廣西石化汽油在線自動調(diào)和系統(tǒng)投用分析

趙鋒(中國石油廣西石化公司生產(chǎn)技術(shù)處， 廣西 欽州 535008)

廣西石化汽油在線自動調(diào)和系統(tǒng)投用分析

趙鋒(中國石油廣西石化公司生產(chǎn)技術(shù)處， 廣西 欽州 535008)

本文介紹了橫河公司YOKOGAWA汽油在線調(diào)和系統(tǒng)、德國BRUKER在線傅立葉變換近紅外分析儀在廣西石化公司在線汽油自動調(diào)和中的應(yīng)用情況，對自動調(diào)和控制系統(tǒng)和分析儀的投用步驟進(jìn)行了詳細(xì)介紹，對使用過程中存在的問題進(jìn)行了分析，提出了相應(yīng)的改進(jìn)措施。

汽油自動調(diào)和；分析儀；應(yīng)用效果；改進(jìn)措施

汽油調(diào)和是煉廠“原料變產(chǎn)品”的關(guān)鍵環(huán)節(jié)，也是煉廠最后的一個效益增長點(diǎn)。調(diào)和工作開展的深入程度，直接影響公司的經(jīng)濟(jì)效益。廣西石化汽油調(diào)和設(shè)計(jì)采用了橫河公司YOKOGAWA自動調(diào)和系統(tǒng)和德國BRUKER在線傅立葉變換近紅外光譜分析儀的先進(jìn)技術(shù)方案，通過在線調(diào)和，完成多個牌號生產(chǎn)的目的。

1 在線汽油自動調(diào)和系統(tǒng)組成及介紹

廣西石化汽油在線自動調(diào)和系統(tǒng)包括：在線傅立葉變換近紅外分析儀、自動調(diào)和系統(tǒng)軟件。

1.1 近紅外分析儀

近紅外分析儀是利用近紅外光譜對油品的透射原理，依據(jù)BEER定律，通過近紅外光譜透射樣品，獲取光譜數(shù)據(jù)，用化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件和計(jì)量學(xué)原理關(guān)聯(lián)樣油譜圖和參照數(shù)據(jù)，建立關(guān)聯(lián)模型，使用光譜儀對未知樣品掃描，獲取譜圖數(shù)據(jù)，系統(tǒng)調(diào)用模型庫按照一定算法反饋出模型庫測定值[1]。

1.2 自動調(diào)和系統(tǒng)軟件

自動調(diào)和系統(tǒng)軟件由三部分組成：BOM(調(diào)和訂單管理)、BPC(產(chǎn)品質(zhì)量優(yōu)化模塊)和調(diào)和控制模塊。

BOM：負(fù)責(zé)調(diào)和罐配方管理和調(diào)和訂單管理。

BPC：包括ExaSMOC(控制軟件包)和ExaRQE(產(chǎn)品罐質(zhì)量預(yù)估軟件包)。

調(diào)和控制模塊：包括OFFSITE和PACING兩個模塊，OFFSITE-FSBSET、OFFSITEBLEND模塊主要負(fù)責(zé)參與調(diào)和的各個組分流量設(shè)定值。PACING步調(diào)模塊負(fù)責(zé)監(jiān)控和調(diào)整各個參與調(diào)和組分的流量值與設(shè)定值，通過記憶和補(bǔ)償，利用BPC系統(tǒng)軟件計(jì)算、調(diào)節(jié)，確保調(diào)和組分均能按照系統(tǒng)預(yù)估比例進(jìn)行全程穩(wěn)定工況運(yùn)行。

2 調(diào)和工藝流程

廣西石化汽油調(diào)和組分包括：異構(gòu)化油、脫硫汽油、重整汽油、抽余油、MTBE、甲苯，每種五分設(shè)兩臺罐接收，組分經(jīng)調(diào)和泵輸送至調(diào)和頭，產(chǎn)量較大的重整汽油和脫硫汽油設(shè)置直調(diào)流程，所有組分經(jīng)過調(diào)和頭靜態(tài)混合器混合，直接進(jìn)入產(chǎn)品罐。每種組分和調(diào)和頭均設(shè)置獨(dú)立的在線分析和計(jì)量控制設(shè)施。分析、流量數(shù)據(jù)反饋至自動調(diào)和控制系統(tǒng)，確保產(chǎn)品一次調(diào)和合格，質(zhì)量卡邊。具體流程見圖1。

