煉廠原油加工損失的計算與研究

胡志勇，劉庭凱，吳 明，王金巖，廖昌建

（1. 中國石油大學(xué)（華東）儲運與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266071；2. 遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院, 遼寧 撫順 113001；3. 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司, 遼寧 盤錦 124010；4. 中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

石油化工

煉廠原油加工損失的計算與研究

胡志勇1,2，劉庭凱3，吳 明2，王金巖2，廖昌建4

（1. 中國石油大學(xué)（華東）儲運與建筑工程學(xué)院, 山東 青島 266071；2. 遼寧石油化工大學(xué)石油天然氣工程學(xué)院, 遼寧 撫順 113001；3. 遼河石油勘探局油田建設(shè)工程一公司, 遼寧 盤錦 124010；4. 中國石化撫順石油化工研究院，遼寧 撫順 113001）

原油加工損失產(chǎn)生于油品儲運損失、裝置加工損失等煉油加工過程中的各個環(huán)節(jié)。原油加工損失率反應(yīng)原油在加工過程中的損失程度，其數(shù)值直接關(guān)系到煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益，煉油企業(yè)都把原油加工損失率作為關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)。重點介紹了原油加工損失的主要研究內(nèi)容，確定或建立了從裝置到系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)加工損失數(shù)學(xué)模型，并編制了煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失計算軟件，最后給出了結(jié)論和建議。計算出的煉廠加工損失值可為企業(yè)生產(chǎn)計劃安排提供理論依據(jù)。

原油；加工損失；損失率；數(shù)學(xué)模型；計算軟件

煉廠原油加工損失是指原油進裝置加工（或購入原油計量交接罐區(qū)）到產(chǎn)品交庫整個生產(chǎn)過程所發(fā)生的損失，諸如油品儲運損失、裝置加工損失、切水帶油損失、油品調(diào)合損失等，它產(chǎn)生于煉油加工過程的各個環(huán)節(jié)。原油加工損失率反映原油（包括外購原料）在加工過程的損失程度，等于原油加工損失量占原油及外購原料加工量的百分比，其數(shù)值直接關(guān)系到煉油企業(yè)的經(jīng)濟效益，煉油企業(yè)都把原油加工損失率作為關(guān)鍵技術(shù)經(jīng)濟指標(biāo)[1,2]。為了降低原油加工損失率，有必要研究煉油系統(tǒng)加工過程中產(chǎn)生損失的各個環(huán)節(jié)和影響因素，建立從裝置到系統(tǒng)的各環(huán)節(jié)加工損失數(shù)學(xué)模型，計算煉廠加工損失值，為生產(chǎn)計劃安排提供理論依據(jù)。

