汽油优化调合论文（共7篇）
汽油优化调合论文 篇1
随着国家对车用汽油质量指标的要求越来越重视,除了辛烷值之外,对烯烃、芳烃及氧含量等都有严格的限制。汽油调合优化是利用多种组分汽油,按照适当的比例进行混合,在满足车用汽油指标的条件下,调合出利润最大的高品质汽油[1]。近年来,国内外众多科研机构对汽油调合优化进行了深入的研究,建立了多种汽油调合辛烷值模型,并提出了多种优化求解算法。
对于汽油调合辛烷值模型,学者们已经提出了一些典型的建模方法。Zahed A H等基于实验方法来预测调合汽油辛烷值[2],此方法需要已知各组分油的辛烷值、流量,模型中参数需要通过实验数据进行回归分析得到; 李信等提出一种基于最小二乘支持向量机的方法对辛烷值进行预测建模[3]; 张希发等通过确定汽油辛烷值与烃族组成的定量关系来建立汽油调合模型[4]。对于调合优化问题,黄彩凤等采用机会约束规划进行求解[5],将优化问题中带不确定参数的约束以概率形式加以表示,从而将随机规划问题转化为相应的确定性规划问题进行求解。袁奇等将全局群搜索优化算法运用到汽油调合上[6],提高了优化过程的收敛速度和性能。Mendez C A等将汽油调合混合整数非线性规划问题转化为一系列的混合整数线性规划问题进行求解[7],以获得最优的组分油流量。
笔者将汽油调合过程分解为若干个短周期,在每一个短周期内用线性化模型来近似描述调合汽油辛烷值等质量指标,并基于该线性化模型,采用常规的线性规划算法以获得调合过程中的最优组分油流量比。在此基础上,针对汽油调合优化过程进行了较为深入的仿真实验研究,并就在线分析仪测量误差及原料价格发生变动等情况对动态优化过程的影响进行了分析。
1 汽油管道自动调合系统结构①
某炼油厂汽油管道调合工艺采用5 种组分油,分别为催化汽油、重整汽油、MTBE、石脑油和非芳,将它们按照一定的比例混合,可同时生产出符合国IV标准的93#、97#汽油或者国V标准的92#、95#汽油。组分油中的催化汽油、重整汽油和非芳均直接来自于各自相应的生产装置,无中间缓冲罐,同时流经一个管道,其进料全部参与调合。为方便对调合过程进行描述,以93#汽油为例,将此管道输送混合油等价为催化汽油,由此简化后的汽油调合系统如图1 所示。其中催化汽油为主组分油,低辛烷值的石脑油和高辛烷值的MTBE作为辅助组分油,其进料流量r2和r3按照一定的比例参与调合。将3 种组分油同时输入管道混合器,最终目标是在生产出质量指标合格的93#汽油的前提下,使调合利润达到最大化。流量的调节回路由流量变送器FT、流量控制器FC和控制阀组成,流量控制器设定值由比值控制器提供。比值控制器的输入为石脑油、MTBE与催化汽油流量比值的最优值u2*、u3*,输出为石脑油流量设定值( F2sp) 和MTBE流量设定值( F3sp) 。优化控制器依据当前产品质量与卡边值之间的偏差,实时计算最优流量比u2*和u3*,以生产出质量合格的调合汽油,并使调合利润最大化。
2 汽油在线调合优化问题的数学描述
汽油调合过程的优化目标是在满足调合汽油各项质量指标要求的前提下,使调合利润最大化,其目标函数可表示为:
式中c1、c2和c3———催化汽油、石脑油和MTBE的成本价格,元/吨;
cp———成品汽油的市场销售价格,元/吨;
r1、r2和r3———催化汽油、石脑油和MTBE的流量,m3/h。
由于c1、c2、c3和cp短期内保持不变,单位催化汽油所得的最大调合利润J为:
其中,u2为石脑油与催化汽油的流量比值,; u3为MTBE与催化汽油的流量比值,。
笔者假设催化汽油和石脑油的氧含量为0,MTBE中的芳烃含量为0。因而,质量指标约束可表示为:
其中,x11、x12、x13分别为催化汽油、石脑油和MTBE的辛烷值; x21、x22分别为催化汽油、石脑油的芳烃含量,% ; x33为MTBE的氧含量,% ; y1、y1min分别为调合汽油的辛烷值及其目标控制下限; y2、y2max分别为调合汽油的芳烃含量及其目标含量的上限,% ; y3、y3max分别为调合汽油的氧含量及其目标含量的上限,% 。
流量比值和流量比值变化量约束可表示为:
其中,u2max为石脑油与催化汽油流量比值控制上限; u3max为MTBE与催化汽油流量比值控制上限; Δu2max、Δu3max分别为石脑油、MTBE与催化汽油流量比值变化量上限。
3 调合模型的建立和问题求解
为了求解上述优化问题,需先建立调合汽油3种质量指标与组分油的质量指标和流量比值之间所对应的函数关系。
3.1调合模型的建立
调合汽油的芳烃含量和氧含量与组分油的质量指标和流量比值之间满足线性可加,即:
辛烷值的调合具有非线性效应,预测调合辛烷值的模型主要有Ethyl-70 模型、交互模型及神经网络模型等。其中交互模型[8]是很早就由Morris W E等提出且之后不断进行改进的经典模型,其曲线如图2 所示。
因为在汽油调合过程中,催化汽油为主组分油( 70% 以上) ,由图2 直线b可近似得到调合汽油辛烷值:
把上述情况推广应用到3 种组分油的混合过程中,同理可得调合汽油的辛烷值:
也即:
其中,z1、z2和z3分别为催化汽油、石脑油和MTBE的流量体积分数(%),;x12*和x13*分别为石脑油和MTBE的表观辛烷值。
3.2问题求解
通过在线分析仪可实时检测出该时刻调合汽油的辛烷值、芳烃含量和氧含量yim( k) ( i = 1,2,3) ,相互间满足以下关系:
若在下一时刻ui( k) ( i = 2,3) 变化为ui( k +1) ,假设各组分油的质量指标仅在一定范围内缓慢波动,则有:
以辛烷值为例,k + 1 时刻调合汽油的各项质量指标y1( k + 1) 可近似为:
在k + 1 时刻,调合汽油质量指标应满足约束,可得:
结合式( 12) 、( 15) 和( 16) 可得:
同理,对芳烃含量和氧含量的约束条件可转化为:
由式( 17) ~ ( 19) 可知,为求解上述约束条件,除调合汽油外,还需要利用在线分析仪对石脑油与MTBE的质量指标进行实时检测,以计算下一周期调合汽油的质量指标。
将上述各式化简后,短周期内的汽油调合优化问题可近似为:
也可转化为求解形如的线性规划问题。
4仿真研究
通过Matlab软件中的Simulink平台搭建汽油调合优化仿真模型,仿真结构框图如图3 所示。
