項指標同時進行控制。減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩，提高一次調(diào)成率，降低成本，增加經(jīng)濟效益，在國內(nèi)的煉油廠中得到越來越廣泛的應用。

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。各種類型的汽油組分在進入到工藝調(diào)合操作時，需要通過各自的輸送泵，并且經(jīng)過流量集合調(diào)節(jié)閥之后進入到靜態(tài)混合器當中，經(jīng)過一系列的混合操作，使得各個組分指標都達到相應的要求標準，最后流入到成品油罐當中。當然，在這個過程中可以通過安裝在線分析儀的方式，對組分汽油性質(zhì)的變化頻度和幅度進行了解，從而保證后期成品調(diào)合的質(zhì)量得到整體提升[1]。

操作人員在進行調(diào)合指令管理的過程當中，需要下載指令設備，將其下載到汽油在線調(diào)合軟件當中，經(jīng)過一系列的參數(shù)設備之后，確保所有的設置內(nèi)容無誤才可以啟動調(diào)合的系統(tǒng)，而且在開展調(diào)合操作期間，現(xiàn)場工作人員還需要對設備的控制軟件進行有效的優(yōu)化，根據(jù)設定的調(diào)合周期，不斷的讀取在線的數(shù)據(jù)，并且根據(jù)各種因素條件和優(yōu)化的目標，對調(diào)合的配方進行優(yōu)化。在一個罐的調(diào)合任務完成后，調(diào)合系統(tǒng)在保證質(zhì)量指標合格的情況下進行卡邊操作，減少質(zhì)量過剩，并盡量使用成本低的組分油，從而降低生產(chǎn)成本。

2 在線優(yōu)化控制原理簡介

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

其實汽油在調(diào)合工作期間最關鍵的問題是質(zhì)量指標是否能得到卡片控制，而在對這一問題進行控制時，我們不僅需要對已有的基礎組分配置進行解決，使其滿足產(chǎn)品的質(zhì)量要求，還需要對成本費用進行有效控制，這是一個非約束性的優(yōu)化問題。

3 在線優(yōu)化控制系統(tǒng)

3.1 比率控制

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

3.2 近紅外分析儀系統(tǒng)

近紅外分析儀是油品在線優(yōu)化調(diào)合的關鍵。近紅外分析儀是一種以近紅外光譜技術作為基礎的新型技術，它可以對油品的質(zhì)量進行深入的分析，與此同時它也可以將光譜數(shù)據(jù)的組成和相關的性能模型建立起來，再針對一些未知的樣品進行定性分析時，使用該技術進行研究，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完成位置的樣品進行定性分析，由于不同油品在品質(zhì)方面存在比較明顯的差異，所以我們必須要對不同的產(chǎn)品進行針對性的建模分析。

在慶陽項目中，近紅外在線分析儀系統(tǒng)包括相應的在線近紅外測量探頭、在線探頭維護抽取裝置、光纖、近紅外在線分析儀以及其他配套設備。利用近紅外在線采樣探頭在線檢測各組分油流路中的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)送來的各流路油品質(zhì)量指標計算并提供相關控制操作，來實現(xiàn)汽油的在線調(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，在線分析儀得精準度對于整個產(chǎn)品生產(chǎn)工作委員會產(chǎn)生很大的影響，所以為了獲得較為準確的測量結果，除了需要選擇可靠的分析一致外，還需要對大量的樣品進行采集，并且開展后期的分析意見，不矯正工作實行市分析數(shù)據(jù)的準確性，也直接決定了在線分析儀的精確度，一旦模型的精確度可以達到相應的指標以及規(guī)定的要求，那么各個組分油之間的性質(zhì)就會達到較為穩(wěn)定的狀態(tài)，在線分析也可以通過穩(wěn)定運行的方式整體提高維護的效果。

