淺談在線調(diào)和技術(shù)的綜合解決方案

劉國棟　楊生清　杜娟

摘 要：本文提出了在線調(diào)和的綜合解決方案，通過預測控制，實現(xiàn)滾動實時優(yōu)化，并最終獲得調(diào)和配方，可最大限度的減少質(zhì)量流失，提高一次調(diào)和成功率。為企業(yè)節(jié)省調(diào)和成本，提高經(jīng)濟效益。

關(guān)鍵詞：油品調(diào)和 在線 綜合

一、 引言

當今社會現(xiàn)代工業(yè)飛速發(fā)展，科技水平的不斷提高，同時對石油產(chǎn)品的品種和質(zhì)量有了更加嚴格的要求，因此油品調(diào)和技術(shù)也得到很大程度的發(fā)展。油品調(diào)和是煉油廠極為重要的生產(chǎn)工序之一，煉油廠的生產(chǎn)利潤一般占煉油廠總利潤的60～70%。本文提出了在線調(diào)和的綜合解決方案，為企業(yè)節(jié)約成本，提高經(jīng)濟效益提供參考。

二、近紅外分析技術(shù)在油品調(diào)和中的應用

油品質(zhì)量指標無法實現(xiàn)在線檢測一直以來是限制油品調(diào)和在線應用的一個很重要的原因。近紅外分析技術(shù)的利用在一定程度上解決了這一問題。近紅外光譜分析技術(shù)分析速度快、多參數(shù)同時測量、用量少、成本低、不損耗樣品以及維護方便等優(yōu)點令其在汽油調(diào)和中使用非常廣泛。近紅外光（NIR）是一種電磁波，利用油品中的氫基團紅外吸收情況的不同，間接獲得該物質(zhì)的主要組成以及其他相關(guān)信息，在油品（即碳氫有機物）的組成與性質(zhì)測量的過程中非常適用。近紅外光譜分析技術(shù)包括譜圖的獲取、傳輸、預處理、檢測、分析以及模型維護等。實踐證實，利用近紅外光譜對汽油的組成和性質(zhì)進行測量，非常符合標準方法的實測值要求，對于質(zhì)量指標過度過?；虺善酚唾|(zhì)量不合格的不經(jīng)濟情況能夠最大限度地避免，經(jīng)濟效益顯著，極大程度上促進了汽油調(diào)和在線優(yōu)化控制的優(yōu)化與發(fā)展。

三、在線調(diào)和優(yōu)化控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

人們越來越重視汽油調(diào)和過程的閉環(huán)控制實施優(yōu)化控制，在國外的大型煉油廠已經(jīng)多年開展相關(guān)項目，各種解決方案也相繼被各大自動控制軟件供應商提出，并取得很大進步，給煉廠帶來了巨大效益。在這方面，我國起步較晚，但也獲得了一定進步。汽油調(diào)和的主要控制模式分為兩類：質(zhì)量瞬時合格控制與質(zhì)量累計合格控制。在質(zhì)量指標瞬時合格控制模式下，調(diào)和優(yōu)化模塊通過優(yōu)化調(diào)和配比。質(zhì)量瞬時合格控制模式廣泛應用于油品通過調(diào)和后直接出廠的情況中。質(zhì)量累計合格控制模式是指調(diào)和優(yōu)化控制模塊通過優(yōu)化調(diào)和配比，累計控制模式不會在某一刻使控制達到設定值，是一個控制過程的累積，在對現(xiàn)場設備進行控制時，使罐內(nèi)的成品汽油的不合格方向成績不斷接近設定的目標質(zhì)量上下限的控制方式，在油品向成品罐調(diào)和的情況下應用比較廣泛。對于在線調(diào)和系統(tǒng)，主要是針對質(zhì)量指標瞬時合格控制模式而言的，因此控制方法顯得更為關(guān)鍵，在確保質(zhì)量的前提下減少富余量，就可以最大限度的創(chuàng)造利潤。在線調(diào)和系統(tǒng)主要由管道調(diào)和裝置、集散控制系統(tǒng)、上位機以及近紅外辛烷值在線分析儀組成，及調(diào)和系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)示意圖。

