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    国产振动插入式在线粘度分析仪在济南石化酮苯脱蜡和高压加氢润滑油装置的应用

    国产振动插入式在线粘度分析仪

    在济南石化酮苯脱蜡和高压加氢润滑油装置的应用

     

    刘衍攀    郭望明

     

    济南石化公司酮苯脱蜡车间       济南

    通力分析自控技术有限公司       武汉

     

     

    摘要:济南石化公司是中石化旗下始建于七十年代初的资深石化炼油企业,近年来公司依据自身和地域特点,在原有燃料油加工工艺的基础上,着力发展润滑油等特色生产工艺,如:国内首批高压加氢润滑油生产装置等,并力争成为中石化特殊润滑油加工生产基地之一。因此,对炼制过程油品质量的检测格外重视,尤其对润滑油产品粘度指标的在线分析十分看重,希望通过连续检测工艺过程粘度质量指标,及时调整加工工艺参数,保证其粘度处于最佳控制范围,并在此基础之上,在操作室DCS计算机上实现APC先进质量控制,全面提高工艺生产过程的稳定性和质量控制精度,提高产品质量、收率和经济效益。

     

    关键词:石化炼油装置  润滑油粘度  在线分析仪  产品质量    

     

    一.概述

    随着石油化工等流程工业及自控优化技术的高速发展,生产过程人员逐渐不满足于从传统的实验室获取的不连续的离线粘度参数来控制产品质量的方式,而更期望应用安装于生产工艺现场,能够连续为工艺操作室提供粘度参数的在线粘度分析仪,使生产过程能够得到更有效地控制,产生更大的经济效益。

    济南石化酮笨脱蜡装置馏出口脱蜡油的粘度是考核该装置油品质量的一项重要指标,由于该原料油是从酮笨脱蜡装置不同的侧线拔出的,因此,各侧线脱蜡油的粘度指标各不相同,其分布情况如下表所示:

    物料:酮苯脱蜡油

    温度:60100

    密度:0.850.9 g/cm3

    100℃运动粘度:2.534 mm2/s

     

     

    六种物料性质表

    被测油品种类

    MVI 75

    MVI 250

    MVI 650

    HVIII6

    HVIII10

    HVIII150BS

    温度

    60100

    密度(20)kg/m3

    850860

    880889

    895900

    860870

    870880

    890897

    运动粘度,mm2/s

    2.453.15

    67

    11.512.3

    6.27.2

    1011

    3133

    从上表中我们可以看出,六种物料的粘度指标各不相同,且差别较大。

    在实际工艺操作过程中,酮笨脱蜡装置馏出口油品经常是在上述六种不同性质的油中进行切换,为了准确把握原料的切换过程,使酮笨脱蜡装置及下道工序的工艺操作能够在切换中保持平稳,需要在每次切换过程中及时准确知道各原料的粘度数据。以便有针对性地及时调整相关的工艺参数,保证装置馏出口产品的质量和收率。

     

    二.分析仪及系统方案特点

    为了使所用脱蜡油粘度在线分析仪能够长周期、稳定、准确和可靠地在酮笨脱蜡装置现场运行,济南石化相关的部门(技术处、机动处、工艺生产车间和仪表车间等)的技术人员对此作了大量的调研、考察和技术交流等工作,最终,选择了 “IVA-2型管道插入式智能在线粘度分析仪”,并于201210月在装置现场投入应用。目前,该粘度分析仪已在现场安装投用近一年,从实际现场所获取的运行数据及记录曲线表明,分析数据准确性满足技术要求,跟踪响应及时,使用效果超过预期。

    该分析仪分析原理和主要技术特点如下:

    1.分析原理

    IVA-2振动式在线粘度分析仪基于扭转振荡原理,利用粘性流体物质分子间剪切力的变化特性,直接从工艺现场流体管线中快速获取粘度数据,其测量过程为:通过一只特制的一端固定的振动金属杆部件,金属杆的另一端即传感器与被测介质接触,金属杆的特定部位设置一电磁激励振荡源和一电磁感应部件,在激励源的作用下,其金属杆沿其轴向方向按特定频率进行振荡,当被测流体在金属杆端部传感器表面流动时,具有一定振荡频率和幅值的端部传感器表面会剪切被测流体介质,其剪切力的大小会随被测介质粘性值大小的变化而产生变化,通过电磁感应部件获取其变化,再通过特定的算法,即可精确地得到被测介质的粘度值。此外,根据被测介质粘性范围的不同,设计不同尺寸和几何形状的振动体,可使该分析仪能够适应不同粘度范围的被测介质的测量。该种分析仪能够在非常宽的粘度范围进行测量工作。由于没有可动部件,其实际应用的可靠性是一般毛细管等方式工作的粘度分析仪无法比拟的。

     

    2.主要技术特点

    (1)采用特制的振动式一体化不锈钢检测器直接插入被测工艺管道,检测液体粘度,无需恒温系统,无活动连接部件、体积小、安装方便。

    (2)采用高性能西门子PLC实时处理被测油品的粘温特性,所测粘度在要求的范围内不受被测管道油品温度、压力、流量变化的影响,检测结果与GB/T 10247-2008 相对应。