3.3 在線質(zhì)量分析儀

在整個汽油調(diào)和工藝當中，在線分析儀是非常關鍵的一種技術，它的運行質(zhì)量會直接影響到產(chǎn)品生產(chǎn)的質(zhì)量負責對各個組分進行實時測定。與此同時，還需要對成品汽油的性質(zhì)進行了解，在這個過程當中在線質(zhì)量分析需要及時的將測量數(shù)據(jù)反饋給在線優(yōu)化系統(tǒng)以及控制軟件，從而使得汽油調(diào)和生產(chǎn)的目標得到有效的實現(xiàn)。其實大多數(shù)的煉廠汽油調(diào)合工藝在實際運行期間都會選擇使用在線分析弈劍行有品的檢測工作，而且該分析儀軍事在線近紅外分析儀它的運行速度相對較快，而且硬件維護量少，可以對汽油當中的相關組成部分進行實時監(jiān)測。但是它需要長期進行校正模型的維護工作，需要提供專業(yè)技術支持，模型的覆蓋范圍與應用的時間之間存在密切的聯(lián)系。

3.4 調(diào)合工藝設備與儀表控制等系統(tǒng)

調(diào)合工藝設備及儀表控制系統(tǒng)主要包括：DCS、計算機、機泵、閥門、高精度質(zhì)量流量計、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60年代末就已經(jīng)提出的一種在當時較為新型的化工單元設備，由荷蘭人首次提出。經(jīng)過多年的優(yōu)化發(fā)展，其應用范圍得到不斷的拓寬。它是一種借助流體管路的不同結構，可在很寬的雷諾數(shù)范圍之內(nèi)進行流體混合的新型儀器，但是在實際運行的過程當中，因為屬于沒有機械或者可動部件的流體結構部件，所以它的推廣范圍以及推廣的影響因素相對較大。自從市場上出現(xiàn)靜態(tài)混合器以來，人們對該類型的儀器進行了深入的研究，使其完善程度越來越高，科學家針對其進行開發(fā)以及研究工作，使其在化工領域，制藥領域、食品領域、環(huán)保領域等都得到了廣泛的應用。

其實靜態(tài)混合器是一種結構較為簡單的節(jié)能設備，因此同時它還具有緊湊型的特點，從工作原理進行分析，它可以讓流體承載線管當中通過流動沖擊的方式對各個類型的板原件進行推動，可以整體提高流體運動的速度，推動使其形成銳流在流程時分割位置移動，重新匯合等三種情況，都可以對整個系統(tǒng)的運作產(chǎn)生積極的影響，之所以將其稱為靜態(tài)混合器，是因為這個管道內(nèi)并沒有運動的部件，只有靜止的元件。

在流經(jīng)靜態(tài)混合器時，流體會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，與此同時他也可以在很寬的黏度范圍內(nèi)得到不斷的拓寬以及應用。當然它也可以在流程上出現(xiàn)層流過渡流以及混亂流的操作應用于不同類型的操作系統(tǒng)當中。需要注意的是在對靜態(tài)混合器進行選擇時，需要綜合考慮流體的性質(zhì)、流動的狀態(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闡述，對整個混合元件的使用產(chǎn)生消極的影響。目前市場上使用的大多數(shù)靜態(tài)混合器當中的混合元件都具有形態(tài)各異的特點，而且種類較為繁多，大都是大同小異，可以將其歸納成兩種不同的類型：一種類型是由扭曲葉片構成的產(chǎn)品；另一種類型是由波紋片以及窄板條構成的產(chǎn)品。當然這兩種產(chǎn)品在實際使用的過程當中，其表現(xiàn)出來的特點以及優(yōu)勢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 結語

調(diào)合工藝技術在調(diào)合的規(guī)模和自動化程度上的差異很大，煉廠在規(guī)劃汽油調(diào)合工藝技術時，應認真研究現(xiàn)有商品技術的內(nèi)容和特點，是否符合煉廠對現(xiàn)有或未來中長期內(nèi)汽油調(diào)合工藝技術的要求。在汽油調(diào)合工藝項目設計上不宜求大求全，隨著新的測量技術和計算機的應用，應選擇必要的技術比分加以適當集成，形成最適合煉廠自身的汽油調(diào)合工藝。