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    IDA-013型智能全馏程在线分析仪应用及常见故障处理

    IDA-013型智能全馏程在线分析仪应用及常见故障处理

     

    余四军

     

    中石化长岭分公司信息技术管理中心   邮编 414012

     

    摘要:在线测量分析和智能化仪表已经渗透到炼油、石油化工等各生产装置中的每一个重要部位,不但进行实时测量分析,而且参与实时控制,为稳定产品质量、优化产品结构、降低劳动强度、提高经济效益发挥着重大的作用。本文简要介绍了IDA-013智能全馏程分析仪的主要特点、技术参数及工作原理,对其在长岭分公司1#催化装置、焦化装置投用以来出现的故障进行了分析说明并提出了具体的改进建议,达到为生产装置更好服务的目的。

     

        关键词:在线分析仪   全馏程     炼油厂应用    维护保养

     

     概述

    在炼油生产过程中和石油产品的应用上,馏程是一项重要指标, 能够反映油品轻重成分的分布情况,是炼厂分析工作量最大的分析项目。生产工作中,人工定时(每四小时一次或八小时) 采样化验分析,操作人员依据人工分析结果来调整操作,滞后大,往往不能及时把握质量关,尤其是在工艺波动比较大的情况下,表现更为突出。

    在线馏程分析仪能监视并及时反映生产过程油品馏分的动态变化,能够及时准确地获取到这一信息,生产操作人员就能及时了解掌握炼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。

    我厂自2006年初在一套催化装置轻柴油馏出口线上使用第一台IDA-013智能全馏程在线分析仪开始,到目前为止,已经陆续在一套焦化柴油、二套常减压常三线柴油、二套催化轻柴油、二套催化粗汽油共五台IDA-013/011型全馏程在线分析仪,加上此期间陆续投用的三台IPP-012C柴油倾点和一套催化稳定汽油饱和蒸气压在线分析仪,目前,总共有九套油品质量在线分析仪在运行,为生产操作人员提供生产过程产品质量的信息,配合DCS实现装置的先进优化控制。

     

    二、分析仪设计原理:

    GB/T255-77(88)  恩氏蒸馏法

    (Engler distillation of petroleum products)

    适用于测定发动机燃料溶剂油和轻质石油产品的馏分组成,在炼油工业中常用作油品质量的重要指标。

    恩氏蒸馏装置如图1-1所示,它是把100毫升油品放在蒸馏瓶内加热蒸出的气体经冷凝器冷凝使油气变成液体流入100毫升的量筒内。

    装置由蒸馏瓶、温度计、冷凝管、水箱、量杯、电炉、挡风罩组成。蒸馏100ml试油,建立馏出温度与馏出物体积分数之间的馏分组成关系。

    初馏点:蒸馏开始后,从冷凝管末端滴下第一滴液体时的馏出温度。

    终馏点:蒸馏末期,最大回收体积所对应的馏出温度。

    干点:蒸馏末期,温度计水银柱停止上升而开始下降时的最高温度。

     

    1-1

     

     

     

     

     

     

     

     、分析仪结构原理

     仪表根据GB/T255-77(88)  恩氏蒸馏法进行在线设计,其工作原理完全与标准方法相同,仪表原理流程图如图1-2所示,外形结构图如图1-3所示

    1-2

    1-3  IDA-013型智能在线全馏程分析仪

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    四、分析仪工作过程

    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(进样管)而被准确定量地注入分析器。微处理机启动加热程序控制加热器,根据油品温度的变化自动调整加热功率,并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,同时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,微处理机通过控制定量进风定量排油阀等,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。

    该馏程仪设计了专用样品处理系统和负压排空系统,其专用的油品过滤器能起到很好的过滤杂质的作用,大流量的流通段将油中的颗粒带回到管道中去,能很好的起到自清洗的作用。专用的负压系统能够给分析器提供足够的减压环境,使仪表能高效率高精度的完成分馏。

     

    五、分析仪主要特点:

    IDA-013系列智能全馏程在线分析仪,采取与人工分析过程相吻合的分析方法,测量范围覆盖石脑油、汽油、煤油、柴油、润滑油等各类馏分油从初馏点至终馏点(或干点)的全部温度的高精度测量。其检测结果与国标《石油产品馏程定法》GBT6536-1997 和《石油产品减压蒸馏测定法》GBT9168-1997相对应。

