劉衍攀 郭望明 羅海濤

（1中國石化濟南分公司潤滑油車間，濟南250101；2武漢華天通力科技有限公司，武漢430223）

1 概述

隨著石化行業(yè)煉油化工工藝及自控技術(shù)的高速發(fā)展，生產(chǎn)過程人員逐漸不滿足于從傳統(tǒng)的實驗室獲取的不連續(xù)的離線粘度參數(shù)來控制產(chǎn)品質(zhì)量的方式，而更期望應(yīng)用安裝于生產(chǎn)工藝現(xiàn)場，能夠連續(xù)為工藝操作室提供粘度參數(shù)的在線粘度分析儀，使生產(chǎn)過程能夠得到更有效地控制，產(chǎn)生更大的經(jīng)濟效益。

濟南分公司重質(zhì)基礎(chǔ)油光亮油基地采用“淺度糠醛精制－高壓加氫處理／精制－酮苯脫蠟脫油”技術(shù)路線，生產(chǎn)市場上緊缺的HVIⅡ150BS光亮油（粘度指數(shù)95以上）、HVIⅡ6和HVIⅡ10高粘度基礎(chǔ)油。潤滑油車間酮苯脫蠟裝置餾出口脫蠟油的粘度是考核該裝置油品質(zhì)量的一項重要指標，由于該原料油是從常減壓裝置不同的側(cè)線經(jīng)過糠醛精制、加氫改質(zhì)，因此，各種原料的脫蠟油的粘度指標各不相同，其分布情況如表1所示。物料：酮苯脫蠟油，溫度：60～100℃，密度：0.85～0.9g／cm3，100℃運動粘度：2.5～34mm2／s。

表1 6種物料性質(zhì)表 （溫度 ℃：60～100）

從表1中我們可以看出，6種物料的粘度指標各不相同，且差別較大。

在實際工藝操作過程中，酮苯脫蠟裝置餾出口油品經(jīng)常是在上述6種不同性質(zhì)的油中進行切換，為了準確把握產(chǎn)品脫蠟油的切換過程，使酮苯脫蠟裝置及下道工序的工藝操作能夠在切換中保持平穩(wěn)，需要在每次切換過程中及時準確知道各種脫蠟油產(chǎn)品的粘度數(shù)據(jù)。以便有針對性地及時調(diào)整相關(guān)的工藝參數(shù)，保證裝置餾出口產(chǎn)品的質(zhì)量，增加效益。

2 分析儀及系統(tǒng)方案特點

為了使所用脫蠟油粘度在線分析儀能夠長周期、穩(wěn)定、準確和可靠地在酮苯脫蠟裝置現(xiàn)場運行，中國石化濟南分公司相關(guān)部門（技術(shù)處、機動處、工藝生產(chǎn)車間和儀表車間等）的技術(shù)人員對此作了大量的調(diào)研、考察和技術(shù)交流等工作，最終選擇了“IVA－2型振動插入式智能在線粘度分析儀”，并于2012年10月在酮苯脫蠟裝置現(xiàn)場投入應(yīng)用。目前，該粘度分析儀已在現(xiàn)場安裝投用一年，從實際現(xiàn)場所獲取的運行數(shù)據(jù)及記錄曲線表明，分析數(shù)據(jù)準確性滿足技術(shù)要求，跟蹤響應(yīng)及時，使用效果超過預(yù)期。

2.1 分析原理

IVA－2振動式在線粘度分析儀基于扭轉(zhuǎn)振蕩原理，利用粘性流體物質(zhì)分子間剪切力的變化特性，直接從工藝現(xiàn)場流體管線中快速獲取粘度數(shù)據(jù)，其測量過程為：通過一只特制的一端固定的振動金屬桿部件，金屬桿的另一端即傳感器與被測介質(zhì)接觸，金屬桿的特定部位設(shè)置一電磁激勵振蕩源和一電磁感應(yīng)部件，在激勵源的作用下，其金屬桿沿其軸向方向按特定頻率進行振蕩，當被測流體在金屬桿端部傳感器表面流動時，具有一定振蕩頻率和幅值的端部傳感器表面會剪切被測流體介質(zhì)，其剪切力的大小會隨被測介質(zhì)粘性值大小的變化而產(chǎn)生變化，通過電磁感應(yīng)部件獲取其變化，再通過特定的算法，即可精確地得到被測介質(zhì)的粘度值。此外，根據(jù)被測介質(zhì)粘性范圍的不同，設(shè)計不同尺寸和幾何形狀的振動體，可使該分析儀能夠適應(yīng)不同粘度范圍的被測介質(zhì)，具有在非常寬的粘度范圍進行測量工作的特點。由于沒有可動部件，其實際應(yīng)用的可靠性是一般毛細管等方式工作的粘度分析儀無法比擬的。

2.2 主要技術(shù)特點

（1）采用特制的振動式一體化不銹鋼檢測器直接插入被測工藝管道，檢測液體粘度，無需恒溫系統(tǒng)，無活動連接部件、體積小、安裝方便。

（2）采用高性能西門子PLC實時處理被測油品的粘溫特性，所測粘度在要求的范圍內(nèi)不受被測管道油品溫度、壓力、流量變化的影響，檢測結(jié)果與GB／T 10247－2008相對應(yīng)。

（3）分析儀操作面板設(shè)有液晶顯示器和操作按鍵，可隨時在現(xiàn)場對分析儀相關(guān)參數(shù)進行設(shè)置和修改，并提供4～20mA.DC或RS485（modbus協(xié)議）輸出信號。

