汽油在線調(diào)合技術(shù)探討

仇軍輝 范學(xué)英

(蘭州石化公司自動(dòng)化研究院,甘肅蘭州 730060)

汽油在線調(diào)合技術(shù)探討

仇軍輝 范學(xué)英

(蘭州石化公司自動(dòng)化研究院,甘肅蘭州 730060)

油品調(diào)合是煉油廠生產(chǎn)各種石油產(chǎn)品的重要生產(chǎn)工序之一,汽油調(diào)合是汽油生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。本文首先介紹了煉油企業(yè)汽油調(diào)合技術(shù)的現(xiàn)狀,并重點(diǎn)闡述了完整的在線管道調(diào)合技術(shù)包括的三個(gè)部分,最后結(jié)合在線調(diào)合系統(tǒng)的幾個(gè)組成部分以及當(dāng)前我國(guó)汽油調(diào)合技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀,提出了幾點(diǎn)建議。

汽油 調(diào)合 管道調(diào)合 近紅外

1 引言

作為汽油生產(chǎn)的重要環(huán)節(jié)，汽油調(diào)合一直是業(yè)內(nèi)的研究熱點(diǎn)，是生產(chǎn)高標(biāo)號(hào)清潔汽油的主要手段之一。通過對(duì)調(diào)合過程進(jìn)行卡邊控制和先進(jìn)的在線質(zhì)量控制，不但能夠?qū)⑹蜔捴七^程中產(chǎn)生的低成本低標(biāo)號(hào)汽油最大程度地利用起來，還可以在提高辛烷值的同時(shí)，使汽油的各項(xiàng)指標(biāo)滿足國(guó)標(biāo)中的質(zhì)量和環(huán)保要求，生產(chǎn)出低成本、高效益的合格產(chǎn)品，從而實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益的最大化。

2 在線管道調(diào)合技術(shù)

完整的在線管道調(diào)合技術(shù)包括油品調(diào)合模型、油品調(diào)合優(yōu)化技術(shù)和在線分析系統(tǒng)三部分。

2.1 油品調(diào)合模型

調(diào)合模型在調(diào)合優(yōu)化過程中起著重要的作用，因?yàn)榇_定調(diào)合配方需要以其為指導(dǎo)，調(diào)合生產(chǎn)過程優(yōu)化、產(chǎn)品質(zhì)量實(shí)時(shí)控制等先進(jìn)技術(shù)的實(shí)施更需要以它為基礎(chǔ)。汽油調(diào)合模型主要涉及辛烷值、蒸汽壓和餾程；柴油調(diào)合模型主要涉及凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、十六烷值。

油品調(diào)合過程中存在嚴(yán)重的非線性調(diào)合效應(yīng)，這導(dǎo)致調(diào)合模型一直是油品調(diào)合優(yōu)化研究的重要基礎(chǔ)內(nèi)容。近年來神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)、支持向量機(jī)和粒子群算法等在調(diào)合模型建模方面已取得有效成果，這也成為未來發(fā)展的方向。

2.2 油品調(diào)合優(yōu)化技術(shù)

(1)調(diào)合計(jì)劃和調(diào)度優(yōu)化。油品調(diào)合計(jì)劃和調(diào)度優(yōu)化的目的是綜合考慮油品庫(kù)存和質(zhì)量變化、成品運(yùn)輸規(guī)劃、市場(chǎng)信息、生產(chǎn)限制和產(chǎn)品指標(biāo)限制等因素，為煉油廠提供多周期的優(yōu)化調(diào)合方案，從而實(shí)現(xiàn)在產(chǎn)品性質(zhì)達(dá)標(biāo)的前提下合理使用組分油資源，使總的利潤(rùn)最大(或成本最小，或總的油品移動(dòng)次數(shù)最少，或產(chǎn)品質(zhì)量過剩最小)。目前解決該問題最主要的方法是混合整數(shù)規(guī)劃方法。

(2)調(diào)合過程在線優(yōu)化控制。管道調(diào)合可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，能有效地保證成品油的合格率，減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩，提高煉油廠的效益。通過調(diào)合調(diào)度優(yōu)化得到調(diào)合方案后，采用在線優(yōu)化和先進(jìn)控制技術(shù)實(shí)施優(yōu)化調(diào)合方案。調(diào)合模型的作用是利用調(diào)合組分的特性預(yù)測(cè)調(diào)合汽油的特性，它是控制和優(yōu)化調(diào)合過程的基礎(chǔ)。為了保證在線優(yōu)化過程中調(diào)合模型的準(zhǔn)確度，采用的反饋形式通常是一種“偏差更新”(Bias Update)的結(jié)構(gòu)，它將實(shí)際測(cè)量得到的調(diào)合產(chǎn)品性質(zhì)和優(yōu)化器中調(diào)合模型預(yù)測(cè)的結(jié)果相比較，其差值被作為一個(gè)偏差項(xiàng)添加進(jìn)調(diào)合模型的預(yù)測(cè)公式中。這樣，優(yōu)化策略可歸結(jié)為線性規(guī)劃加偏差更新(LP+Bias Update)，如果采用的是非線性調(diào)合模型則采用非線性規(guī)劃加偏差更新(NLP+Bias Update)的形式。上述方法得到了成功的應(yīng)用，許多商業(yè)調(diào)合軟件包采用的就是這種結(jié)構(gòu)。

2.3 在線分析系統(tǒng)

在線質(zhì)量分析是調(diào)合工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)測(cè)定各調(diào)合組分與成品油的性質(zhì)，通常采用在線近紅外分析系統(tǒng)。近紅外光譜分析技術(shù)具有分析速度快、多參數(shù)同時(shí)測(cè)量、重復(fù)性好、成本低、用量少、不損耗樣品和維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。目前該技術(shù)已應(yīng)用于煉化企業(yè)汽油調(diào)合中，并取得了較好的效果。