调合过程对象模型以状态变量u2(k)和u3(k)为输入,得到当前时刻所对应的调合汽油辛烷值y1、芳烃含量y2和氧含量y3,受汽油组分管道混合过程及在线分析仪表测量特性等方面的影响,调合过程具有一定的纯滞后和一阶惯性特性,因而调合汽油在线分析仪所测得的yim可表示为,其中T、τ分别表示惯性时间和纯滞后时间。将调合汽油指标的测量值反馈输入到优化控制器,并将石脑油与MTBE的质量指标测量值一并作为输入,根据第3节所讨论的问题求解方法,求出流量比值变化量Δu2和Δu3,进而可得到下一时刻的流量比u2(k+1)和u3(k+1)。再将其作为调合过程对象模型的输入,重复上述过程,直到仿真过程结束。
4. 1 动态优化过程实验
对于单位催化汽油进料,假设初始的石脑油流量和MTBE流量均为0。设催化汽油、石脑油和MTBE研究法辛烷值的初始值分别为92、65 和115,初始芳烃含量分别为30% 、10% 和0% ,初始氧含量分别为0% 、0% 和18% 。研究法辛烷值的目标设定值为93. 2,芳烃含量不大于40% ,氧含量不大于2. 7% 。另外,假设93#成品油的价格为每吨8 000 元,催化汽油的价格为每吨7 300 元,石脑油的价格为每吨7 000 元,MTBE的价格为每吨8 300 元。动态环节中惯性时间常数T = 2min,滞后时间 τ = 5min。
动态优化过程如图4 所示,其中图4b为石脑油流量比值的变化曲线,图4c为MTBE的流量比值变化曲线,所对应的单位催化汽油的调合利润变化曲线如图4d所示。
在0 ~ 200min时间段,3 种组分油质量指标均无变化。初始状态下,调合汽油的辛烷值为92. 0,低于设定值,因此高辛烷值MTBE的加入比率应多于石脑油,又受到调合汽油氧含量的限制,MTBE的加入比率应该适量。在200min处,不可测的催化汽油质量指标发生了阶跃变化,其辛烷值由92. 0 变化到91. 0,此时调合汽油的对应辛烷值下降。为使辛烷值回到设定值,系统自动减少石脑油的加入量,同时,为了避免氧含量超标,MTBE的加入量也随之下降。在300min处为石脑油的辛烷值由65 阶跃变化到67,其芳烃含量由10% 阶跃变化到15% 。
4. 2 在线分析仪表测量误差对优化结果的影响
在线分析仪监控整个调合过程成品油的辛烷值、芳烃含量及氧含量等质量指标的变化,将所测的质量指标作为反馈输入至优化控制器,从而实现组分流量比值的在线调整。以辛烷值为例,若在线分析仪存在测量误差,比实际值偏大0. 1 个辛烷值。重复4. 1 节的实验,可得到调合汽油辛烷值动态优化曲线如图5 实线所示。可以看出,动态过程稳定后的实际辛烷值比设定值偏小0. 1,可见结合在线分析技术的汽油调合优化对分析仪表的精度有较高的要求。
4. 3 原料市场价格变动对动态优化过程的影响
假设在下一个批次调合前,MTBE的价格从原来的每吨8 300 元变为每吨9 300 元,按照4. 1中的实验方法重新进行实验。实验结果如图6 所示,其中图6b为石脑油流量比值变化曲线,图6c为MTBE的流量比值变化曲线,图6d为所得调合利润变化曲线。
由图6 可见,当原油的市场价格发生变动时,汽油调合动态优化过程也会相应的发生变化。
5 结束语
将汽油调合过程分解成若干个短周期,对每一段短周期内汽油辛烷值等质量指标进行线性化处理,提出了一种新的汽油调合过程动态优化控制方法。仿真实验结果表明,在分析仪测量精度达到要求的前提下,可以实现组分油流量比值自动调整优化,从而使成品油的质量指标卡边,并得到最大的调合利润。即使在组分油的质量指标和原料价格发生变动的情况下,优化控制器仍能够进行快速有效的优化控制。笔者所采用的模型结构简单,同时优化算法采用常用的线性规划,该方法可广泛应用于炼油生产与调合过程。
摘要：针对现有的调合模型复杂且参数难以获取、优化算法繁琐的缺陷,引入动态优化思想,将汽油调合优化过程分解成若干个短周期,对每一段短周期内汽油辛烷值等质量指标进行线性化处理,建立了一种汽油调合线性动态模型。结合实际工艺背景,对汽油调合优化目标函数和约束条件进行了数学描述,并将其转换成简单的线性规划问题。与此同时,运用在线分析技术获取调合过程当前工况下的调合汽油和组分油的质量指标,用于实时更新优化模型。仿真结果表明:基于线性化模型的汽油调合过程动态优化方案在在线分析仪精度达到要求的情况下,能很快、精确地跟踪质量指标目标设定值,实现调合汽油质量指标的卡边控制,并提高调合利润。
关键词：汽油调合,实时优化,在线分析
参考文献
[1]Li J,Karimi I A,Sarinivasan R.Recipe Determination and Scheduling of Gasoline Blending Operations[J].AICHE Journal,2010,56(2):441~465.
[2]Zahed A H,Mullah S A,Bashir M D,et al.Predict Octane Number for Gasoline Blends[J].Hydrocarbon Processing,1993,(5):85~87.
[3]李信,李少远,黄彩凤.最小二乘支持向量机在汽油调合建模中的应用研究[J].化工自动化及仪表,2006,33(3):14~16.
[4]张希发,任连岭,刘长法,等.基于烃族组成的汽油调合优化模型研究[J].石油炼制与化工,2012,43(6):93~97.
[5]黄彩凤,李信,李少远.基于Ethyl RT-70模型的汽油调合优化[J].控制工程,2007,14(3):256~259.
[6]袁奇,程辉,钟伟民,等.全局群搜索优化算法及其在汽油调合中的应用[J].化工学报,2013,64(12):4427~4433.
[7]Mendez C A,Grossmam I E,Harjunkoski I,et al.A Simultaneous Optimization Approach for Off-line Blending and Scheduling of Oil-refinery Operations[J].Comp Chem Eng,2006,30(4):614~634.
[8]Morris W E,Smith W E,Snee R D.Interaction Blending Equations Enhance Reformulated Gasoline Profitability[J].Oil&Gas Journal,1994,30(3):54~58.