1 原油加工損失的主要研究內(nèi)容

1.1 過衡損失

過衡就是通過衡器來進行稱重計量的過程。在過衡過程中由于裝置本身測量精度產(chǎn)生的誤差損失叫做過衡損失。

應(yīng)用衡器進行稱重主要分為三種方式：（1）靜態(tài)電子軌道衡。（2）動態(tài)稱量軌道衡。（3）固定式電子衡器。

1.2 油品裝車裝船揮發(fā)損失計算

油品裝車裝船揮發(fā)損失計算主要包括[3]：（1）未經(jīng)清洗的鐵路油罐車損失計算。（2）清洗的鐵路油罐車損失計算。（3）裝卸船損失計算。

1.3 油品靜儲與輸轉(zhuǎn)損失計算

（1）靜儲損失。在油罐靜止儲油時，由于罐內(nèi)氣體空間溫度和油氣濃度的晝夜變化而引起的損耗稱為油罐的靜止儲存損失，又稱油罐的“小呼吸” 損耗[4]。

（2）輸轉(zhuǎn)損失。在油品收發(fā)作業(yè)中由于液面高度變化而造成的油品損耗稱為輸轉(zhuǎn)損失即動液面損耗，又稱油罐的“大呼吸”損耗。

（3）損失率。

式中: η—油品損失率，%；

LS—罐靜儲損失量，t；

LW—油罐輸轉(zhuǎn)損失量，t；

L—周轉(zhuǎn)量，t。

1.4 油品調(diào)和損失計算

油品調(diào)和損失主要指組分油到調(diào)和罐和其它調(diào)和裝置時的輸轉(zhuǎn)損失[5]。

1.5 油品脫水過程中的損失計算

式中: G—油品年脫水油品損耗量，t/a；

η—損耗率，%；

a —脫出水中含油率，%，正常取樣的平均值計算；

G′—裝置中油品流出口產(chǎn)量，t/a；

a′—裝置中油品含水率，%。

1.6 油品采樣分析損失計算

式中: m—采樣油品損失量，kg/a；

m0—每天正常采樣量，kg/d；

t—年開工天數(shù)，d。

1.7 氣柜泄漏量損失計算

將氣柜鼓風(fēng)（以晴天最好）升至有效容積 90%的位置，關(guān)閉與氣柜相連的所有閥門，檢查無誤后記錄氣柜活塞高度值，作為測量基準(zhǔn)點。在之后靜置的7 晝夜中，每天清晨6∶00（以排除氣溫影響），測量活塞位置變化、大氣壓力、柜內(nèi)氣體溫度、柜內(nèi)氣體濕度（含水分）、柜內(nèi)氣體壓力等指標(biāo)。根據(jù)測量結(jié)果，計算出柜內(nèi)氣體的標(biāo)準(zhǔn)體積，用以確定氣柜內(nèi)氣體的泄漏量。泄漏體積與氣體初始體積相比較，差值不超出 2%，即符合要求。根據(jù)氣柜設(shè)計泄漏率建立瓦斯氣泄漏量，根據(jù)設(shè)計要求泄漏率取1%[6-8]。

式中: L—泄漏量，t/a；

Tt—流經(jīng)氣柜體積m3/a；

P—氣柜內(nèi)氣體壓力,mmHg；

T—柜內(nèi)氣體溫度，℃；

N—氣柜呼吸次數(shù)，次/a；

t—氣柜開工天數(shù)；

ρ—氣體密度，kg/m3。

1.8 火炬長明燈及排放量計算

主要包括長明燈用氣量計算[9]和火炬工藝計算。

1.9 原油電脫鹽過程中鹽損失量計算

原油電脫鹽是原油加工的第一道工序，進入煉油廠的原油雖然已經(jīng)在油田上脫過水，但仍含有一定量的鹽類和水，形成油包水型乳化液。如果脫鹽只是為了減輕設(shè)備的腐蝕，則脫到5 mg/L以下即可。但脫鹽主要是為了滿足下游加工裝置對原料的要求，則需要脫到更低的含量，例如向重油催化裂化或渣油加氫處理裝置提供原料，則要求脫到3 mg/L以下[4]。

式中: m—鹽損失量，t/a；

G—原油加工量，t/a；

ρ—原油密度，kg/m3；

α—含鹽量，mg/L；

η—脫鹽率，%。

1.10 白土渣含油量計算

白土渣是煉油工藝中，活性白土精制油品工藝中失活的白土。通過溶劑抽提萃取的方法回收白土中的油份，通過使用石油醚、苯、稀堿液之中的一種萃取劑進行萃取，重復(fù)數(shù)次，萃取液匯集于蒸餾瓶在95 ℃水浴加熱蒸餾2 h，冷卻稱質(zhì)量。其中石油醚和苯萃取效果更佳，稀堿液的萃取效果稍差[10,11]。

式中: η——含油量，%；

W0——白土渣總質(zhì)量，g；

W1——蒸餾瓶凈質(zhì)量，g；

W2——數(shù)次萃取后蒸餾瓶與油份的總質(zhì)量,g。

1.11 途耗損失

途耗損失是指煉油廠成品油從生產(chǎn)裝置到裝車外運過程中的油品損耗量，具體包括包括在罐區(qū)內(nèi)靜設(shè)備和動設(shè)備輸轉(zhuǎn)過程中的損失，油品脫水過程中的油品損失，油品采樣分析損失，裝車裝船揮發(fā)損失和過衡損失等6種損失的和。

式中：LTH—成品油途耗損失量，t/a；

MGH—過衡損失，t/a；

ΔM—裝車裝船揮發(fā)損失，t/a；

LS+W—罐區(qū)內(nèi)靜設(shè)備和動設(shè)備輸轉(zhuǎn)過程中的損失，t/a；

G—油品脫水過程中的油品損失，t/a；

m—油品采樣分析損失，t/a。

2 原油加工損失計算軟件開發(fā)

2.1 軟件簡介

《煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失軟件》是針對煉廠原油加工損失的具體情況而編制的，在 Windows XP環(huán)境下利用Visual c++ 6.0開發(fā)而成的，采用了

Windows用戶界面的風(fēng)格，使用簡單方便。它直接面向煉廠的管理人員，該軟件的應(yīng)用，可為生產(chǎn)計劃安排提供指導(dǎo)依據(jù)。