近紅外光譜分析在汽油調(diào)合領(lǐng)域中的應(yīng)用，其主要方法是通過近紅外分析儀，利用汽油在近紅外譜區(qū)所吸收的光譜含有的組成和性質(zhì)的大量信息，在汽油辛烷值等關(guān)鍵性指標(biāo)與特征光譜之間建立相關(guān)的數(shù)學(xué)模型，并利用該模型對(duì)未知樣品進(jìn)行預(yù)測(cè)分析。最后將分析結(jié)果提供給汽油調(diào)合的實(shí)時(shí)優(yōu)化控制系統(tǒng)，來優(yōu)化控制調(diào)合過程。

3 對(duì)在線調(diào)合系統(tǒng)的建議

結(jié)合在線調(diào)合系統(tǒng)的幾個(gè)組成部分以及當(dāng)前我國(guó)汽油調(diào)合技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，提出以下幾點(diǎn)建議。

3.1 組分油生產(chǎn)工藝

調(diào)合油品質(zhì)量的高低最終取決于各調(diào)合組分油的品質(zhì)，如果各組分油無法達(dá)到質(zhì)量和環(huán)?？刂浦笜?biāo)，那么調(diào)合難度就會(huì)很大。東南沿海煉廠，尤其是中石化煉廠的裝置加工水平比較高，組分好，可以調(diào)高等級(jí)的汽油。這也是南方地區(qū)汽油升級(jí)比我們快的原因。所以建議企業(yè)在煉油工藝方面進(jìn)一步采用先進(jìn)生產(chǎn)工藝，比如有的企業(yè)，由于進(jìn)口原油渠道不固定，原油調(diào)合比例多變，硫含量高，加工難度很大。但是企業(yè)配置有蠟油加氫，渣油加氫，還有高壓吸附脫硫等裝置，這樣可以把組分油硫含量降得比較低，能保證成品油的調(diào)合品質(zhì)。

3.2 在線調(diào)合系統(tǒng)

考慮到未來汽油質(zhì)量升級(jí)以及汽油牌號(hào)的增加，建議汽油在線調(diào)合系統(tǒng)增加調(diào)合頭。國(guó)IV汽油硫含量不高于50ppm的規(guī)定，建議汽油在線調(diào)合系統(tǒng)安裝多通道硫含量分析儀，并增加循環(huán)泵，并在入泵線碰接所有添加劑的加劑線，以實(shí)現(xiàn)在線調(diào)合系統(tǒng)異?；蚋脑炱陂g的加劑循環(huán)功能。

根據(jù)近幾年汽油調(diào)合組分量、參照未來汽油調(diào)合的發(fā)展設(shè)計(jì)組分輸轉(zhuǎn)泵的型號(hào)、排量?；驹瓌t是大輸轉(zhuǎn)組分泵一用一備、小輸轉(zhuǎn)組分泵兩用一備、相近輸轉(zhuǎn)量組分泵共用一備。機(jī)泵增加循環(huán)閥系統(tǒng)，用循環(huán)閥控制出口壓力和流量。將機(jī)泵信息引入在線調(diào)合DCS，根據(jù)調(diào)合情況控制各組分瞬時(shí)輸出量。

如果投資允許，建議安裝質(zhì)量流量計(jì)替換現(xiàn)在的渦街流量計(jì)，以提高控制精度。

3.3 在線調(diào)合軟件及配套儀表

目前各企業(yè)采用的調(diào)合軟件雖然名稱各異，使用方法略有不同，但是主要功能都包含調(diào)合比例控制、調(diào)合優(yōu)化控制、配方管理、罐存信息管理等內(nèi)容，都能夠滿足現(xiàn)場(chǎng)調(diào)合的需要[8]。國(guó)內(nèi)公司自主開發(fā)的軟件包會(huì)有一些定制開發(fā)的相關(guān)應(yīng)用程序，這樣便于現(xiàn)場(chǎng)操作人員學(xué)習(xí)和掌握，而且現(xiàn)場(chǎng)售后服務(wù)比較及時(shí)。在線調(diào)合系統(tǒng)現(xiàn)場(chǎng)儀表維護(hù)和軟件更新要能跟上產(chǎn)品升級(jí)換代的步伐。不能出現(xiàn)維護(hù)人員不懂維護(hù)、出現(xiàn)問題不能及時(shí)修復(fù)、產(chǎn)品組分調(diào)整而軟件更新滯后造成在線調(diào)合系統(tǒng)停用、不準(zhǔn)確的情況，影響公司生產(chǎn)正常運(yùn)行。在線調(diào)合系統(tǒng)設(shè)計(jì)施工時(shí)需要與儀表、機(jī)械維護(hù)單位徹底溝通，確保建成后系統(tǒng)的儀表、設(shè)備能正常運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)效益最大化。

4 結(jié)語(yǔ)

汽油調(diào)合是汽油生產(chǎn)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。管道調(diào)合可以實(shí)現(xiàn)計(jì)算機(jī)控制，能有效地保證成品油的合格率，減少產(chǎn)品的質(zhì)量過剩。在線質(zhì)量分析是調(diào)合工藝的關(guān)鍵技術(shù)之一，負(fù)責(zé)實(shí)時(shí)測(cè)定各調(diào)合組分與成品油的性質(zhì)，結(jié)合我國(guó)汽油調(diào)合技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀，建議從組分油生產(chǎn)工藝、在線調(diào)合系統(tǒng)、以及在線調(diào)合軟件及配套儀表等方面進(jìn)行改進(jìn)，推動(dòng)技術(shù)進(jìn)步，提高經(jīng)濟(jì)效益。