汽油优化调合论文 篇2
油品自动优化调合技术是成品油生产中的关键技术，多年来我国在该领域的研究和应用还处于空白。目前，国内企业多采用人工调合的方法，很难一次生产出合格汽油，增加了重调率，造成了人力、资源与能耗的大量浪费。
“汽油油品在线优化调合”技术由中科院自动化所李泽飞研究员带领的科研团队，历时5年研制成功。该技术结合我国炼油企业生产现状，对汽油自动调合操作所涉及的调合规则、生产计划、调合排产、在线优化调合、控制等一系列关键技术进行研究，提出了适合我国国情的汽油自动调合整体解决方案，突破了油品性能指标精确控制这一关键技术，实现了一次调合成功率100%，抗爆指数质量过剩小于0.1个单位，彻底改变了石油石化企业油品调合的技术手段，使汽油生产环节实现效益最大化。
专家表示，这项技术的实施，彻底改变和消除了人工调合的缺陷和弊端，进一步提高了成品油产品的科技含量和炼油企业的竞争能力。同时，无论从功能上还是从操作上，该系统都达到了国外同类产品的技术水平，打破了欧美国家的技术垄断，增强了我国石油石化行业在国际市场上的综合竞争力。
据了解，目前这项技术已在中石油、中石化重点企业得到应用，在大庆石化分公司成功实施并投入运行后，年调合汽油120万吨，为企业实现了每年2000万元的直接经济效益。
汽油优化调合论文 篇3
油品在线调合系统在世界上始于20世纪80年代, 80年代末和90年代初在全球各大炼油厂大规模实施, 并取得了很大的投资回报率, 其效益主要来自减少质量过剩, 更多地使用低成本组分油, 降低库存, 减少成品库容, 避免操作事故等方面。经过十几年不断完善, 汽油在线调合技术已经非常成熟, 在国内也逐渐得到成功应用。
近年来, 随着调合组分的种类增多 (催化汽油、MTBE、甲苯等多种汽油调合组分) , 以及汽油调合产品需要控制指标的增多 (包括RON、MON、烯烃、芳烃、苯等组分的含量) , 特别是更加苛刻的产品质量控制要求, 都使得汽油调合过程更为复杂和困难, 也对调合方案的准确制定及调合过程的自动控制提出了更高要求。兰州石化分公司原有的调合调度和计量的操作方式已不能满足未来汽油的生产控制要求, 与采用新工艺、新技术的生产装置相比, 目前的汽油调合手段已经在一定程度上制约了兰州石化分公司汽油产品的生产。通过实施汽油在线调合系统项目, 一方面可以减少质量过剩, 降低生产成本, 提高调合成功率和缩短调合周期;另一方面, 可以满足产品环保和出口要求。因而, 为了能够及时、高效地生产满足市场需求的清洁汽油, 中国石油兰州石化公司启动了汽油在线调合系统项目, 项目内容包括调合工艺改造、罐区改造、近红外在线分析仪投用、离线调度优化和在线优化控制系统的实施等。汽油在线调合系统采用美国Honeywell软件, 近红外在线分析仪采用美国GuidedWave产品。
2 汽油在线调合系统运行平台及软件功能
2.1 汽油在线调合的系统硬件平台
汽油在线调合软件和现场设备的控制都需要通过计算机和DCS来实现, 图1给出了汽油在线调合系统的硬件结构。
2.2 汽油在线调合的系统软件结构
汽油在线调合的软件主要包括BPC和BRC两个部分。软件功能方框图如图2所示, 图中描述了系统框架和每个软件的作用, 以及所在层次和相互之间的关联。
2.3 BPC (Blend Property Control) 主要功能
BPC为在线调合提供先进的质量控制和优化方案。BPC应用在ULP计算机 (运行APP的Windows计算机) 和TPS局部控制网络 (LCN) 的硬件平台上, 通过与BRC之间的接口, 将基本组份的比例控制和质量优化控制完全集成在一起。
在优化周期内, BPC 通过分析仪的反馈可监测调合产品的属性, 并自动调节调合头各组分的比率直至达到调合产品的规格要求。BPC通过与BRC之间的接口实现在线的、非线性的实时调合优化。
2.4 BRC (Blend Ratio Control) 主要功能
BRC是汽油在线调合的执行机构, 能够监视和控制调合组分的流量和体积, 根据配方控制组分的比率和添加剂的量;能够自动启动、运行和关闭调合头及其相关设备。
BRC软件安装在TPS和Windows 2000 的平台上。在TPS平台上, BRC包含有一套内置在AM和HPM中的程序。在AM层实现调合过程的监控功能, 在HPM层实现调合过程的常规控制功能。比如:调合头的执行指令由AM来下达, 而HPM会对来自AM的指令做出响应, 提供输入/输出 (I/O) 和关键控制功能。这些内置程序, 再加上标准控制算法, 共同实现监视和控制产品在线调合的功能。
3 近红外在线分析仪及其实施
汽油在线调合系统使用GuidedWave近红外在线分析仪作为产品质量的反馈, 构成闭环的优化控制回路。近红外分析技术是集光谱学、化学计量学、光学、计算机等技术为一体的高新技术, 要完成一个良好的近红外分析, 必须具备:运行稳定、可靠的光谱仪;科学、先进的定量和定性软件;包含有足够代表性样品数据的分析模型。GuidedWave M310近红外在线分析仪利用光路切换技术将光信号传输到直接安装在工艺管线上的多个探头上, 利用近红外光辐射从现场管线物料中获取光谱数据, 使用偏最小二乘法建立的分析模型, 对这些光谱数据进行分析, 从而得到物料的各参数数据。
在线分析仪的成品汽油模型共开发了90#汽油、93#汽油和97#汽油。开发的成品汽油模型精度较高, 从2007年7月至2008年7月一年的调合结果统计来看, 90号车用汽油调合407罐次, 93号车用汽油调合333罐次, 97号车用汽油调合115罐次, 具体误差情况见表1。误差在±0.3之内的数据高达91.23%。
4 系统应用效果
汽油在线调合系统结合近红外在线分析仪的反馈数据, 根据设定的成品油控制目标, 减小了抗爆指数和研究法辛烷值的质量过剩, 将烯烃含量、芳烃含量等控制在要求的范围内, 降低了成品油的生产成本和重调率, 提高了罐区操作的安全性。
4.1 实现组份油调合体积的精确控制, 保证调合操作安全
在比例控制阶段, BRC能够通过流控器精确控制各组分的体积流量, 忠实地按照给定的配方进行调合;而且能够对调合过程中出现的异常情况做出及时响应:根据组态, 当出现异常情况时, 或者由BRC自动采取对应动作, 或者提供报警、提示信息, 由操作工根据现场情况采取相应措施。
4.2 提高产品质量, 降低质量过剩
通过引进近红外在线分析仪, 可以实时测量组分油和调合总管产品的质量。汽油在线调合过程中近红外在线分析仪及时将产品和各组份油的性质反馈到BPC, BPC通过分析仪提供的数据, 依据设定的质量指标范围, 综合考虑各组分油的成本、性质等信息, 对配方进行优化计算, 通过现场流控阀、流量计等设备重新调整各组份油比例, 每5分钟一个优化周期, 直至一批调合结束。调合优化结果不但使调合油的各质量指标达到控制要求, 而且使产品的质量过剩最小, 避免资源浪费, 大大降低了成品油的质量过剩。在线调合系统投用前后的数据对比如表2所示。
5 结束语
汽油在线调合通过对调合规律的深入研究建立正确的调合模型, 并借助汽油产品质量的在线监测和自动控制系统, 实现汽油调合的自动、在线运行, 既能够保证调合过程的稳定性和连续性, 实现产品质量指标被严格控制的目的, 又能够根据上游调合组份的实际生产情况实时、在线调整各调合组份的比例, 在满足产品质量要求的前提下, 实现汽油调合过程经济效益的最大化。
摘要：对汽油调合系统的在线优化控制及近红外在线分析技术在调合中的应用做了较为深入的研究。并详述了兰州石化公司应用Honeywell在线调合软件和近红外在线分析技术, 实施汽油在线调合系统。着重介绍了汽油在线调合软件的主要功能及在线分析仪的应用, 分析了实施汽油在线调合系统后带来的效果。
关键词：汽油在线调合,近红外在线分析仪,研究法辛烷值,优化控制
参考文献
[1]伍锦荣.汽油调合自动控制系统综述[J].广石化科技, 2004 (3) .
