93號車用汽油調(diào)合硫含量卡邊控制預測模型的建立

梁成龍 黃瑋瑋(中國石油集團蘭州石化分公司油品儲運廠油品調(diào)合車間，甘肅 蘭州 730060)

93號車用汽油調(diào)合硫含量卡邊控制預測模型的建立

梁成龍 黃瑋瑋(中國石油集團蘭州石化分公司油品儲運廠油品調(diào)合車間，甘肅 蘭州 730060)

隨著社會的不斷發(fā)展進步，燃料清潔化的概念正在逐步深入人心，人們對環(huán)境的保護也越來越重視，對汽油中硫含量的限制也越來越嚴格。

汽油調(diào)合；硫含量；卡邊控制；93號車用汽油

1 調(diào)合背景

油品儲運廠現(xiàn)在所采用的是在線控制比例和罐式循環(huán)相結合的調(diào)合方式，主要生產(chǎn)93號、97號、98號三種牌號的車用汽油，為有效利用現(xiàn)有的組份，提高一次調(diào)合的合格率，增加高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)出，達到國V質(zhì)量標準中硫含量指標小于等于10ppm的要求，本文以93號車用汽油的調(diào)合生產(chǎn)過程作為研究對象，建立93號車用汽油硫含量的預測模型，力求探索車用汽油調(diào)合硫含量卡邊生產(chǎn)的規(guī)律。

2 現(xiàn)狀分析

根據(jù)2016年1至4月份的調(diào)合情況統(tǒng)計可知，93號車用汽油的調(diào)合中，硫含量較高的組份有加氫汽油、催化汽油、醚化汽油以及車用生成油；其次，自3月中下旬開始，催化汽油開始大量摻與該廠93號車用汽油的調(diào)合，但催化汽油的硫含量數(shù)值偏高且不穩(wěn)定，容易造成成品油硫含量數(shù)值的大幅度波動，也會造成一次調(diào)合合格率降低、調(diào)合成本增加等問題。

3 解決方案

3.1 機理分析

因目前無法對各種調(diào)合組份的硫含量進行實時檢測，因此，本文采用軟測量的基本思想，即把自動控制與生產(chǎn)工藝過程有機結合起來，對于一些難于測量或者暫時不能測量的重要變量（稱之為主導變量），這里即為成品硫含量，選擇另外一些容易測量的變量（稱之為輔助變量），即調(diào)合組份C5、MTBE、乙苯、二甲苯、加氫汽油、車用異辛烷、重芳烴、甲苯、醚化汽油以及催化汽油的摻調(diào)比例等可知值，通過構成某種數(shù)學關系來對其進行推斷和估計。

3.2 數(shù)據(jù)采集和處理

3.2.1 數(shù)據(jù)采集和剔除

統(tǒng)計3月中下旬催化汽油開始大量摻調(diào)至4月底的93號車用汽油組份的調(diào)合數(shù)據(jù)，即輔助變量的測量數(shù)據(jù)，以及93號車用汽油成品罐的檢驗分析數(shù)據(jù)，即主導變量的測量數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，根據(jù)拉依達準則，剔除數(shù)據(jù)組中偏差大于3σ的數(shù)值以及異常數(shù)據(jù)，最終得到有效數(shù)據(jù)群86組。

3.2.2 建立測量模型

通過對2016年1至4月份的各組份調(diào)合比例和成品硫含量的分析可知，成品的硫含量的值是由組份的硫含量值以某種特定的比例經(jīng)過線性疊加所得到的，因此，假設有因變量Y和m個自變量X1，X2，…，Xm，建立一個從m個不相關變量Xi到估計量Y的線性映射：

其中，Y——硫含量值；X1——C5調(diào)合比；

X2——MTBE調(diào)合比；

X3——乙苯調(diào)合比；

X4——二甲苯調(diào)合比

X5——加氫汽油調(diào)合比；

X6——車用異辛烷調(diào)合比；

X7——重芳烴調(diào)合比；

X8——甲苯調(diào)合比；

X9——醚化汽油調(diào)合比；

X10——催化汽油調(diào)合比。

用矩陣可以表示為：

其中，X=[X1，X2，…，Xm]即為n×m維過程輸入數(shù)據(jù)，即摻調(diào)組份的比例數(shù)據(jù)矩陣（n——統(tǒng)計次數(shù)；m——自變量數(shù)）；

Y=[y1，y2，…，yn]T即為n×1維的過程輸出數(shù)據(jù)，即硫含量的檢驗值數(shù)據(jù)矩陣；

A-[A1，A2，…，Am]即為m×1維系數(shù)矩陣。

求解系數(shù)矩陣，計算可得，

因此，可以得到最終的硫含量線性模型為：

4 模型檢驗

為了校驗上述模型的準確程度和可運行程度，本文將該廠5月93號車用汽油的成品硫含量的測量值與通過模型計算出的預測值進行了對比，可得兩者之間偏差平均數(shù)為1.68，相對較小，因此，排除測量時的人為檢驗誤差以及調(diào)合時組份比例控制誤差，該模型在汽油調(diào)合時對硫含量值的預測上具有一定的可行性。

5 結語

第一，該預測模型對93號車用汽油的調(diào)合具有一定的指導意義；通過對硫含量的預測，可以在開始調(diào)合之前對各調(diào)合組份的所占比例進行更精確化的范圍規(guī)定，在一定程度上避免了因為經(jīng)驗主義而造成的調(diào)合成品硫含量值富余過大，從而能提高了一次調(diào)合的合格率。

第二，該模型也為其余牌號的車用汽油，如97號、98號車用汽油調(diào)合的硫含量的卡邊控制提供了相應的借鑒方法，同時，該模型的建立過程，也為其余汽油調(diào)合的生產(chǎn)模型，如辛烷值模型等的建立提供了一定的思路與方法。

[1]李建雄.基于DCS控制的汽油在線管道優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)的研究與實現(xiàn)，2006.

[2]鄭衛(wèi)東.基于精益生產(chǎn)的汽油在線調(diào)合優(yōu)化系統(tǒng)研究，2009.

[3]王妍，朱文娟，李建雄.蘭州石化汽油在線管道調(diào)合的應用.甘肅科技，2009.

[4]馮作文，李葉.蘭州石化自主開發(fā)汽油在線優(yōu)化調(diào)合技術.中國石油報，2009.

梁成龍（1978-）男，漢族，甘肅定西人，工程師，主要從事石油煉制工作.

汽油調(diào)合作為汽油生產(chǎn)過程中的最后一環(huán)，將直接影響到汽油產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何控制好汽油調(diào)合時各組份的比例，做到調(diào)合過程硫含量質(zhì)量指標的卡邊生產(chǎn)，是保證高附加值汽油產(chǎn)品有效產(chǎn)出的基本前提。