汽油在线质量调和可行性分析

投产几年来效果 良好。 该分析仪包括马达机、 标准样系统、 快速采样
３２ 汽油在线质ｆ测，方案的选择 ． 根据以上分析和节省投资的要求， 本文选用 近红外分析仪和马达机各一台， 由近红外分析仪
测定组分油和成品油各项质量参数， 其辛烷值数 值由马达机校对。此方案投资适中， 能够完成生 产所要求的所有参数的测定， 缺点是需要一定的 后期校正工作。
品是进人成品油罐还是返回不合格油品罐以便重
新调和。
汽油在线质量调和的原则控制流程见图 ２ ０ 由于烷基化装置未开工， 烷基化油现阶段无 法作为汽油组分之一。烷基化油调人汽油中可以 起到提高辛烷值、 降低烯烃和芳烃含量、 提高氧含 量的作用。随着世界燃料规范 ＨＩ Ｍ类汽油标准 执行 日 期的临近， 燕山炼油厂将适时启动烷基化 装置， 故本文提出的原则流程中预留了烷基化油
５ ０ ｘ ０ ０ ０ ０ ＝ ０ ０ ６ ３ ５ ０ ｘ ０ ０ ０ ０ ＝１ ０ ０ ２
５ ０ ｘ ＝１ ０ ０ ０ ０ ２ ０ ０
各组分油和添加剂按一定比例同时送人油品总管 ３ ０ ｘ ＝１ ０ ０ ０ ０ ６ ８ ０ 内， 经过管道静态混合器使油品充分混合均匀， 以 ３ ０ ｘ ＝ ０ ０ ０ ２ ６ ０ ０ 达到调和目的。在各组分油支线上设有数据采集 ２ ０ ｘ ＝ ０ ０ ０ ２ ４ ０ ０ 点， 由近红外分析仪对在线采集的数据进行实时 １ ０ ｘ ＝ ０ ０ ０ ２ ２ ０ ０ ２＃ ３ ２ 一２ ＃ ５０ ００ 分析， 并将各组分油的辛烷值、 密度等数据送往 ３＃ ０ 总容积 ＤＳ Ｃ 系统，Ｃ 系统根据实时数据及相关质量控 ＤＳ 制程序进行计算以得出最佳调和方案， 并控制各 作 者 简 介 组分油和添加剂支线上的调节阀， 控制组分油及 张 ， 工程师，９９ １８ 年毕业于石油大学机械系石油储运专业， 添加剂的加入量， 使油品质量稳定并尽量减少辛 １ ０ ９８ ９ 一１９ 年从事储运工程设计工作， ９ 现从事设计管理工作。 烷值冗余， 提高经济效益。
稳定， 在添加剂管线上可不设质量数据采集点， 只 设流量控制点。在五条组分油管线上分别设质量
石化技术 ２０ 年第 ８ ０１ 卷第 １ 期
数据采集点和流量控制点， 质量数据送人近红外 分析仪进行分析并经马达机校正辛烷值后将分析 结果送人 Ｄ Ｓ系统计算机， Ｃ 由计算机根据油品质 量控制模型进行计算并根据计算结果通过流量控 制阀控制组分油流量。各组分油流经总管可进人 两成品油管线上的静态混合器， 经充分混合后 ， 其 质量数据被送人近红外分析仪分析并经马达机校 正辛烷值， 辛烷值数据再被送人 Ｄ Ｓ系统计算 Ｃ 机，Ｃ Ｄ Ｓ系统根据油品质量是否合格 自动决定油
控 制 系 统
声些 登矍 些 赓笠」｛ 垦
马达辛烷值仪表及近红外仪 ｝ ｝气 动 调 节 阀
汽油辛烷值、 密度、 蒸汽压等） 和多个物流；） ｂ测量 范围不受限制， 响应时间短， 一般在十几秒之内， 便于过程控制；） ｃ设备相对简单， 易于维修；） ｄ分 析仪可离开现场， 不采样， 不处理样品；） ｅ价格相
冗余， 降低产品成： 汽油 在线质，调和