[2]陆婉珍, 袁洪福.现代近红外光谱分析技术[M].中国石化出版社, 2000.
兰州石化汽油在线管道调合的应用 篇4
关键词：汽油,管道,调合
目前国内外汽油调合工艺常用的主要有两大类, 即罐式调合和管道调合。罐式调合油品损耗大、能源消耗多, 同时由于人工操作, 调合比例不易精确控制, 一次调合合格率低, 调合成本高;管道调合为自动化连续生产, 是采用在线辛烷值分析仪和计算机控制的DCS系统, 连续测定调合油的辛烷值情况, 通过调节各组份的流量使调合汽油的辛烷值达到预定值, 从而组成辛烷值闭环质量调节系统的一项新的调合技术。它既能充分挖掘汽油组分辛烷值的潜力, 增产高牌号汽油产品, 避免汽油辛烷值超标造成质量过剩浪费;又能避免汽油辛烷值低于要求而带来二次调合造成的损失。因此, 在车用汽油调合中各组份的调合比及辛烷值可以严格控制, 降低成本。同时管道在线调合为连续生产, 调合时间短、物料损耗少、节约能源、调合比例精确, 确保生产低成本、高质量的产品。因此汽油调合作为炼油厂生产成品油的最后一个环节, 调合效益在生产企业的经济效益中占有举足轻重的地位。因为调合方式决定了成品汽油的质量和生产成本, 选用合理的调合方法特别是低辛烷值油的参调, 不仅是炼油化工企业在市场竞争中取得有利地位的重要保障, 同时为有效解决低辛烷值汽油的处理难题提供了一个极好机遇。
1 国内外汽油调合的现状
由于各组分汽油间存在复杂的调合效应, 使得对调合最终成品的辛烷值预测或计算变得十分困难, 所以罐式调合方式作为传统罐的调合方法, 配方一般趋于保守, 调合成品油的辛烷值通常比所要求的质量指标要高得多。解决此问题既经济又可靠的办法是应用先进的管道调合优化控制方法, 即一个包含多种技术的综合方法, 其实现是由以线性及非线性规划为基础的优化、质量反馈控制和调合监控的软件和硬件组成, 以期能实现最重要的调合目标:把质量高于规格要求的情况减少到最少, 尽可能减少重调次数;尽量少用价格较昂贵的组分 (如重整汽油和MTBE 等) , 以调合出成本最低、效益最高的优质汽油;采用在线质量分析仪精确控制产品质量指标;减少调合组分和成品汽油的库存量。
油品在线调合系统始于20世纪80年代, 在80年代末和90年代初在全球各大炼油厂大规模实施, 并取得了很大的投资回报率, 其效益主要来自减少质量过剩, 更多地使用低成本组份油, 降低库存, 减少成品库容, 避免操作事故等方面。如美国Haverly Systems公司H/BOSS调合优化监控系统, 已在全球6家炼油厂中使用;美国Honeywell公司于1993年推出了一种在线优化控制和离线配方计算相结合的调合监控软件, 已在20多家炼油厂中使用等等, 所有这些优化软件的使用, 能有效降低成品汽油的辛烷值、雷德蒸气压和烯烃含量等质量指标富余量, 从而大大降低调合成本, 提高企业的经济效益。经过十几年不断完善, 汽油在线调合技术已经非常成熟, 在国内也逐渐得到成功应用。2003年大连石化公司引进美国Honeywell公司的管道自动调合先进控制系统, 率先在国内首次实现了汽油在线管道优化调合, 并取得了显著的经济效益。
2 汽油管道优化自动调合系统
2.1 汽油在线调合的运行平台与操作过程
汽油在线调合系统项目是一项涉及到多个部门、多种专业, 以及多种工艺、设备和自动化技术共同搭建的复杂项目。兰州石化汽油在线调合项目主要包括下面四个部分的内容:在线调合工艺和控制方案设计、现场工艺改造、近红外在线分析仪的建模、在线调合软件的功能设计与实施。
汽油在线调合软件和现场设备的控制都需要通过计算机和DCS来实现, 下图给出了与汽油在线调合系统相关的计算机、DCS组件以及测量油品质量数据的近红外在线分析仪。
从图1可看出, 汽油调合系统的运行平台包括:
(1) 一台计算机:用作域控制器, 实现整个网络的安全访问。
(2) 一套霍尼韦尔DCS, 包括:GUS工作站, 用于工程师组态以及操作工的操作和监控;APP节点, 用于运行调合优化控制软件和调合比率控制软件;DCS历史模件 (HM) , 用于存储历史信息和现场数据;HPM模件, 用于执行基本的控制功能以及与在线分析仪的通讯。
(3) 一套Guided Wave近红外在线分析仪:用于实时测量组份油和调合总管上的质量数据, 并传输给DCS。
2.2 汽油在线调合的原则工艺流程
根据兰州石化原有的工艺流程和生产需求, 同时结合汽油在线调合软件的功能, 给出了汽油在线调合系统的技术解决方案, 其原则工艺流程如图2所示。
兰州石化参与调合的组份油共有10种, 分别为催化汽油、重整汽油、异辛烷、MTBE、非芳烃、高辛烷值汽油、直馏汽油、重芳烃、甲苯和二甲苯。除催化汽油外, 其它各组分油通过各自的输送泵经流量计、调节阀在线调合后进入混合器, 经混合后进入成品油罐。根据组份油性质的变化频度和幅度安装了近红外在线分析仪, 以实时反馈调合各组份油的质量状况, 另外在调合总管上也安装了近红外在线分析仪, 以实时反馈调合成品油的质量。
2.3 在线检测分析仪的工作原理及其模型建立
汽油在线管道调合最关键的设备就是在线检测分析仪, 兰州石化公司目前使用的Guided Wave M310近红外在线分析仪, 选用美国UOP公司近红外 (Near Infra-red Analyzer, 简称“NIR”) 分析仪, 分析仪系统与DCS之间建立了通讯, M310型近红外在线分析仪的系统构成如图3所示。从图3可以看出, M310型近红外在线分析仪系统主要包括以下组成部分。
(1) 独到双光束光路设计, 参比光束与测量光束分开, 保证了光谱仪的稳定、连续、高精度的测量。
(2) 专利的光路切换技术, 将光源通过电磁开关切换到不同的光纤电缆中, 远远快于试样切换技术, 可保证秒级的流路分析。
(3) 功能完善的分析仪稳定性监视系统, 具有自诊断功能, 在异常情况下可迅速判断系统问题所在。
(4) 依据实际自行建立了直馏汽油、催化汽油、生成油、异辛烷、非芳烃和MTBE六种组份油的模型和90#、93#、97#三种成品油的模型。每个模型检测和控制汽油的研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗爆指数、烯烃、芳烃和苯含量。
3 实施效果
