周雪梅

（中國石油蘭州石化公司油品儲運廠，甘肅蘭州730060）

某公司擁有1 050×104t/a原油加工能力，其中500×104t 加工低硫低酸石蠟基原油，550×104t 加工高酸中間基原油，分別來自長慶、南疆、北疆、青海等10多個區(qū)塊。由于參與配輸油種的性質(zhì)差異大，配輸比例不穩(wěn)，造成常減壓及后續(xù)催化裂化、延遲焦化等裝置進料波動，餾出口質(zhì)量收率不穩(wěn)。

1 油品儲運存在問題

油品儲運廠主要承接公司加工原油管輸接收、火車接卸、儲存和輸轉(zhuǎn)任務(wù)。目前，廠內(nèi)輸轉(zhuǎn)油品用3座10萬立罐，2座5萬立罐和1座3萬立罐收儲來自原油末站的新混、長混原油，然后將火車槽車運來的青海油按經(jīng)驗比例（≤30%）輸送至以上儲罐混儲，最后通過煉油廠抽油泵直抽加工。儲存輸轉(zhuǎn)工藝流程見圖1。

圖1 原油儲存工藝流程

1.1 儲罐使用率冗余大

（1）為確保常減壓裝置抽油泵入口有一定的靜壓，通常把罐底油液位保留在5.5～6 m，故導(dǎo)致儲罐有效罐容大幅減少，給原油倉儲調(diào)度增加困難，儲罐使用率下降。

(2)由于石蠟基的長慶油與中間基的新混油順序輸送進廠,為保證長慶油的純凈，煉油廠要求在切油頭時將長慶油往新混油切，從而造成石蠟基原油的浪費，因此需合理優(yōu)化儲罐安排。

1.2 送裝置加工原油性質(zhì)不穩(wěn)

550×104t 加工新混油，由于參與配輸?shù)挠头N來自不同區(qū)塊的原油且配輸比例不穩(wěn)定，造成新混油性質(zhì)變化較大；500×104t加工的長混油，由于長慶油與青海油在收儲時按經(jīng)驗比例混儲，混合后原油性質(zhì)與預(yù)期也存在偏差，造成送裝置加工原油性質(zhì)不穩(wěn)。

1.3 無法預(yù)知原油性質(zhì)

目前，進廠原油只對含水、密度做質(zhì)量分析，其它關(guān)鍵組分性質(zhì)不掌握，進廠后混儲模式按經(jīng)驗比例進行，送裝置加工前對硫、酸、氯鹽、密度、含水做質(zhì)量分析，關(guān)鍵的組分收率、組分性質(zhì)（如柴油十六烷值，渣油殘?zhí)技爸亟饘伲┑染鶡o法提前預(yù)知，只能等常減壓裝置加工出現(xiàn)波動或加工結(jié)束后再針對后續(xù)加工分析調(diào)整。這種傳統(tǒng)式粗放型的加工方式凸顯被動，一旦原油性質(zhì)變化大而沒有及時發(fā)現(xiàn)調(diào)整，不但會影響全公司物料的平衡，還會造成2次加工裝置因進料性質(zhì)而波動。

2 原油快速評價技術(shù)國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀

2.1 國外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

在原油快速評價技術(shù)發(fā)展的推動下，先進的原油調(diào)合優(yōu)化控制已全面工業(yè)應(yīng)用。例如，BP 公司根據(jù)在線原油密度以及實沸點蒸餾等數(shù)據(jù)，及時調(diào)整操作參數(shù)，最大限度發(fā)揮裝置的加工能力，帶來年收益約190×104美元的經(jīng)濟效益；韓國的SK公司將原油快速評價技術(shù)與原油自動調(diào)合相結(jié)合，實現(xiàn)裝置生產(chǎn)的最優(yōu)化。原油調(diào)合軟件主要有霍尼韋爾( Honeywell)的Production Scheduler、英維思(Invensys)的OffsiteSuite等產(chǎn)品。