2.2 軟件的實現(xiàn)及其功能

《煉油系統(tǒng)基準(zhǔn)加工損失軟件》可實現(xiàn)對煉油過程中原油及油品途耗、過衡損失，原油電脫鹽過程中鹽損失量計算；確定罐區(qū)原油、石腦油、液化氣、汽油、柴油、芳烴、丙烯等靜儲、輸轉(zhuǎn)、油品調(diào)合和裝卸車船蒸發(fā)損失計算以及原油、油品清罐、脫水過程中損失計算；進行煉油系統(tǒng)中氣柜泄漏量、火炬及長明燈排放量計算，以及油品采樣分析計算；進行輕油、渣油加氫處理催化劑積碳結(jié)焦損失計算以及白土渣等含油量計算，并隨時根據(jù)煉廠的實際情況更新相關(guān)數(shù)據(jù)，為煉廠原油加工損失量的確定及生產(chǎn)計劃安排提供科學(xué)的決策依據(jù)。

圖1 登錄界面Fig.1 Log interface

圖2 功能界面Fig.2 Functional interface

圖1為軟件的登錄界面。圖2為軟件的功能界面，打開軟件后，在上面的操作菜單中可進行原油加工過程中的各種損失計算，計算結(jié)果可進行儲存和打印。

3 結(jié)論和建議

（1）確定或建立了11類加工損失項計算模型，共確定71個加工損失量或損失率估算公式，并編制了計算軟件。

（2）在確定輕質(zhì)油品裝卸車船損失項計算公式的基礎(chǔ)上，分別對原油、石腦油、汽油、煤油、柴油的裝車、裝船損失項計算公式進行了簡化。有利于現(xiàn)場工作人員的實際操作。

（3）通過對現(xiàn)有各種油品靜儲、輸轉(zhuǎn)計算公式的比選，篩選了API經(jīng)驗公式為原油加工損失項估算公式，并針對實際情況，對外浮頂罐、內(nèi)浮頂罐和拱頂罐的靜儲與輸轉(zhuǎn)蒸發(fā)損失計算公式進行了簡化，得到了不同油品、并具有現(xiàn)場可實施性的估算公式。

（4）結(jié)合實際，對確定或簡化的計算公式分別進行了應(yīng)用，計算結(jié)果合理，符合生產(chǎn)實際。

（5）建議公式在實際應(yīng)用中，需要結(jié)合各個煉油企業(yè)的實際情況，對計算公式的部分參數(shù)進行修正和調(diào)試，進一步完善計算公式，進一步提高公式的適用性和計算的準(zhǔn)確性。

［1］鄭欣．原油加工損失淺析[J].當(dāng)代石油化工，2012，20(1)：16-18．

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Calculation and Research of Crude Oil Processing Loss in Refineries

HU Zhi-yong1,2，LIU Ting-kai3，WU Ming2，WANG Jin-yan2，LIAO Chang-jian4
（1.College of Pipeline and Civil Engineering , China University of Petroleum，Shandong Qingdao 266071，China；2. College of Petroleum Engineering , Liaoning Shihua University，Liaoning Fushun 113001，China；3. Liaohe Petroleum Exploration Bureau No.1 Oil Field Construction Company，Liaoning Panjin 124010，China；4. Sinopec Fushun Research Institute of Petroleum and Petrochemicals，Liaoning Fushun 113001，China）

Processing loss of crude oil forms in oil storage and transportation, other procedures in refineries. Processing loss rate of crude oil reflects the loss degree of crude oil in the processing, its value is directly related to the economic benefits of refineries, oil refining enterprises all use the crude oil processing loss rate as a key technical and economic index. In this paper, main research contents of crude oil processing loss were introduced, processing loss mathematical model of each link from the device to the system was established, and oil refining system datum processing loss calculation software was compiled, finally some conclusions and suggestions were put forward. The calculated value of crude oil processing loss can provide theoretical basis for planning production.

Crude oil; Processing loss; Loss rate; Mathematical model; Calculation software

TE 621

A

1671-0460（2012）09-0881-03

2012-08-13

胡志勇（1981-），男，遼寧撫順人，實驗師，在讀博士，主要從事油氣儲運工程專業(yè)方面的研究。E-mail：will302387@163.com。

吳明（1961-），男，教授，博士，博士生導(dǎo)師，主要從事油氣儲運工程專業(yè)方面的研究。E-mail：wuming0413@163.com。