该系统通常由下位机DCS 、上位机PC、管道调合器以及辛烷值在线分析仪等组成。其中上位机用来设定调合系统基本参数并进行各组分汽油参调流量的优化计算, 下位机主要实现成品汽油辛烷值的卡边控制。基础级控制对象为流量和压力等, 功能主要包括采集现场数据并进行相应预处理, 应用DCS 组态功能实现基本回路控制;质量控制级控制对象是辛烷值, 可由DCS 中自编的先进控制软件完成, 也可由上位机先进控制软件实现;优化级控制目标是配方优化和在线辛烷值设定值调整以实现质量卡边控制, 由上位机实现;协调级主要接受厂调度部门根据市场需求给出的调度指令, 实时调整调合汽油品种, 即根据调度指令自动修正调合汽油有关性能指标, 同时具有处理偶然发生特殊事件的功能。
汽油调合关键在于质量卡边控制, 这里以汽油辛烷值的卡边控制为例说明。汽油调合优化控制包括静态优化和动态优化控制:静态优化离线进行, 根据各调合组分汽油的实验室数据和调度的指令确定初始调合配比;动态优化是根据在线辛烷值仪测得的调合汽油辛烷值和参调组分汽油辛烷值动态修改调合配比, 使调合汽油辛烷值稳定在设定值。静态优化在上位机中实现, 动态优化则在DCS 中实时进行, 上位机主要功能是实现离线配方优化、在线辛烷值设定值调整和现场数据处理以及组分汽油流量实时控制等管理工作。进入调合状态后, 根据辛烷值随时间与流量的累积情况实时动态调整DCS 辛烷值控制器的设定值。模型参数确定模块主要是从各参调组分汽油的实验室数据确定非线性模型参数, 另外它还具有根据调合数据实时修正模型参数的能力。通信模块功能是用来实现DCS 和上位机的联系, 供其他相关模块调用, 包括发送控制信号和读入DCS 从现场采集的数据。用户界面是整个软件的管理中心, 主要功能是提供给操作者一个交互的工作环境, 输入数据和指令, 调用相关功能模块, 并显示结果。优化控制模块包括两个子功能:离线配方计算和在线辛烷值设定值控制。考虑到在线仪表的精确度和调合汽油在输送过程中的特性可能发生变化, 调合成品汽油一般先要进罐, 以便在出厂前对其质量指标重新测定。
4 总结
管道调合为自动化连续生产, 是采用在线辛烷值分析仪和计算机控制的DCS系统, 连续测定调合油的辛烷值情况, 通过调节各组份的流量使调合汽油的辛烷值达到预定值, 从而组成辛烷值闭环质量调节系统的一项新的调和技术。汽油在线调合通过对调合规律的深入研究建立正确的调合模型, 并借助汽油产品质量的在线监测和自动控制系统, 实现汽油调合的自动、在线运行。
既能够保证调合过程的稳定性和连续性, 实现产品质量指标被严格控制的目的, 又能够根据上游调合组份的实际生产情况实时、在线调整各调合组份的比例。采用汽油管道自动调合优化控制系统可大幅度减少MTBE 及其他高辛烷值汽油组分的参调量, 消除产品汽油中辛烷值指标的富余量和重复调合, 实现质量卡边控制。在保证调合汽油质量合格前提下, 汽油管道调合优化控制可更多使用廉价组分油, 优化与合理使用各汽油组分, 发挥组分汽油间的正调合效应, 降低操作成本, 减少对储罐的需求量, 由此带来的经济效益将十分巨大。
参考文献
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[4]许志强, 汽油辛烷值在线调合[J].世界仪表与自动化.
关于惠州炼油汽油调合的几点设想 篇5
1以技改为前提, 实现产品质量及生产效率的升级
1.1合理选择降低催化汽油硫含量的技改措施
降低催化汽油硫含量的最好方法就是加工低硫原油, 然而世界上原油日益劣质化迫使大多数炼厂必须加工含硫原油, 故必须从原料以外寻求更好的降低硫含量的措施。因催化汽油为成品汽油的主要组分油, 降低其硫含量即可为汽油产品的质量升级提供有效的基础。目前降低催化汽油硫含量有以下方法[2]:
1.1.1 催化原料的预处理
对催化原料进行预加氢处理是降低催化汽油硫含量的有效途径, 但对催化原料进行预加氢投资大, 操作费用高, 需要预处理的原料量大, 且不能降低汽油中的烯烃, 故不建议惠炼采取该技改方案。
1.1.2 在催化装置使用减硫助剂脱硫技术
此类技术特点使用方便, 不需要增加投资和操作费用, 但惠炼在9月1～3日使用美国Grace公司的降硫助剂GSR-5的情况来看, 对催化汽油的脱硫效果并不明显, 且增加液化气的净化负担。
1.1.3 催化裂化汽油的后处理
目前催化汽油后处理比较可行的方法:①降低汽油的终馏点;②传统加氢脱硫技术;③催化汽油选择性加氢脱硫技术;④新开发的汽油脱硫技术如催化蒸馏技术、吸附脱硫技术、萃取脱硫技术。针对惠炼的实际情况, 可以选择催化汽油后处理的方式进行改造升级, 如选择性加氢脱硫技术有着选择性加氢能力强、耗氢低、反应温度低、流程简单以及总体投资小等优点。
1.2对现有的在线汽油调合系统进行改造
惠炼原设计汽油调合组分有裂解汽油 (外购隔墙的中海壳牌公司) 、催化汽油、轻石脑油、烷基化油及MTBE, 故在线调合头只设置了五路组分调合通道, 调合组分油罐也只能储存五种组分油。而实际生产因无外购裂解汽油, 目前汽油调合由FCC汽油、轻石脑油、MTBE、重整生成油、烷基化油及抽余油六种组分油调合而成, 且重整生成油及抽余油由生产装置至罐区只能同用一根来料线, 制约了汽油调合的速度, 在线调合系统无法真正实现在线自动调合, 达不到应有的调合效率。因此惠炼可以对在线汽油调合系统进行以下改造。
1.2.1 增建组分油罐, 改造在线调合头
(1) 增建组分油罐
在汽油调合罐区219单元的预留用地区域新建二个组分油罐, 用于储存重整生成油, 便于重整生成油的周转收储。
(2) 增加生产装置至罐区来料管线
在芳烃联合装置至南厂区间新增一根来料管线, 用于重整生成油及抽余油分别输送至罐区进行调合, 提高汽油调合的速度及调合精度。
(3) 改造汽油在线调合头
在现有的汽油调合头处新增一路调合组分通道, 包括调合泵, 质量流量计, 调节阀, 在线分析仪等设施, 并将新增调合泵的入口与新建组分油罐出口连接, 实现六种组分油可以在线进行自动调合, 提高经济效益。
此方案投资费用大, 但可实现汽油调合的在线全自动调合、调合精度高, 且有利于各组分油的分储, 给实际生产中调整产品结构提供有利的库容条件。
1.2.2 性质相近组分油汇流, 组分油结构优化处理