2.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢

目前，國內(nèi)大部分煉油廠仍然根據(jù)組份原油的歷史評價數(shù)據(jù)進行調(diào)合，或憑經(jīng)驗計算原油調(diào)合比例，按批次進行比例調(diào)合，主要控制原油的硫含量、酸值、石腦油收率等指標，采用線性優(yōu)化方法。隨著原油快評技術(shù)的發(fā)展，原油調(diào)合優(yōu)化控制已成為國內(nèi)煉化企業(yè)的首選。如：金陵石化的3號常減壓裝置是國內(nèi)首個原油調(diào)合項目實驗試點，它們依托近紅外光譜原油快評技術(shù)實現(xiàn)原油在線調(diào)合，項目上線3個月就收回了總體投資。

3 原油快速評價系統(tǒng)的選擇

3.1 定義

原油快速評價系統(tǒng)是利用自動預(yù)處理設(shè)備對原油樣品進行預(yù)熱、脫水等處理，采用（近紅外、核磁共振）光譜的分析儀獲取原油光譜，結(jié)合（近紅外、核磁共振）快速分析的建模技術(shù)，基于原油光譜數(shù)據(jù)庫，在極短的時間內(nèi)獲取準確的原油詳評數(shù)據(jù)，整個過程不超過30 min。

目前，國內(nèi)市場開發(fā)的原油快速評價系統(tǒng)支持分析原油性質(zhì)包括：密度、硫含量、氮含量、酸值、傾點、API、18 個實沸點收率、常減壓側(cè)線收率等，也可提供常減壓側(cè)線餾分的主要性質(zhì)。

3.2 原油快評系統(tǒng)光譜的選擇

（1）核磁共振（NMR）波譜技術(shù)及應(yīng)用

核磁共振技術(shù)分析原理是當樣品流過磁場時，樣品中的氫質(zhì)子按磁場方向排列，當發(fā)射脈沖電磁場后，質(zhì)子發(fā)生短時偏轉(zhuǎn)，并發(fā)生射頻信號，這個信號經(jīng)接受、處理和模型分析生成樣品的性質(zhì)和組成數(shù)據(jù)?？蓹z測樣品的API、硫含量、水含量、TAN、實沸點、瀝青質(zhì)&膠質(zhì)、殘?zhí)?、氮含量、傾點、膠質(zhì)、總碳總氫含量等50余種物性。

NMR 快速評價技術(shù)成功案例：中國石化九江石化公司選用了H-NMR 技術(shù)的Hontye IRAS 系統(tǒng)，作為原油及其中間產(chǎn)品的快速分析手段，建立了全場1 550×104t/a 裝置、40 種原料及餾分油的461 個分析模型，為核磁共振技術(shù)在煉化裝置的全面應(yīng)用提供了模型支持，其分析流程見圖2。

圖2 基于核磁共振技術(shù)的Hontye IRAS流程

（2）近紅外（NIR）光譜技術(shù)及應(yīng)用

近紅外光譜技術(shù)是由于分子振動的非諧振性使分子振動從基態(tài)向高能級躍遷時產(chǎn)生的，記錄的是分子中單個化學鍵的基頻振動的倍頻和合頻信息，受含氫基團X-H(X-C、N、O)的倍頻和合頻的重疊主導(dǎo)，所以近紅外光譜測量的主要是含氫基團X-H 振動的倍頻和合頻吸收，包含大多數(shù)類型有機物組成和分子結(jié)構(gòu)的豐富信息。可檢測樣品密度、水含量、碳、氫、硫、氮、酸值、傾點、粘度、殘?zhí)?、蠟含量、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)、實沸點收率等數(shù)據(jù)。

NIR 成功案例：金陵石化公司于2011 年成功實施了基于原油近紅外快評技術(shù)的原油在線調(diào)合系統(tǒng)，系統(tǒng)上線快評后油品分析數(shù)據(jù)準確，調(diào)合系統(tǒng)實現(xiàn)了調(diào)合過程自動比例控制，調(diào)合優(yōu)化軟件的各協(xié)調(diào)工作完成了原油罐存監(jiān)視、組份跟蹤、在線優(yōu)化配比等功能。

目前該技術(shù)已在中國石油大連石化公司、廣西欽州公司、中國石化北海公司、茂名公司等企業(yè)成功實施了基于近紅外檢測的原油快評系統(tǒng)。

（3）核磁與近紅外技術(shù)比較

通過查找文獻，對核磁共振與近紅外技術(shù)在原油快速評價系統(tǒng)中的應(yīng)用作以比較，見表1。

表1 核磁共振與近紅外光譜技術(shù)的比較

由表1 可見，原油近紅外光譜圖信息更為豐富，技術(shù)成熟度更高，核磁共振的原油模型后期維護量較大，最終確認優(yōu)選基于近紅外技術(shù)的原油快速評價系統(tǒng)優(yōu)化控制原油混儲比例。

