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    全馏程在线分析仪在加氢裂化装置中的应用探讨

    全馏程在线分析仪在加氢裂化

    装置中的应用探讨

    罗祥生

    (独山子石化公司炼油厂加氢裂化车间,新疆独山子  833600

    摘要:在石油化工生产过程中,馏程能够反映油品轻重成分的分布情况,是炼厂分析频次最高,分析工作量最大的分析项目,全馏程在线分析仪的应用可提高分析频次至0.51小时/次,并实时监视生产过程馏分质量参数的动态变化,将检测数据实时显示、存储和输出到生产装置先进控制系统,为炼油企业实现生产过程在线质量监测、全塔优化控制,提高企业经济效益和社会效益提供了有利的手段。

    关键词全馏程在线分析仪;质量监测;优化控制

    1.前言

    在石油化工生产过程中,馏程是代表油品的质量和应用性质的重要指标,它能够反映油品轻重成分的分布情况,是炼厂分析频次最高、分析工作量最大的分析项目,而以往的化验分析普遍存在分析滞后、的特点,对操作的指导性不强等特点。如果能够及时准确地获取油品的馏程信息,生产操作人员就能及时了解掌握全塔各类产品的分配比例及质量情况,及时调整塔内温度、压力和回流量等参数,使各种组分在保证质量的前提下处于最佳分配状态,从而提高企业的经济效益。

    60万加氢裂化装置采用的IDA系列全馏程在线分析仪是一款防爆型在线分析油品全馏程的智能仪表,它能够适用于炼厂汽油、煤油、柴油等相关油品的全馏程在线分析,并能实时监测生产过程中馏分质量参数的动态变化,并将检测数据实时显示、存储和输出到生产装置先进控制系统。60万加氢裂化装置的航煤、柴油全馏程在线分析仪项目于201110月底开始进行调试工作,2012115正式投用至今运行平稳,该全馏程在线分析仪的应用为加氢裂化装置实现生产过程在线质量监测、全塔优化控制,提高经济效益和社会效益提供了有利的手段。

    2.全馏程在线分析仪简介

    2.1 主要技术指标

    测量精度: 符合GB/T6536-1997ASTM D86《石油产品蒸馏测定法》标准。

    重 复 性: ±2

    稳 定 性: 漂移不大于2/年。

    输出信号: 420mADC RS232/RS485(modbus协议)

    测量范围: 0410℃。

    分析周期: 3545min

    作者简介:罗祥生(1980~):男,工程师,现从事加氢裂化装置的管理工作。电话:0992-3870523,邮箱:lyc_lxs3@petrochina.com.cn

    响应时间: 一个分析周期。

    防爆等级: ExdCT4

    2.2 工作原理

    来自快速回路循环系统的被测油品,经样品处理系统冷却和过滤等处理后,在微处理机的控制下,通过特别设计的定量组件而被准确定量地注入分馏器。微处理机启动加热程序,加热器接通电源,开始对分馏器中的被测油品进行加热。对被测油品在加热分馏全过程中的温度、分馏速度等进行实时检测控制,并显示分析仪当前工作状况和相关提示信息。分馏过程结束后,微处理机将检测结果在分析仪本机彩色液晶上显示,并通过RS485通讯接口传至所配远程专用数据处理显示终端显示或传送到生产装置DCS控制系统。一个分析周期完成后,重新开始对分馏器进行冷却和冲洗,进入下一周期的循环分析过程。

    2.3工艺流程图

    60万加氢裂化装置采用的IDA系列智能航煤、柴油全馏程在线分析仪从航煤、柴油的外放控制阀前引出,返回至泵的入口,新水、氮气、采暖水分别由装置界区接出,新水使用后直接排入下水,氮气排大气,采暖水返回至采暖系统,污油由泵送至低压火炬罐回收,分析仪的分析数据经过处理其检测结果在本机显示屏上显示,并通过RS485通讯接口传至DCS系统上输出显示,分析小屋内设有可燃气体报警仪并在DCS上显示,当可燃气体超标时报警并触发联锁自动启动风机,详细的工艺安装图如下图1所示。

        

    1 IDA系列智能全馏程在线分析仪工艺流程图

    2.4 系统结构

    系统主要由控制单元、分析检测单元、样品处理系统和专用数据处理显示终端四部分组成。系统结构如图1所示。控制单元和分析检测单元分别装在防爆控制箱和防爆分析箱内,两个防爆箱体并列固定在适合于现场安装用的独立机架上。样品处理系统也固定在该机架底座上。专用数据处理显示终端则安装在操作室仪表盘或化验室工作台等安全场所。

    3 全馏程在线分析仪的应用探讨

    3.1 在线分析仪数据与化验分析数据的对比分析1

    以航煤全馏程在线分析仪为例,自投用以来,其在线分析数据和化验分析数据的同步对比分析见图2~图4

     

    2 航煤全馏程在线分析仪初馏点数据和化验分析数据同步分析图

     


     
    3 航煤全馏程在线分析仪50%点数据和化验分析数据同步分析图

     