（4）防爆等級符合國家標準，適應(yīng)現(xiàn)場環(huán)境要求。

（5）產(chǎn)品性能穩(wěn)定可靠，實現(xiàn)了長周期安全運行，無需人工日常維護。

2.3 主要技術(shù)參數(shù)

粘度檢測范圍：2～200000mm2／S（石化企業(yè) 典型：2～200mm2／S）

溫度檢測范圍：－40～280℃，（典型：0～200℃，分辨率±0.1℃）

壓力：典型0～5MPa，可根據(jù)用戶要求進行擴展

重復性：±0.2%

輸出 方式：電流 （4～20 mA.DC ）；RS485／MODBUS協(xié)議

材質(zhì)：316L不銹鋼，可根據(jù)用戶要求選擇其它材質(zhì)不銹鋼。

3 現(xiàn)場實施方案

圖1～圖3是IVA－2型粘度在線分析儀濟南分公司酮苯脫蠟現(xiàn)場實際安裝和工藝流程。

圖1 工藝安裝示意圖

圖2 濟南煉化酮苯脫蠟裝置粘度安裝位置

圖3 工藝流程

4 人工化驗分析與在線分析儀數(shù)據(jù)對比分析

為了考核在線粘度分析儀的分析數(shù)據(jù)的準確性，我們收集了2012年1月30日至3月7日時間段的人工化驗和在線分析數(shù)據(jù)，并做統(tǒng)計對比分析，表2為統(tǒng)計對比的數(shù)據(jù)表，圖4為記錄曲線。

在濟南分公司酮苯脫蠟裝置餾出口脫蠟油的應(yīng)用對比中，通過上述對比數(shù)據(jù)和運行期間的觀測記錄情況，分析儀工作穩(wěn)定、測量數(shù)據(jù)準確、日常幾乎免去維護，獲得工藝使用人員高度評價。此后，該公司又在新建的30萬噸高壓潤滑油加氫裝置含蠟油產(chǎn)品線上再度安裝投用多套此種在線粘度分析儀，分別用于此裝置多個餾出口線的輕質(zhì)潤滑油、中質(zhì)潤滑油和重質(zhì)潤滑油含蠟油產(chǎn)品粘度的在線檢測，以便更有利于裝置工藝參數(shù)的調(diào)整，更好地保證和提高餾出口潤滑油的產(chǎn)品質(zhì)量，提高經(jīng)濟效益。

表2 統(tǒng)計對比的數(shù)據(jù)表

圖4 記錄曲線

5 效益分析

正常情況下，酮苯脫蠟裝置脫蠟油產(chǎn)品是根據(jù)粘度的不同，分別出廠送到潤滑油公司不同的成品儲油罐。而實際工藝操作過程中，脫蠟油產(chǎn)品經(jīng)常是在6種不同粘度性質(zhì)的油品中進行切換，而切換過程油品從一種粘度性質(zhì)過度到另外一種粘度性質(zhì)時，過渡產(chǎn)品由于油品粘度性質(zhì)的不確定性和不穩(wěn)定性，既不是前一種粘度的產(chǎn)品，又不能作為后一種粘度的產(chǎn)品，不能作為合格產(chǎn)品，只能作為過渡產(chǎn)品降價讓步出售。

因此，實際操作過程是一旦切換開始，把管道中的油品打入到中間罐，待其油品粘度性質(zhì)從一種性質(zhì)穩(wěn)定到另外一種性質(zhì)之后，再切換到要求的成品儲油罐。在投用粘度在線分析儀之前，判別切換過程是否完成，是基于對切換時不斷的人工取樣進行粘度化驗分析來確定，而人工化驗從采樣到完成整個分析過程需要一定的時間，而且要進行多次人工化驗分析才能夠判斷切換是否達到穩(wěn)定，因此，實際情況往往是切換過程早已經(jīng)結(jié)束了而人工化驗數(shù)據(jù)還沒有出來，此時，為了確保產(chǎn)品合格，工藝操作人員又不敢輕率切換到下一種油品的合格罐，而是等人工化驗數(shù)據(jù)出來后在進行切換操作，因此，往往2～3個小時的切換過程被延長到4～5小時，從而把已經(jīng)粘度合格的成品油打入了中間罐作為過渡產(chǎn)品，造成很大的效益損失。

自安裝投用粘度在線分析儀之后，操作人員就可根據(jù)DCS計算機上顯示的粘度數(shù)據(jù)趨勢曲線（圖5、圖6），一旦粘度數(shù)據(jù)大幅變化立即將產(chǎn)品改到過濾產(chǎn)品罐，油品粘度過渡到另一種油品粘度并穩(wěn)定后，立即將油品切換至另一種成品罐，從而，使切換過程時間大大壓縮，有效減少了過渡產(chǎn)品量。初步估算投用在線粘度儀后，每次換料可減少過渡產(chǎn)品20噸，過渡產(chǎn)品和其它合格產(chǎn)品差價按500元／噸計算，每次換料可增效1萬元，每月平均換料4次，每年可增效48萬元。

圖5 HVIⅡ6產(chǎn)品切換至HVIⅡ10產(chǎn)品的換料過程

圖6 HVIⅡ10產(chǎn)品切換至HVIⅡ6產(chǎn)品的換料過程

［1］通力分析自控技術(shù)有限公司《在線粘度分析儀說明書》.