四、在線調(diào)和的靜態(tài)優(yōu)化初始配方設定

在油品調(diào)和問題上，不僅應該解決由已有的基礎組分配置成滿足質(zhì)量指標的成品油，還要求調(diào)和成品油的利潤值最大或調(diào)和成本最低。在多組分參調(diào)的管道調(diào)和過程中，調(diào)和的指標主要有辛烷值、硫含量、氧含量、蒸汽壓和芳烴含量等，因為在組分油生產(chǎn)的過程中，能夠?qū)λ亩鄠€指標進行有效控制，因此在汽油的管道調(diào)和過程中，僅把辛烷值和蒸汽壓作為質(zhì)量約束指標就可。根據(jù)優(yōu)化算法，能夠很好的解決優(yōu)化的問題，從而快速有效的求解出最優(yōu)配方。一次就結(jié)束優(yōu)化并不是汽油管道調(diào)和配方的初始優(yōu)化的目的，為調(diào)和過程提供較理想的初始設定值，它必須和動態(tài)實時優(yōu)化相結(jié)合，通過在線的實時控制相結(jié)合，通過在線的實時控制和流量調(diào)整才能達到理想的調(diào)和控制目的。

五、在線調(diào)和的實時控制

參加調(diào)和的品質(zhì)特性、組分油流量與上游生產(chǎn)加工裝置的平穩(wěn)性有很大的聯(lián)系，因此需要一個不斷調(diào)整的調(diào)和過程。需要在調(diào)和的過程中進行實時監(jiān)控，從而及時調(diào)整組分的配比，不僅能夠控制調(diào)和得到的成品油符合質(zhì)量指標，而且能夠降低調(diào)和成本，獲得最大收益。模型預測控制方法是實時優(yōu)化控制部分采用的主要方法。針對調(diào)和系統(tǒng)來說，優(yōu)化與控制是一個應該將其各個方面包括在內(nèi)的整體過程。通過跟蹤控制，實現(xiàn)目標值跟蹤，從而控制流量。當進入穩(wěn)態(tài)調(diào)和系統(tǒng)的時候，即產(chǎn)品的辛烷值，蒸汽壓等指標達到要求后，系統(tǒng)就保持各組分流量不變。當上游生產(chǎn)狀態(tài)發(fā)生變化時，調(diào)和系統(tǒng)就會再次進行優(yōu)化計算，并通過優(yōu)化計算得出最新調(diào)整后的配方，并通過修正參調(diào)組分流量的設定，使調(diào)和汽油滿足要求。

六、結(jié)束語

油品調(diào)和是一個復雜的過程，具有不確定性和大時滯，是典型的復雜非線性問題。因此，優(yōu)化油品調(diào)和過程是企業(yè)降低調(diào)和成本，獲得最大效益的最佳方案。

參考文獻

[1]侯祥麟.中國煉油技術(shù)[M].北京：中國石化出版社，1991.

[2]張建明，馮建華.兩群微粒群算法及其在油品調(diào)和優(yōu)化中的應用[J].化工學報，2008，59： 1721-1726.

[3]宋潔蔚.油品調(diào)和調(diào)度優(yōu)化問題的分步求解策略[J].中國科學技術(shù)大學學報，2006，8（7）：64-69.

[4]錢伯章.當代石油化工自動化的技術(shù)發(fā)展要點[J].化工自動化儀表，1997，24（1）：3-9.

[5]王樹青，金曉明.先進控制技術(shù)應用實例[M].北京：化學工業(yè)出版社，2005.

[6]王基銘.21世紀我國煉油工業(yè)面臨的挑戰(zhàn)和對策[J].石油煉制與化工1999，30（5）：1.

[7]彭樸，陸婉珍.汽油辛烷值和組成的關(guān)系[J].石油煉制，1981，2（6）：27.