3 在線自動調(diào)和投用步驟

3.1 分析儀模型建立和投用步驟

3.1.1 樣品光譜數(shù)據(jù)的采集必須具備代表性

樣品需采集在不同時期、不同原油品種、不同工藝生產(chǎn)條件下進(jìn)行(每種組分一般有效模型不少于50個)，并且同一罐或者同一比例只采一個樣品，用于譜圖和數(shù)據(jù)模型庫的建立，避免樣油性質(zhì)重復(fù)，導(dǎo)致模型庫數(shù)據(jù)范圍窄，出現(xiàn)后期分析誤差大的問題。

圖1

3.1.2 光譜數(shù)據(jù)的預(yù)處理

分析儀探頭在獲得的原始光譜除了樣品的光譜信息外，不可避免地帶有來自其他噪聲和基線漂移的影響。采集到的樣品的近紅外光譜必須按照馬氏距離等分析方法進(jìn)行譜圖預(yù)處理，確保所采光譜真實(shí)可靠。

3.1.3 模型庫的建立

按照化學(xué)計(jì)量學(xué)原理和最小二乘法建立模型庫，數(shù)據(jù)模型按照所生產(chǎn)牌號的等級確定模型庫的分類。

3.1.4 模型庫的校準(zhǔn)和后期維護(hù)

模型庫的校準(zhǔn)工作，主要包括：模型庫準(zhǔn)確性、重復(fù)性、可靠性的核對。一方面通過對使用樣油進(jìn)行在線譜圖，與化驗(yàn)室分析數(shù)據(jù)進(jìn)行多次數(shù)據(jù)對比，分析探頭是否可靠。另一方面，使用與模型庫相近的未知油品對模型庫進(jìn)行測驗(yàn)，驗(yàn)證模型庫的廣泛性，確保樣油發(fā)生變化時，模型庫可準(zhǔn)確分析樣油質(zhì)量，及時反饋?zhàn)詣诱{(diào)和系統(tǒng)做出調(diào)整。需要指出的是，分析儀模型庫須定期進(jìn)行校準(zhǔn)和裝置出現(xiàn)異常狀態(tài)時要臨時加樣進(jìn)行核對，避免出現(xiàn)樣油超出模型庫范圍，指示數(shù)據(jù)錯誤，影響產(chǎn)品質(zhì)量。

3.2 在線自動調(diào)和系統(tǒng)投用步驟

自動調(diào)和投用步驟包括：比例調(diào)和、調(diào)和系統(tǒng)原則檢查、比例調(diào)和預(yù)估比對、在線自動調(diào)和。

(1)自動調(diào)和系統(tǒng)按照比例調(diào)和給定比例和流量進(jìn)行調(diào)和，用以驗(yàn)證比例控制系統(tǒng)是否完善。

(2)自動調(diào)和系統(tǒng)程序梳理。包括：整改比例調(diào)和問題、完善罐底油預(yù)估補(bǔ)償、優(yōu)化自動調(diào)和組分優(yōu)選原則、自動調(diào)和系統(tǒng)計(jì)算失敗系統(tǒng)反饋報(bào)警等。

(3)組分、產(chǎn)品分析儀模型建立完畢，具備上線運(yùn)行要求，自動調(diào)和在比例調(diào)和時，進(jìn)行指標(biāo)預(yù)估和數(shù)據(jù)分析。

(4)模型預(yù)估比對結(jié)束，在線自動調(diào)和系統(tǒng)上線運(yùn)行。

(5)后期數(shù)據(jù)積累和分析，分析前一罐調(diào)和分析數(shù)據(jù)，調(diào)整計(jì)劃罐調(diào)和目標(biāo)約束和組分高低限指標(biāo)，確保庫存平衡、產(chǎn)品質(zhì)量卡邊。

4 應(yīng)用效果

4.1 一次調(diào)和合格率大幅提高

自動調(diào)和自2013年投用以來，部門汽油調(diào)和合格率連續(xù)攀升，超額完成了預(yù)期平均合格率≥95%的目標(biāo)。2012年、2013年、2014年全年平均合格率分別為：89%、96%、97．8%。

