汽油在线调合技术探讨

仇军辉 范学英

(兰州石化公司自动化研究院,甘肃兰州 730060)

汽油在线调合技术探讨

仇军辉 范学英

(兰州石化公司自动化研究院,甘肃兰州 730060)

油品调合是炼油厂生产各种石油产品的重要生产工序之一,汽油调合是汽油生产的关键环节。本文首先介绍了炼油企业汽油调合技术的现状,并重点阐述了完整的在线管道调合技术包括的三个部分,最后结合在线调合系统的几个组成部分以及当前我国汽油调合技术的应用现状,提出了几点建议。

汽油 调合 管道调合 近红外

1 引言

作为汽油生产的重要环节，汽油调合一直是业内的研究热点，是生产高标号清洁汽油的主要手段之一。通过对调合过程进行卡边控制和先进的在线质量控制，不但能够将石油炼制过程中产生的低成本低标号汽油最大程度地利用起来，还可以在提高辛烷值的同时，使汽油的各项指标满足国标中的质量和环保要求，生产出低成本、高效益的合格产品，从而实现经济效益和社会效益的最大化。

2 在线管道调合技术

完整的在线管道调合技术包括油品调合模型、油品调合优化技术和在线分析系统三部分。

2.1 油品调合模型

调合模型在调合优化过程中起着重要的作用，因为确定调合配方需要以其为指导，调合生产过程优化、产品质量实时控制等先进技术的实施更需要以它为基础。汽油调合模型主要涉及辛烷值、蒸汽压和馏程；柴油调合模型主要涉及凝点、闪点、十六烷值。

油品调合过程中存在严重的非线性调合效应，这导致调合模型一直是油品调合优化研究的重要基础内容。近年来神经网络、支持向量机和粒子群算法等在调合模型建模方面已取得有效成果，这也成为未来发展的方向。

2.2 油品调合优化技术

(1)调合计划和调度优化。油品调合计划和调度优化的目的是综合考虑油品库存和质量变化、成品运输规划、市场信息、生产限制和产品指标限制等因素，为炼油厂提供多周期的优化调合方案，从而实现在产品性质达标的前提下合理使用组分油资源，使总的利润最大(或成本最小，或总的油品移动次数最少，或产品质量过剩最小)。目前解决该问题最主要的方法是混合整数规划方法。

(2)调合过程在线优化控制。管道调合可以实现计算机控制，能有效地保证成品油的合格率，减少产品的质量过剩，提高炼油厂的效益。通过调合调度优化得到调合方案后，采用在线优化和先进控制技术实施优化调合方案。调合模型的作用是利用调合组分的特性预测调合汽油的特性，它是控制和优化调合过程的基础。为了保证在线优化过程中调合模型的准确度，采用的反馈形式通常是一种“偏差更新”(Bias Update)的结构，它将实际测量得到的调合产品性质和优化器中调合模型预测的结果相比较，其差值被作为一个偏差项添加进调合模型的预测公式中。这样，优化策略可归结为线性规划加偏差更新(LP+Bias Update)，如果采用的是非线性调合模型则采用非线性规划加偏差更新(NLP+Bias Update)的形式。上述方法得到了成功的应用，许多商业调合软件包采用的就是这种结构。

2.3 在线分析系统

在线质量分析是调合工艺的关键技术之一，负责实时测定各调合组分与成品油的性质，通常采用在线近红外分析系统。近红外光谱分析技术具有分析速度快、多参数同时测量、重复性好、成本低、用量少、不损耗样品和维护方便等优点。目前该技术已应用于炼化企业汽油调合中，并取得了较好的效果。

近红外光谱分析在汽油调合领域中的应用，其主要方法是通过近红外分析仪，利用汽油在近红外谱区所吸收的光谱含有的组成和性质的大量信息，在汽油辛烷值等关键性指标与特征光谱之间建立相关的数学模型，并利用该模型对未知样品进行预测分析。最后将分析结果提供给汽油调合的实时优化控制系统，来优化控制调合过程。

3 对在线调合系统的建议

结合在线调合系统的几个组成部分以及当前我国汽油调合技术的应用现状，提出以下几点建议。

3.1 组分油生产工艺

调合油品质量的高低最终取决于各调合组分油的品质，如果各组分油无法达到质量和环保控制指标，那么调合难度就会很大。东南沿海炼厂，尤其是中石化炼厂的装置加工水平比较高，组分好，可以调高等级的汽油。这也是南方地区汽油升级比我们快的原因。所以建议企业在炼油工艺方面进一步采用先进生产工艺，比如有的企业，由于进口原油渠道不固定，原油调合比例多变，硫含量高，加工难度很大。但是企业配置有蜡油加氢，渣油加氢，还有高压吸附脱硫等装置，这样可以把组分油硫含量降得比较低，能保证成品油的调合品质。

3.2 在线调合系统

考虑到未来汽油质量升级以及汽油牌号的增加，建议汽油在线调合系统增加调合头。国IV汽油硫含量不高于50ppm的规定，建议汽油在线调合系统安装多通道硫含量分析仪，并增加循环泵，并在入泵线碰接所有添加剂的加剂线，以实现在线调合系统异常或改造期间的加剂循环功能。

根据近几年汽油调合组分量、参照未来汽油调合的发展设计组分输转泵的型号、排量。基本原则是大输转组分泵一用一备、小输转组分泵两用一备、相近输转量组分泵共用一备。机泵增加循环阀系统，用循环阀控制出口压力和流量。将机泵信息引入在线调合DCS，根据调合情况控制各组分瞬时输出量。

如果投资允许，建议安装质量流量计替换现在的涡街流量计，以提高控制精度。

3.3 在线调合软件及配套仪表

目前各企业采用的调合软件虽然名称各异，使用方法略有不同，但是主要功能都包含调合比例控制、调合优化控制、配方管理、罐存信息管理等内容，都能够满足现场调合的需要[8]。国内公司自主开发的软件包会有一些定制开发的相关应用程序，这样便于现场操作人员学习和掌握，而且现场售后服务比较及时。在线调合系统现场仪表维护和软件更新要能跟上产品升级换代的步伐。不能出现维护人员不懂维护、出现问题不能及时修复、产品组分调整而软件更新滞后造成在线调合系统停用、不准确的情况，影响公司生产正常运行。在线调合系统设计施工时需要与仪表、机械维护单位彻底沟通，确保建成后系统的仪表、设备能正常运行，实现效益最大化。

4 结语

汽油调合是汽油生产的关键环节。管道调合可以实现计算机控制，能有效地保证成品油的合格率，减少产品的质量过剩。在线质量分析是调合工艺的关键技术之一，负责实时测定各调合组分与成品油的性质，结合我国汽油调合技术的应用现状，建议从组分油生产工艺、在线调合系统、以及在线调合软件及配套仪表等方面进行改进，推动技术进步，提高经济效益。