    用户可根据需求,自由选择任意百分点及其百分点个数分馏温度的测量。

    具备4-20mA.DCRS-485多种信号接口和专用远程数据处理显示终端,可方便的与生产装置DCS控制系统通信。同时,分析仪上装有彩色液晶显示器,能实时显示分析数据、工作状态、历史数据浏览、参数修改等功能。

    具备故障自诊断处理和提示功能。在断油、断水、停气和油压、水压、气压过高或者偏低等状况下,分析仪自动中止当前工作进入待机提示状态。

    采用模糊控制算法结合红外光电测量及低压大电流加热技术,实现对分馏过程的精确控制,使分析结果受原油性质变化及工艺方案改变时的影响降低到最小。

    采用嵌入式多CPU为内核组成单块带金属屏蔽罩的微处理机控制器,具有很好的现场抗干扰能力,保证长期稳定可靠运行,关键部件全部进口,进样环节无机械可动部件,分析组件等全部由不锈钢材料构成。

    采用专门设计的射流组件组成可靠实用的负压发生系统,完成对重质油品分析时所需之负压。此外,特殊设计的样品预处理系统能够保证在常压催化裂化及重油催化等装置含杂含水较严重油品的长期稳定测量。

     

    六、分析仪现场运行情况

    为配合长岭分公司一套催化装置的优化控制,提高柴油收率,我厂于20065月投用了一台IDA-013智能全馏程在线分析仪,用于催化轻柴油馏出口的馏程分析。投用6年多来,其运行率和准确率均达到了90%以上,馏程分析仪在现场安全稳定的运行,能够及时跟踪并反映油品的馏分变化和生产波动趋势,发挥了指导生产操作的作用。

    对该分析仪的技术性能考核中,采取定期和不定期人工采样分析与分析仪测量相对照的方法,对照效果用下表来进行分析。

     

    日期时间

    采样方式

    初馏点

    10%

    50%

    90%

    95%

    干点

    2007-10-25 
    12:00:00

    在线仪表

    183.6

    218.7

    258.0

    343.1

    360.3

    367.6

    人工化验

    183

    216

    259

    344

    362

    /

    2007-10-26 
    12:00:00

    在线仪表

    188.2

    221.8

    263.0

    353.2

    362.4

    369.1

    人工化验

    184

    220

    265

    351

    363

    /

    2007-10-27 
    12:00:00

    在线仪表

    173.1

    218.9

    267.3

    355.7

    365.9

    372.7

    人工化验

    180

    219

    264

    357

    /

    /

    2007-10-28 
    12:00:00

    在线仪表

    174.3

    213.4

    260.8

    352.2

    365.9

    371.5

    人工化验

    178.5

    214.5

    262.0

    354.0

    /

    /

    2007-10-29 
    12:00:00

    在线仪表

    193.8

    218.1

    264.8

    352.7

    368.8

    373.0

    人工化验

    182

    219

    263

    350

    /

    /

    2007-10-30 
    12:00:00

    在线仪表

    182.2

    229.6

    269.4

    355.5

    368.8

    371.7

    人工化验

    191

    224

    270

    352

    /

    /

    2007-10-31 
    12:00:00

    在线仪表

    182.4

    208.5

    247.3

    336.9

    360.8

    369.1

    人工化验

    170

    204

    244

    337

    358

     

    2007-11-1 
    12:00:00

    在线仪表

    172.1

    221.7

    266.7

    350.4

    360.4

    369.7

    人工化验

    184

    220

    264

    352

    363

     

    2007-11-2 
    12:00:00

    在线仪表

    167.8

    223.1

    268.1

    357.8

    363.9

    365.9

    人工化验

    182

    225

    270

    358

    364

     

    2007-11-2 
    16:00:00

    在线仪表

    189

    219.8

    267.1

    345.0

    360.6

    366.7

    人工化验

    198

    226

    268

    343

    356

    365

    2007-11-3 
    12:00:00

    在线仪表

    188.3

    222.2

    264.5

    349.1

    365.1

    370.6

    人工化验

    182

    220

    266.5

    352

    /

    /

    2007-11-3 
    16:00:00

    在线仪表

    190

    217.5

    270.3

    348.5

    362.9

    372.7

    人工化验

    178

    219

    267

    346

    360

     

    2007-11-4 
    12:00:00

    在线仪表

    186.2

    216.4

    265.6

    354.5

    363.2

    369.2

    人工化验

    182

    219

    266

    355

    /

    /

     