4.2 分析儀數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性大大提高

通過將原有汽油一個大模型庫進(jìn)行分解，調(diào)和啟動時按照牌號選擇模型庫：E93#模型、93#模型、97#模型。調(diào)整后分析儀和BPC預(yù)估數(shù)據(jù)精度終于達(dá)到了指導(dǎo)調(diào)和生產(chǎn)的要求。

4.3 質(zhì)量過剩明顯降低

汽油在線優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)投用后，成品汽油主要質(zhì)量指標(biāo)(研究法辛烷值、抗爆指數(shù))的質(zhì)量過剩有了明顯降低，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品質(zhì)量的卡邊控制。根據(jù)對比數(shù)據(jù)，2013年同比2012年月平均辛烷值過剩降低了0．07個單位，2014年同比2012年月平均辛烷值過剩降低了0．16個單位，達(dá)到了產(chǎn)品卡邊控制的要求。

4.4 降低操作人員勞動強(qiáng)度

調(diào)和操作人員不再以控制組分調(diào)和量和查看LIMS為主要工作任務(wù)，重點(diǎn)關(guān)注分析儀數(shù)據(jù)和調(diào)和軟件預(yù)估數(shù)值，大大降低了操作人員勞動強(qiáng)度，提高調(diào)和產(chǎn)品的精準(zhǔn)度。

4.5 提高了罐區(qū)運(yùn)行的安全性

自動調(diào)和系統(tǒng)使操作工對儲罐的監(jiān)視和管理更加直觀，單罐調(diào)和設(shè)定有固定的調(diào)和量，提高了罐區(qū)操作的安全性。

5 直接經(jīng)濟(jì)效益

自動調(diào)和投用于2013年開始進(jìn)行比例調(diào)和，2014年自動調(diào)和全面上線運(yùn)行，同比2012年，自動調(diào)和投用后，2013年和2014年汽油自動調(diào)和直接經(jīng)濟(jì)效益1302萬元和2089．5萬元[2]

減少辛烷值過剩效益計(jì)算

6 存在問題和解決措施

6.1 探頭清洗頻繁

探頭采用液體在線插頭，分析儀探頭無副線，清洗探頭必須停止調(diào)和，接油風(fēng)險(xiǎn)大，清洗頻繁。建議將原有分析儀探頭全部更換為在線可插拔式探頭，減少探頭清洗對調(diào)和影響。

6.2 產(chǎn)品儲罐未全部改為調(diào)和噴嘴

噴嘴調(diào)和，節(jié)省循環(huán)時間，減少儲罐罐底沉積和油品分層。目前18臺汽油成品罐，僅有8臺更改為調(diào)和噴嘴，建議后期儲罐清罐時分批整改，提高產(chǎn)品周轉(zhuǎn)。

6.3 分析儀報(bào)警與牌號切換能自動匹配

此問題機(jī)理等同于分析儀模型庫分類，目前分析儀報(bào)警僅設(shè)置了組分和產(chǎn)品的指標(biāo)上下線報(bào)警，由于各牌號指標(biāo)差別較大，為精確指導(dǎo)操作人員對于報(bào)警值的分析判斷，建議后期花費(fèi)精力將分析儀報(bào)警值與分析儀調(diào)和牌號切換自動匹配，以達(dá)到同一種牌號選擇相同牌號的分析儀模型和報(bào)警值。

7 結(jié)語

廣西石化汽油在線調(diào)合系統(tǒng)自投用以來運(yùn)行穩(wěn)定。該系統(tǒng)的成功投用，一方面提高了汽油一次調(diào)和合格率，減少了產(chǎn)品質(zhì)量過剩，為公司帶來了非常顯著的經(jīng)濟(jì)效益，增強(qiáng)了企業(yè)的競爭力；另一方面通過后期技改技措對調(diào)和設(shè)施的改造和完善、操作人員在線調(diào)合系統(tǒng)使用水平的提高、在線分析儀模型庫數(shù)據(jù)的不斷完善，系統(tǒng)投用效果和效益將更為顯著和持久。

[1]王鑫民.近紅外分析技術(shù)在汽油調(diào)合中的應(yīng)用[J].創(chuàng)意與實(shí)踐，2010，(05),56-59.

[2]盧山,韓丹,吳翠巖.汽油在線調(diào)合系統(tǒng)的應(yīng)用及效益分析[J].石油化工設(shè)計(jì)，2007，24(1)，13-26.