燕山炼油厂汽油调和工艺现仍为罐一罐调 已有三十余年历史。此种工艺的缺点主要有： 重芳烃以及来自 化工系统的ｑ 和ｑ、 Ｔ Ｅ等。 和， ＭＢ （） １成品汽油质量波动较大， 辛烷值平均超标 ０ ５ ． ２０ 年汽油产量为 １６ ｋ，０ １ ００ ４２ ２０ 年预计为 １３ ｔ ６０ ．， ．， ｋ（ １。汽油产品现有五个牌号， ｔ 见表 ） 分别为ｇ＃ 一１５抗爆指数平均超标 ０５造成较大质量浪 ｏ 经济效益损失较大；２调和时间长， （） 物耗高， 普 油、 ＃ 通汽 ９ 新标准汽油、 ＃ ０ ９ 普通汽油、 ＃ ３ ９ 新 费， ３ 劳动强度大； ） （ 化验分析工作量大；４ 占用组分 ３ （） 标准汽油、７ 新标准汽油。燕山炼油厂现有汽 ９＃ 罐多， 使成品油罐容相对减少。根据石化企业储 油储罐总容积 ８００ （ ２ ， ５０ 衬 见表 ）汽油调和工艺 运系统罐区设计规范， 成品汽油储存时间应以 １ ５ 为罐一罐调和， 需占用大量组分油罐， 汽油产量与 天为宜， 而燕山炼油厂成品汽油储存时间只有 ６ 组分、 成品库容之间的矛盾十分突出。 － ７ 在无法建设新 表 １ 燕山炼油厂汽油产ｆ ｋ 天。随着汽油产量逐年上升， ｔ 的成品油罐区的情况下， 成品汽油出厂量与汽油 年 份 １９ ９９年 ２０ ００年 ２０ 年（ ０１ 预计）
号增多与汽油罐容紧张的矛盾。
仪有一套自 我校正系统， 定时自 动校正；） 。不受油
品组成变化影响， 外界干扰因素小；） ｄ维修及操作 简单；） ｅ无测试期， 安装完毕即可投用；） ｆ其缺点
为费用较高， 且只能测辛烷值。 （） ２近红外分析仪
近红外光谱分析仪的原理是利用不同油品的 各官能团（ 如烷烃、 烯烃、 芳香烃） 对近红外光波
（） 视平稳操作。 ４能够实 ４２ 优化模型 ． （） １质量调和的目 标函数 Ｍ Ｘ Ｓ） 一ｌ Ｔｘ做 ） Ａ （１ ＝ＪｘＷ （ ｉ 式中：１ 成品汽油利润； Ｓ—
Ｊ — 成品汽油价格；
Ｋ（Ｏ ＝凡‘ Ｋ （ Ｏ ｘ ｉ Ｎ） ； Ｒ Ｎ） ｘ Ｒ ｍ Ｋ（ Ｎ） ＝ Ｎ） ｉ ＭＯ ＝劲、 Ｋ （ ｘ ＭＯ ｘ ｍ 式中： Ｒ Ｎ） Ｋ（ Ｏ — 成品汽油研究法 目标辛烷
ｉ ｉ 组分油价格； — ＷＺ 组分油流量； — Ｗ— 组分油总流量（ ＝， ） Ｗ Ｚ ｏ 礁
此目 标函数的意义是使成品汽油的利润达最 大值。一般情况下， 汽油的生产成本与辛烷值成 正比。所以上述 目标函数的意义可理解为在调和 成品汽油的过程中， 在满足成品汽油质量标准的 情况下， 多用低辛烷值组分， 少用高辛烷值组分。 （） ２质量一辛烷值约束
３ 汽油在线质，调和方案的选定
汽油在线质量调和系统主要包括数据采集、 数据处理和优化控制三个部分， 其系统构成简图
见图 ｔ ｏ
优化调和模型
（ ８０ｍ－２０ｎ 不同波长吸收强度的不 波长 ０ｎ － ０ｍ） ５ 同， 对光谱进行计算机分析， 得到油品的辛烷值数
据。近红外分析仪系统包括分析仪本身、 采样器、 控制系统、 安全系统等。这种仪表系统相对于传 统的发动机法 的现场采集仪表系统有如下优点 ： ａ测定数据较快， ） 且可同时测定多种油品性质（ 如
组分管线 。
图 ２ 汽油在线质ｔ调和原则流程
４ 汽油在线质ｆ调和的优化控制模型
４１ 优化控制模型的主要任务 ． （） １控制调和产品的辛烷值满足目 标辛烷值 的同时使冗余辛烷值减少到最低；
（） ２调和过程中能够进行组分优化， 尽量多用 低辛烷值组分， 节省高辛烷值组分， 以降低成本； （） ３产品辛烷值必需能够满足相应质量要求， 各组分油的用量 比例必须满足相关产品的配方要 求；
９＃ ０ 普通
２００ ０． ３００ ６． ２００ ０．