由表1可见, 芳烃抽余油与加氢轻石脑油密度相近, 将这二种组分油在装置馏出口处进行汇流为一种组分油后进轻石脑油罐区再调入产品对最终产品的比重影响不大。而其它质量指标的影响情况则可通过在汇流前按一定比例调整后再进行汇流以达到控制目的。此方案投资费用小, 可实现全自动在线调合, 但在实现全自动在线调合前必须对汇流后的组分油经过大量调合建模分析, 取得可靠数据。
2以市场为导向, 计划指导生产
惠州炼油除了肩负着保证珠三角地区燃料供应的重大社会责任之外, 作为一个独立的企业法人来说, 谋求最大的利润才是企业的生存之道。炼化企业与一般制造业不同, 就其行业本身具有高危高风险的特殊性;其工艺流程具有复杂性、连续性;其产出的产品具有多样性, 结构可调性。惠州炼油每年可生产出17种共1 154.73万t产品, 所以惠炼的一切生产经营活动必须以市场为导向, 按计划进行指导生产。
惠炼的计划管理部应充分运用PIMS模型进行对比分析各装置负荷变化存在的联动关系, 计算出各装置原料分配比例, 实现优化加工方案, 利用影子价格把生产和市场结合起来, 可增强企业市场应变能力, 提高企业的经济效益。计划管理部在制订月度计划、周计划前必须与生产指挥中心进行充分的沟通, 根据各装置的生产运行情况及设备情况, 综合市场产品价格走势等各方面的因素调整生产方案和产品结构, 并在每周的调度例会上通知下达, 用以更加精准的指导生产, 而各个运行部门必须克服困难充分理解和大力支持, 以计划进行指导生产。
如乙烯料价格下跌而汽油效益较好时, 要千方百计控制其产量、多产轻石脑油, 在保证汽油产品质量合格的前提下多调入轻石脑油及抽余油, 反之则将轻石脑油及抽余油大量调入乙烯料;而在汽油效益较差而精制混合芳烃效益较好时, 可降低抽余油调入汽油的量, 增加抽余油调入生成油的量以增加企业效益。
3以罐容为原则, 合理调整生产方案
炼厂汽油调合无论是采取油罐调合还是管道调合都必须以产品罐与组分罐的罐容为原则进行合理调整生产, 否则容易造成储罐憋罐或所需油量供应不足。惠炼的质量管理人员与储运工艺管理人员应根据生产计划以及各装置的产量, 密切关注各储罐的库存状态, 及时调整汽油调合方案、优化汽油调合, 使各单元储罐做到入不堵库, 出得通畅。
3.1成品罐区堵罐及合格量不足的处理原则
3.1.1汽油成品罐区堵库的处理原则
首先, 当汽油成品罐区内储存油品达75%库容以上, 生产调度必须密切关注罐存状态, 及时安排泊位靠装汽油船出厂并优先安排靠装出厂量较大的油船;同时跟进铁路、汽运等出厂方式。其次, 若无出厂计量单据, 必须及时敦促销售部门加快出厂计划以缓解库存紧张的压力。
3.1.2 汽油成品合格量不足的处理原则
首先, 生产调度日常应关注出厂计划量与现有成品库存量, 当某一产品现有库存量少于出厂计划量时, 应敦促运行部门及时加快汽油调合的进度;敦促化验人员及时对调合后的油品进行分析, 保证合格的成品量足够出厂。其次, 若预期较长时间不能调出合格的成品时, 销售部门必须及时主动与货主及船东沟通好, 争取取得理解与支持。
3.2组分油罐区堵罐及组分油不足的处理原则
3.2.1 组分油罐区堵罐的处理原则
首先, 储运部工艺管理人员与操作人员应密切关注各组分罐的库存状态, 当某组分油储罐储存油品达80%库容以上应及时敦促质量管理人员及时调整调合方案, 在不影响最终产品质量指标的前提下改变调合方案, 增加即将堵罐的组分油用量以降低该组分油的库存。其次, 若调整调合方案后仍不足以降低库存仍会出现堵库现象时, 必须汇报指挥中心进行协调解决, 采取上游装置降量等措施。
3.2.2 组分油量不足的处理原则
当某组分油量不足时, 质量管理人员及工艺管理人员应及时调整调合方案, 在不影响最终产品质量的前提下降低该组分油的用量, 或采取增加其它组分的办法 (如MTBE产量不足时, 可适当添加抗爆剂MMT) 。全自动在线调合时必须以各组分油的罐存量及生产量为原则控制好在线调合的瞬时流量, 以防止某组分油量供应不上。
4以精细化为准则, 做好节能降耗
管道在线调合可以实现优化控制, 合理利用资源, 减少不必要的质量过剩, 且调合全部过程为密闭操作, 能减少油品的氧化蒸发、降低损耗等优点, 所以炼厂应积极通过技改, 努力实现管道自动调合。然而, 由于技术经济的综合考虑, 加上炼油装置加工工艺的局限性, 各大炼厂往往难以实现投产后一次性管道自动调合成功, 而根据生产需要罐式-管道调合 (部分在线调合) 往往作为一种过渡型生产工艺[3]。惠炼目前因组分油结构的原因暂无法实现管道在线自动调合, 需将生成油先倒入成品罐, 其余各组分油在线管道调合后进成品罐再进行泵循环搅拌调合。此调合方式要求操作人员在日常调合操作中要有认真负责的工作态度, 要有严格严谨的工作作风, 做到精细化操作方可实现节能降耗。
4.1质量及工艺管理员精准下达调合方案
各组分油的质量指标受各生产装置的原料物性, 装置的平稳操作等有密切的关系, 故汽油的精准调合需要各部门给予密切配合。当装置馏出口的产品质量指标有异常或波动较大时应及时通知指挥中心及质量管理人员;化验人员分析馏出口样指标有异常时应及时提前相关装置注意调整操作及汇报指挥中心。质量管理人员应每天通过LIMS系统查询各组分油馏出口样的分析报告, 如有异常应及时与相关装置及指挥中心联系解决, 同时应根据馏出口样的质量情况及时调整调合方案, 以免因组分油质量指标波动影响最终产品的质量指标。
4.2操作人员精心操作实现节能降耗
汽油产品能否实现一次调合成功, 能否精确制订了调合方案是前提, 但操作人员是否精心操作是关键。故惠炼操作人员在罐式-管道调合的操作中应当做好以下具体工作。
4.2.1 检查确认调合方案
操作人员在得到新罐的调合方案时, 应仔细检查调合方案是否合理。罐的调入总量会否发生溢罐现象;各组分油的库存及产量能否及时供应;在线调合流程有无冲突;工艺设备是否可用等。
4.2.2 调合过程保证各组分油调合量的精准
在线调合时应记录好流量计读数并做好交接班;在线调合时应注意控制好瞬时流量, 避免流量过大超量程导致累积流量计不累积造成调合误差;如不走在线调合时或调合时不走流量计时应避免二种以上组分油同时活罐调合 (即边收边付) , 导致调合量无法计算;由罐量计量时要注意组分油的密度差异影响 (如重整生成油与轻石脑油的密度相差较大) 。
4.2.3 确保罐循环一次均匀, 避免油品分层