     

     

     

     

     

     

      

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

     

    图中化验值为 / ,为化验时温度超过365℃时就无法观察出馏分点的具体数据,此时对比以相近点比较,如90%,由此可见,人工化验不能精确的测量出油品每个馏分点值,不能直接指导生产操作,而在线分析仪能实时的分析出各点的馏分值,能及时准确的指导生产操作。

    由表中的数据和单点的对比曲线图可以看出,全馏程自动分析仪通过设的程序能自动完成分析,大部分数据都符合仪表在线性要求,但是初馏点的数值有时误差还比较大,原因有以下几个方面:

    Ø        分析仪负压系统因各种外界原因无法正常满足分析器的精度要求,造成分析仪在检测分析结果时的误差。

    Ø        分析完成后没有对整套系统进行严格清洗,每次分析周期完成后,采用仪表风对冷凝管和蒸馏器进行吹扫,管壁上的油不能完全吹干净,达不到严格清洗的标准,可能造成下一个周期的误检。

    Ø        在液体汽化后冷却收集过程中,油滴光电检测器能否准确检测也是个关健因素,当玻璃管脏时,检测就容易出现漏检,造成数据误差。

    Ø        一些细节方面欠缺,如工艺装置油品压力波动或进油管线有堵塞时,使蒸馏瓶内油样不足或没有,造成分析结果误差。

    Ø        零部件国产化,增加了日常维护工作量。

     

    七、分析仪现场运行维护注意事项及部分故障的判别和处理

    分析仪在长岭分公司六年多的使用中,仍然出现了部分故障,现就常见故障原因分析及处理措施整理如下:

    现象1:分析仪负压系统容易出现漏或堵

    原因分析:一般因为循环水脏堵塞喷射器或水压低,造成喷射器不能正常工作,并且循环水还会被反吸入负压罐,所检测到的负压值就达不到要求

    排除方法:定期清洗喷射器,排放循环水,并密切关查负压系统

    现象2:分析仪进排油管容易堵塞

    原因分析:样品过滤不彻底滤芯堵或样品倾点高油温底,容易凝固

    排除方法:定期检查仪表过滤器并清洗,给样品进排油管上伴热保温

    现象3:分析仪进样油温偏高

    原因分析:冷却水路堵塞或水压低

    排除方法:吹扫冷却水管路,检查水压等

    现象4:仪表数据与化验分析值误差偏大

    原因分析:仪表采样点与化验分析采样点有距离远或化验分析人为原因,仪表部分参数设置不当或仪表硬件故障,采集数据的方式有误或装置波动大。

    排除方法:尽量缩小仪表采样点与化验分析采样点的距离,正确使用采集数据方法,密切关注仪表硬件问题。

    综合以上的故障原因分析,80%以上故障现象因由现场工艺状况或管路条件所造成,20%左右因仪表内部零部件硬件或调整参数原因造成, 在现场维护过程中,维护工作人员需严格按照厂家技术操作手册的要求进行现场日常维护,主要维护项目包括如下(方法请参考技术操作手册):

    1.    现场UPS用电正常稳定,仪表线路正常稳定

    2.    现场样品油压力温度稳定,仪表所有管路通畅

    3.    现场循环水压力温度稳定,仪表水路通畅

    4.    现场氮气压力稳定干燥,仪表管路通畅

     

    八、总结

    IDA-01X系列在线全馏程分析仪虽然在实际应用中出现了上述一些问题,但仍是按国标分析方法设计的国内较为先进的在线油品质量分析仪。从2006年催化成功投用在线全馏程分析仪以来,我厂又先后在延迟焦化、新800万吨常压及催化投用了同类全馏程分析仪,及时为生产提供实时控制数据,有效指导生产。同时,利用有关各个馏程点与目前我厂使用的DCS先进控制系统APC算法模型相结合,能严格控制柴油的指标,对减少工艺的操作难度及提高轻油收率都有重要的意义。

    在线分析仪器的应用也已经成为企业先进控制的典型标志。所以做好在线分析仪表的维护控制,能够使仪表系统正常而高效的工作,是能够提高生产的经济效益,给企业的经济发展做出供献。

     

     

     

     

     

     

     

    作者简介:

    余四军现任中石化湖南长岭分公司信息技术管理中心质量仪表维护工程师,从事质量仪表应用与维护20多年,具有丰富的现场维护经验。