4 應(yīng)用近紅外原油快評系統(tǒng)優(yōu)化原油混儲比例

調(diào)整用2座10×104m3儲罐收儲從末站或鐵路槽車進廠的長慶油，用1座3×104m3儲罐收儲鐵路槽車進廠的青海油，經(jīng)過加溫沉降脫水后，應(yīng)用近紅外快評系統(tǒng)評價長慶油、青海油的詳評數(shù)據(jù)，指導(dǎo)分廠調(diào)度優(yōu)化調(diào)合比例，利用配套的2組調(diào)合泵及流量調(diào)節(jié)設(shè)施，按調(diào)合比例精準輸轉(zhuǎn)至1#靜態(tài)混合器送常減壓加工。期間對靜態(tài)混合器出口的長混油也進行近紅外快評，掌握長混油詳評數(shù)據(jù)。

調(diào)整用1 座10×104m3儲罐、3 座5×104m3儲罐收儲從末站進廠的新混油，經(jīng)過加溫沉降脫水，應(yīng)用近紅外快評系統(tǒng)評價各儲罐新混油的詳評數(shù)據(jù)，指導(dǎo)分廠調(diào)度優(yōu)化調(diào)合比例，利用配套的2 組調(diào)合泵及流量調(diào)節(jié)設(shè)施，按調(diào)合比例精準輸轉(zhuǎn)至2#靜態(tài)混合器送550 萬常減壓加工。期間對靜態(tài)混合器出口的新混油也進行近紅外快評，掌握新混油詳評數(shù)據(jù)。42/8罐區(qū)的其余5座5×104m3儲罐，42/1罐區(qū)1座（36#）作為組份罐、應(yīng)急罐使用。通過統(tǒng)籌規(guī)劃廠內(nèi)原油儲罐，設(shè)計配套工藝設(shè)備，依托近紅外快評系統(tǒng)，實現(xiàn)不同性質(zhì)、不同區(qū)塊的原油分儲，增加廠內(nèi)原油儲罐的有效罐容，提高儲罐使用效率。應(yīng)用快評系統(tǒng)后的原油儲存流程見圖3。

圖3 應(yīng)用近紅外快評系統(tǒng)后原油儲存流程

5 取得預(yù)期效果

5.1 增加原油儲罐的有效罐容

通過對進廠原油分類存儲，常減壓裝置不再從油品儲運廠儲罐內(nèi)直接抽油加工，而是通過調(diào)合泵后的靜態(tài)混合器向常減壓供料，廠內(nèi)儲罐罐底油由5.5～6 m 降至2.5 m 左右，大幅提高了儲罐的有效容積。

5.2 預(yù)知進廠原油性質(zhì)，合理安排調(diào)合比例

利用近紅外原油快評系統(tǒng)對末站輸轉(zhuǎn)的原油進行評價，短時間內(nèi)獲得原油性質(zhì)的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，指導(dǎo)分廠下達最優(yōu)調(diào)合比例，調(diào)合長混、新混油，為煉油廠提供性質(zhì)穩(wěn)定的加工油品。通過對1#、2#靜態(tài)混合器出口油品性質(zhì)的評價，常減壓裝置可提前預(yù)知加工原油質(zhì)量性質(zhì)、關(guān)鍵組分性質(zhì)及各餾分段收率，裝置無需時刻準備應(yīng)對由于進料性質(zhì)不穩(wěn)而可能出現(xiàn)波動，為裝置安穩(wěn)長滿優(yōu)運行提供穩(wěn)態(tài)環(huán)境，確保二次加工裝置的穩(wěn)定運行。

6 結(jié)束語

依據(jù)原油快速評價系統(tǒng)所得數(shù)據(jù)實現(xiàn)對摻煉原油比例及時調(diào)整，合理使用原油儲罐及相關(guān)工藝設(shè)施，提高儲罐的有效使用效率，增加計劃與生產(chǎn)的冗錯能力，從而更好的為計劃與生產(chǎn)協(xié)調(diào)創(chuàng)造條件，最終實現(xiàn)常減壓裝置穩(wěn)定加工。