操作员在调合工作应遵循以下一些原则: (1) 每罐调合时应先收重组分油即重整生成油; (2) 剩余各组分油尽可能实现调合头在线调合; (3) 收油至喷咀安全运行高度时应改为喷咀收油; (4) 泵循环搅拌时必须现场确认为走喷咀流程; (5) 罐循环调合按其循环量的多少可分为全量循环和半量循环, 调合罐内油品数量只有1/2或 (1/3～1/4) 经泵循环的为半量循环, 一般有调和喷咀的为半量循环[4], 故在循环时应使泵在额定流量的高效区下运行, 并保证足够的循环时间, 使循环量达到规定的半量循环量, 以保证一次循环均匀, 避免重复循环增加能耗及储耗。
汽油调合就是要用最少的优质原料, 以较短的时间调出完全合乎质量要求的产品, 而且尽可能实现调合一次成功。汽油调合是炼厂汽油产品在出厂前的最后一道工序, 也是油品储运专业的一项技术基础工作, 汽油调合工作要求严, 技术性强, 涉及的知识面广, 所以我们惠州炼油相关工作人员要有质量意识、成本意识、效益意识、安全环保意识, 并且要有丰富的实践经验, 集思广益, 才能为企业创造出最大的效益。
参考文献
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汽油优化调合论文 篇6
罐式调合步骤如下:首先、按照优化后的配方, 依比重由大到小的顺序控制好各组份进油量;其次、进行首次循环并按配方加入抗氧剂和钝化剂;第三、分析空白油各项指标, 比如辛烷值, 若低于目标值则计算差距并二次循环油品补加剂;最后, 产品分析合格入库。由于每步均用到体积法计算罐量, 因此密度的准确测量显得非常重要, 然而生产中, 组份密度和空白油密度测量往往不准, 造成调合偏差大, 影响到优化调合。
针对此问题, 我们利用现有伺服液位计可以测量液体密度的功能以及成熟应用于大罐大罐量自动计算系统[1], 实现了组份进油量的精准控制和空白油量的准确计算, 确保加剂量准确, 提高了一次调合合格率, 缩短了生产周期和生产成本。
1 伺服液位计结构及其密度测量原理
1.1 伺服液位计结构和特点
伺服液位计的结构类似于早期的钢带液位计, 不同的是它用一个很小的“浮子”代替了较大的浮筒, 用一根极细的高强度钢丝代替了粗笨的钢带。浮子密度比水大, 不能浮在水面上, 但是通过伺服电机的转动可以实现浮子的任意上升或下降, 同时通过一套非常精密的重量传感设备检测浮子 “重量”, 并向伺服电机发送指令, 让重于水的浮子始终停留在液面上, 这样伺服电机转动的“步长”也就是浮子的运动距离可得, 进一步可以精确的算出液位。结构示意见图1。
相对于钢带式液位计而言, 伺服液位计能够主动控制浮子状态, 液面强烈波动对测量结果没有影响 (因为此时测得的是平均高度) , 这样就为进油状态下液位的准确计量提供了硬件保证。另外, 我们应用的Enraf公司伺服液位计相对于其它伺服产品使用了精度更高的伺服电机系统, 放弃了复杂的齿轮传动结构, 使用了无活动部件的钢丝张力传感器, 以及采用了功能强大的先进数字处理器, 实现了各种工况下储罐液位的高精度测量。Enraf伺服液位计在40m全量程内精度高达±0.4mm, 重复精度达±0.1mm, 完全满足罐式调合组份进油时液位控制的要求。
1.2 伺服液位计密度测量原理
如图2所示, 浮子在液体中受到自身重力W、钢丝拉力P和水对其产生的浮力F而达到平衡, 得出如下关系式:
P+F=W 公式 (1)
根据阿基米德定律, 物体在液体中所受浮力等于其排开液体的重量, 则
F=V·ρ 公式 (2)
代入公式 (1) , 则可以得出
undefined公式 (3)
由于拉力P, 重力W和浮子的体积V都是已知数, 因此伺服液位计的数据处理器可以按照公式 (3) 算出浮子所处位置液体的密度ρ。通过标定发现, Enraf公司的伺服液位计测量密度准确度在1kg/m3, 完全满足罐式调合组份油密度测量的要求。
按照体积法计算罐量原理可知, 有了精度满足要求的液位和密度, 则精准控制油量不难实现。
2 传统调合密度不准原因分析及精准调合的实现
2.1 密度不准原因分析
导致组份油和空白油密度不准的原因主要有以下两点。
⑴、组份油密度未分析。比如当组份直接由生产装置经沉降罐进入调合罐, 或因某种原因来不及分析时, 就没有组份油密度。在实际生产中往往依据经验使用平均密度替代。
⑵、油品分层, 造成空白油密度分析误差。组份密度差别大, 仅依靠进油时后进的轻组份对先进的重组份的托举作用以及短时间空白油循环有时不能达到各组份均匀混合, 或者长时间静止存放等原因就会产生油品分层, 如图3所示。此时若依据石油产品采样规定[2], 取距离罐底1/6、1/2、5/6三点处油样制作混合样来测量密度, 当某几种组份比例较少时 (如图3) , 则三个采样点不可能取到全部层面, 此时测得的密度也不能代表整罐油品密度, 按此密度计算油量就会造成误差。
2.2 精准调合的实现⑴组份进油量精准控制
在未知密度组份进油前, 首先利用组份罐伺服液位计测得密度, 后输油。在输油过程中随时利用调合罐伺服液位计测量液面, 间隔一定时间将液位信息传入罐量自动计算系统计算组份油收入量, 并判断是否进够预设量, 如够量则改进下一组份, 直到所有组份够量为止。软件流程见图4。
⑵空白油量的精准计算
利用调合罐伺服液位计从罐底开始每隔一定距离 (
两种方法均屏弃了无密度油按平均密度计算进油量和加剂量这一粗略做法, 实现了精准调合。
3 系统应用情况举例
3.1 对组份量控制情况标定
以两具同样大小的5000m3罐调合93号车用汽油进行实验, 实验前抽尽两罐底油。该类罐拟调合量3400t, 采用同一优化配方在同一时间进油并调合, 各油品温度接近常温, 其中组份FCC无分析密度, 计算机优化调合系统模拟出目标辛烷值为92.2, 未达到目标辛烷值的部分补加抗爆剂MMT液1个单位。我们将未使用伺服液位计测密度法控制油量称旧法调合, 反之称新法调合, 两罐的实验数据见表1、2。
从表1、2中可以看出, 旧法较之新法少进FCC组份3584.985-3541.667=43.318m3, 约43.318×0.7113=30.81t, 组份控制误差30.81/2550×100%=1.2%。简单按照辛烷值线性加和法计算, 影响到辛烷值1.2×0.75×88/100=0.8个单位, 实测结果对比影响辛烷值92.1-91.2=0.9个单位, 且新法实测值接近优化调合目标92.2, 控制准确度高。按照每降低1个单位辛烷值补加MMT液0.1248kg/t算, 则需要多加入MMT液0.1248×0.9=0.1123kg/t, 调合成本增加170元/kg×0.1123kg/t=19元/t。