    4 航煤全馏程在线分析仪干点数据和化验分析数据同步分析图


    从图2~图4中可以看出:航煤全馏程在线分析仪和化验分析数据的吻合较好,最大数据偏差在4以内,平均偏差不到2,且数据稳定性好,可作为指导操作调节、优化操作参数的依据。

    3.2 与先进控制系统的结合应用

    航煤/柴油全馏程在线分析仪的实时分析数据通过RS485通讯接口传至DCS系统上输出显示,同时可作为装置先进控制系统的参数输入,能实时监测生产过程馏分质量参数的动态变化,先进控制系统接收在线分析仪的实时数据后,会根据产品质量的控制要求和各种参数的变化选择最优化的方案进行操作调整,在保证质量合格的情况下提高高附加值产品的收率,从而带来更多的经济效益。

    60万加氢裂化装置航煤/柴油在线分析仪于2012115正式投用,经过2个月的运行表明其分析数据的稳定性好,且与化验分析值的偏差较小,20123月初将部分在线分析仪的馏程数据作为先进控制系统的软测量数据进行输入,截止2012515,对比航煤、柴油的收率见下表:

    1 60万加氢裂化装置20121-4月航煤、柴油收率对比表

     

    1

    2

    3

    4

    航煤收率%m/m

    29.46

    26.4

    25.78

    29.11

    柴油收率%m/m

    24.69

    28.22

    31.11

    29.37

    航煤+柴油收率%m/m

    54.15

    54.62

    56.89

    58.48


         注:以上数据来自MES月度生产流程报表系统。

    从上述表格可以看出:1-2月,装置航煤+柴油收率偏低,平均为54.39%,自3月将航煤/柴油全馏程在线分析仪的数据作为先进控制系统的软测量数据进行输入后34月航煤+柴油的收率有了明显提高,平均为57.69%,比12月上升3.3%,即高附加值油品收率上升效果显著。

    全馏程在线分析仪系统的投用能及时向先进控制系统提供软测数据,且先进控制系统依据软测数据实时微调装置操作参数,从而优化产品分布,提高高附加值航煤和柴油的收率,为石化公司创造更多的经济效益。


    3.3
    经济效益核算

    传统的化验分析馏程频次较高,4小时一次,职工劳动强度较大,化验分析费用较高,且有明显的滞后缺点,不利于产品质量的控制和操作的及时调节,使用IDA系列智能全馏程航煤、柴油在线分析仪后,可有效降低化验分析频次,实时的分析数据通过DCS系统引入先进控制的软测量系统,先进控制系统根据软测量的结果及时调整操作,在保证质量合格的情况下实现卡边操作,有助于提高航煤、柴油的收率,投用在线分析仪的经济效益主要来自于以下两个方面:

    1降低化验分析频次,节省化验分析费用:2010年的化验分析费用为160万,其中航煤、柴油分析费用约33.2万元,投用在线分析仪后,航煤、柴油的化验分析频次可减半,则年经济效益=33.2/2=16.6万元

    2)按照航煤、柴油收率提高2.5%来计算,201060万加氢裂化装置加工原料VGO量为552452t,其中航煤的收率28.8%、柴油的收率26.2%,航煤、柴油按4800/吨,污油按照2800/吨计算,则年经济效益=552452t×28.8%+26.2%×4800-2800)元/×2.5%=1519.3万元

         考虑到在线全馏程分析仪的一次性投资约为150万元,则总体的经济效益为(1519.3 +16.6-150)万元/=1385.9万元/


    4
    结论

    1)航煤、柴油全馏程在线分析仪在60万加氢裂化装置建成投用以来,其在线分析数据与化验分析数据吻合较好,且数据稳定性好,可以作为指导操作调节、优化操作参数的依据。

    2)将全馏程在线分析的数据作为先进控制系统的软测量数据进行输入后,先进控制系统会根据软测量的结果及时调整操作,有助于提高航煤、柴油的收率,经济效益可观。

     

     

     

     

     

     

     

    The Application of Full Distillation Range Online-Analyzer

    On Hydrogenation Cracking Unit

    Luo Xiangsheng, Liu Bing, Wang Donghui, Zhang Shuyu, Liang Xiaosong

    (Hydrogenation Cracking Unit of Dushanzi Petrochemical Co Refinery. PetroChina, Dushanzi , 833600)

    Abstract: In the petroleum chemical industry production process, distillation range is the important quota of oil quality and application properties, it can reflect the distribution situation of oil level component, and usually it is the highest frequency and the largest workload analysis of the project in oil refinery. The usual laboratory analysis method has analysis of hysteresis characteristic, It only play a poor role on guiding the operation, the application of full distillation range online-analyzer can improve the analysis frequency from 4 hours a time to 3060 minute, It also can monitor the dynamic change of quality and other related parameters in the process of petrochemical production, at the same time, the testing data can display in distributed control system and output to advanced control system, It offer a great help in the production process of on-line quality monitoring; the optimization control of whole tower; improving the economic efficiency of enterprises and social benefits in refining and chemical enterprises.

    Key words: full distillation range online-analyzer; quality monitoring; optimal control