８００ ４ ．
９＃ ０ 新标准 ９＃ ３ 普通 ９＃ ３ 新标准 ９＃ ７ 新标准
２ ６４ ２ ．
４ ３． ０ ２
１９ ９ ５．
４４６ ８ ．
罐容之间的矛盾 日趋尖锐。 鉴于此， 改燕山炼油厂汽油罐一罐调和工艺 为在线质量调和工艺， 极为迫切。
， 急量
１４ ． ２２７
８ ２． ２ ３
１９ 年， ９９ 中国石油化工股份有限公司燕山分 公司炼油厂共加工原油 ６５ ． ｔ生产汽油 ６３ ５ ， ｋ １４． ｋ， ２２７ 汽油组分主要有催化汽油、 ｔ 重整汽油、
１ 燕山炼油厂汽油调和的现状
１６ ． ４２ ０ ５３０ ５ ．
１３ ． ６００
目 燕山炼油厂汽油产品以９＃ ３ 新 前， ０ 和９＃ 标准汽油为主， 长远来看， ＃ ９ 汽油产量将有所减 ０
少， ＃ ９＃ ９ 及 ７ 汽油产量将有所上升。燕山炼油 ３ 厂汽油调和组分主要有催化汽油、 重整汽油、 ｑ 和马， Ｂ ＭＴ Ｅ及添加剂等（ 将来还可能有烷基化
油） 。故汽油在线质量调和可由五条组分油管线、
｛ １２ ） ｝ ３ １ ７（ ．普 ８ ．
｝介 质 ｝
成品油
｝
谁
３ ０ ０．
２ 汽油在线质ｆ调和的技术特点
汽油在线质量调和工艺是近十多年来发展较 快的新的油品调和工艺。其核心是数据采集、 数
据处理和实时控制。其调和过程可以描述为 ： 将
表 ２ 燕山炼油厂汽油储雄容积
罐 号 ２＃ ９ ４ 一２ ＃
组分及成品油管线 ｝
！ 控制组分流量调和成品油
图 １ 汽油在线质Ａ调和系统示意
由图 １ 在线调和工艺最为关键的是在 可见，
线仪表的选择及控制方案的确定。
３１ 在线质，仪表的选择 ． 目前在线质量测量仪表主要有马达辛烷值分 析仪 （ Ｄ Ｌ Ａ Ｙ Ｅ 和近 红 外 分析 仪 ＭＯ Ｅ Ａ Ｌ Ｚ Ｒ） Ｎ （ Ｅ ＲＩＦ Ａ Ｅ ） Ｎ Ａ Ｎ Ｒ Ｒ Ｄ 两种。 （） １马达辛烷值分析仪 该分析仪利用马达机配上相应的设备和软件 直接测出油品的辛烷值（ 马达法和研究法均可） 。 马达分析仪在工业生产上最早应用于美国， 其后 应用于欧洲， 已有十几年历史。亚洲 １９ 年以后 ９２ 应用此项技术。镇海炼油厂也采用了该分析仪，
７５ 一７６ １＃ １＃ ３＃ ６ １ 一３ ＃ ８＃ ４ ３ 一８ ＃ ２＃ １ ０ 一２ ＃
８＃ ６ ５ 一８＃
成品油 成品油 成品油 成品油 组分油 组分油 组分油
张雷 ． 山炼油厂汽油在线质量调和可行性分析 燕
汽油在线质量调和的主要优点：１各组分油 （） 能够最合理地使用， 即尽量少用高辛烷值组分， 以 降低成本， 提高经济效益；２可以利用节省下来 （） 的高辛烷值组分多生产高标号汽油；３减少中间 （） 分析过程， 节省人力、 物力， 降低能耗、 物耗； ） （减 ４ 少调和时间， 尽量少用或不用组分油罐， 使有限的 汽油罐容发挥更大的作用， 缓解汽油产量上升、 牌
对便宜， 一般少于 ４ 万美元。 ０ 该系统有如下缺点 ： 近红外光谱分析仪是一 种分析仪表。对每一种组分事先需提供有足够代 表性的样品（ 不少于 ５ 个）作出由发动机法所得 ０ ， 到的辛烷值和同一种油品光谱吸收特性之间的回 归方程， 并作出校验公式。故此种分析仪需要一 段时间校验方可投人实用， 国外一般需一年时间。 当组分性质变化较大或管线中组分变化时， 还必 须重新作出回归方程和校验公式。另外， 此系统 的测定结果也没有发动机法准确。