3.2 满罐油品密度测量情况标定
表3为随机抽取2006年5月份10个成品油罐质检分析密度和伺服液位计测量密度的对比表, 配方基本同表1相同, 其中伺服液位计采取多点测量取平均值的方法。
从表3可看出, 伺服液位计测量值同质检分析结果非常接近, 差值仅2.5kg/m3, 加上仪表误差也不过3.5kg/m3。因此我们利用伺服液位计测定的空白油密度准确计算首次加剂量, 代替旧法调合首次使用平均密度计算油量的做法, 完全解决了首次加剂量不准的问题。
另外, 从表3还可看出, 按表1配方调合时, 各罐成品分析密度接近配方比最大的组份FCC密度, 且由于轻于FCC的两种组份所占比例小于重于FCC的两种组份所占比例, 故伺服液位计测得的平均密度基本上大于质检分析密度少许, 这也证明了伺服液位计测得的平均密度较之质检分析密度受组份油分层影响更小, 但由于伺服表误差1kg/m3, 远大于密度计分析误差0.1kg/m3, 因此不能用伺服表取代质检分析密度作为最终成品密度来进行贸易交接。
4 结论
伺服液位计不仅能精确测量液位, 也可用以液体密度测量。在缺少先进调合手段的情况下, 利用其准确的密度和液位测量功能实现调合罐组份量精准控制和空白油密度测量来实现精准调合, 对优化调合目标值的实现, 一次调合合格率的提高和产品生产周期的缩短都有着非常现实的意义。
参考文献
[1]曹永德.储罐罐表数据管理系统的开发和应用[J].甘肃科技, 2006 (10) :112-113
汽油优化调合论文 篇7
1系统结构
评价汽油蒸发性的指标中,饱和蒸气压是C4组分添加量的重要联锁指标。在规定条件下,油品在适当的试验装置中气液两相达到平衡时,液面蒸气所显示的最大压力即为饱和蒸气压。汽油调合控制系统采用Honeywell TPS系统,其网络结构如图1所示。
2联锁回路
汽油调合C4组分的联锁回路设有调一和调二两个调合头。C4管线主要的联锁回路包括: C4至调合头线温度高高联锁,调合1#线混合器后压力低低联锁,调合2#线混合器后压力低低联锁,1#调合头饱和蒸气压力高高联锁,2#调合头饱和蒸气压力高高联锁,1#调合管线C4调合比例高高联锁,2#调合管线C4调合比例高高联锁,1#调合管线总流量低低联锁,2#调合管线总流量低低联锁。 主要联锁阀门包括: 1#调合两台切断阀( XV2251, XV2253) 一台调节阀( FV1251 ) ,2#调合两台切断阀( XV2252,XV2254) 一台调节阀( FV1252) 。其流程如图2所示。
图2 两个调合头的工作流程
联锁组态中主要用到的位号见表1。
TPS系统中使用LOGIC点实现联锁控制,逻辑原理如图3所示,L1为联锁条件的输入,NN1为联锁值,Lock _ r为复位,FL7为常数0 ( FALSE) ,FL8为常数1( TRUE) ,保证联锁优先。图3中SO为逻辑处理不同阶段的输出,联锁条件发生时,SO1 = 1( TRUE) ,SO2输出到切断阀和调节阀的电磁阀,联锁时SO2 = 0( FALSE) ; SO5输出到联锁 指示灯和 喇叭,联锁时SO4 = 1 ( TRUE) ,灯亮声响,复位后灯灭,喇叭消音。
PULSE功能块是脉冲产生块,SO3由0到1时产生一个脉冲。FLIP-FLOP功能块类似SR触发器: 输入端S1为复位,输入端S2为置位,真值表见表2。
3主要控制回路
主要控制回路有调节阀的控制、两位式电动阀的控制和模拟量电动阀的控制,笔者只说明模拟量电动阀的开关式控制。
汽油调合C4系统泵出口的第一道阀为模拟量电动阀,操作员在操作员画面给定阀门开度后, 点开关按钮即可实现阀门的开关式控制。模拟量电动阀的开关式控制原理如图4所示。
LOGIC逻辑点提供逻辑运算与数据传送功能,一个逻辑点中可以包括多个逻辑运算模块。 逻辑点内部处理顺序是输入条件 - 逻辑块 - 输出 ( SO) 。
DC点的输入输出为离散量,而模拟量控制阀的控制信号与反馈信号为模拟量,通过LOGIC点的适当处理可以让操作员在OMS画面( Honeywell油品储运系统) 中像开关两位式电动阀一样开关模拟量阀。LOGIC点逻辑如图5所示,其中L1为阀位反馈值( 模拟量) ; L2为离散量( DC点的输出) ,ON为开阀,OFF为关阀; NN1为99. 0 ( 阀门开度控制,可修改) ; NN2为1. 0( 阀门关控制,可修改) 。
LOGIC点的输出连接如图6所示。
输出允许控制如果为ON则输出源的值赋给输出目的参数。FL2为LOGIC点的内部参数, FL2 = ON。FLO. PVFL为ON则阀门开到位,是DC点的输入; FLC. PVFL为ON则阀门关到位,是DC点的另一输入。AO. OP为阀的开度控制信号。动作过程说明如下:
a. 当由DC点给开阀信号时L2 = ON,则SO3 = OFF,NN1的值99. 0 ( 阀门开度) 赋给AO. OP,阀门收到全开控制信号。当阀门回讯L1高于NN1( 99. 0) 时SO1 = ON,则FLO. PVFL = ON, 阀门开到位。如果阀门回讯L1的值不高于NN1的值,则DC点产生未开到位报警。
b. 当由DC点给关阀信号时L2 = OFF,则SO3 = ON,NN2的值1. 0 ( 阀门开度) 赋给AO OP,阀门收到全关控制信号。当阀门回讯L1低于NN2( 1. 0) 时SO2 = ON,则FLC. PVFL = ON,阀门关到位。如果阀门回讯L1的值不低于NN1的值,DC点产生未关到位报警。
c. 根据控制过程中的实际情况,操作员可以在OMS画面上修改NN1、NN2的值,现场阀门的开关位置也会随之改变,逻辑中也可以修改阀门开关到位的判断条件,与控制信号相比在偏差允许范围内都认为是开关到位。
4结束语
采用C4组分参与汽油调合的方法降低了成品汽油的成本,而且投入少,工艺流程改动少,改造工期短,便于实现。C4组分管线与成品油管线直接相连,安全风险增大,因此采用两台切断阀和一台调节阀同时参与联锁,为装置的安全生产提供了保障 。
摘要：介绍Honeywell TPS在汽油调合C4组分中的联锁控制,运用组态方法对现场模拟量电动阀实现开关式控制。