    (3)分析仪操作面板设有液晶显示器和操作按键,可随时在现场对分析仪相关参数进行设置和修改,并提供420mA.DCRS485(modbus协议)输出信号。

    (4)防爆等级符合国家标准,适应现场环境要求。

       5)产品性能稳定可靠,实现了长周期安全运行,无需人工日常维护。

     

    3.主要技术参数

    粘度检测范围:2200000mm2/S(石化   企业 典型:2200 mm2/S

    温度检测范围:-40280℃,(典型:0200℃,分辨率±0.1℃)

    压力:典型05MPa,可根据用户要求进行扩展
    重复性:±0.2%
    输出方式:电流(4-20 mA
    .DC )RS485/MODBUS协议
    材质:316L不锈钢,可根据用户要求选择其它材质不锈钢。

     

    三.现场实施方案

    以下是IVA-2粘度在线分析仪济南分公司酮笨脱蜡现场实际安装和工艺流程:

     

     

    济南炼化酮苯脱蜡装置粘度安装位置

     

    工艺安装示意图

    四.人工化验分析与在线分析仪数据对比分析

       为了考核在线粘度分析仪的分析数据的准确性,我们收集了2012130日至37日时间段的人工化验和在线分析数据,并做统计对比分析,以下为统计对比的数据表和记录曲线:

     

    日期

    时间

    粘度仪粘度

    化验分析粘度

    差值

    日期

    时间

    粘度仪粘度

    化验分析粘度

    差值

     

    130

    0:00

    8.2

    8.591

    0.391

     

    212

    0:00

    5.5

    5.897

    -0.397

    8:30

    8.3

    8.426

    0.126

    8:30

    5.35

    5.947

    -0.597

    14:00

    8.3

    8.233

    0.067

    18:00

    5.48

    5.91

    -0.43

    18:00

    8.3

    8.477

    -0.177

     

    213

    0:00

    5.53

    5.874

    -0.344

     

    131

    0:00

    8.01

    8.413

    -0.403

    8:30

    5.7

    5.847

    -0.147

    8:30

    8.02

    8.394

    -0.374

    18:00

    5.8

    5.738

    0.062

    14:00

    8.342

    8.381

    -0.039

     

    214

    0:00

    5.5

    5.743

    -0.243

    18:00

    8.303

    8.343

    -0.04

    8:30

    5.7

    5.802

    -0.102

     

    21

    0:00

    6.74

    6.816

    -0.076

    18:00

    5.7

    5.779

    -0.079

    8:30

    6.97

    6.714

    0.256

     

    215

    0:00

    5.35

    5.774

    -0.424

    14:00

    6.74

    6.675

    0.065

    8:30

    5.35

    5.783

    -0.433

    18:00

    6.83

    6.644

    0.186

    18:00

    5.56

    5.749

    -0.189

     

    22

    0:00

    6.98

    6.606

    0.374

    216

    0:00

    5.4

    5.677

    -0.277

    8:30

    6.97

    6.619

    0.351

    8:30

    5.4

    5.711

    -0.311

    18:00

    6.82

    6.549

    0.271

     

    228

    8:30

    5.56

    5.424

    0.136

     

    23

    0:00

    6.36

    6.53

    -0.17

    17:30

    9.52

    9.876

    -0.356

    8:30

    6.974

    6.518

    0.456

    23:00

    9.4

    9.422

    -0.022

    18:00

    6.515

    6.475

    0.04

     

    229

    8:30

    9.42

    9.702

    -0.282

    24

    0:00

    6.74

    6.462

    0.278

    17:30

    9.5

    9.467

    0.033

     

    25

    0:00

    6.3

    6.549

    -0.249

    23:00

    9.15

    9.46

    -0.31

    8:30

    6.3

    6.549

    -0.249

     

    32

    8:30

    9.6

    9.893

    -0.293

    18:00

    6.3

    6.462

    -0.162

    17:30

    9.5

    9.899

    -0.399

     

    26

    0:00

    6.6

    6.883

    -0.283

    23:00

    9.6

    9.937

    -0.337

    8:30

    6.3

    6.654

    -0.354

     

    33

    8:30

    9.56

    9.842

    -0.282

    18:00

    6.3

    6.481

    -0.181

    17:30

    9.748

    10.21

    -0.462

     

    27

    0:00

    6.2

    6.506

    -0.306

    23:00

    9.6

    10.16

    -0.56

    8:30

    6.1

    6.518

    -0.418

     

    34

    8:30

    9.75

    10.24

    -0.49

    18:00

    6.2

    6.512

    -0.312

    17:30

    9.8

    10.18

    -0.38

    28

    13:00

    5.9

    6.151

    -0.251

    23:00

    9.94

    10.15

    -0.21

    18:00

    5.9

    6.187

    -0.287

     

    35

    8:30

    9.8

    10.26

    -0.46

     

    29

    0:00

    5.7

    6.196

    -0.496

    17:30

    10.26

    10.1

    0.16

    8:30

    5.66

    6.06

    -0.4

    23:00

    9.8

    10.16

    -0.36

    18:00

    5.66

    6.037

    -0.377

     

    35

    8:30

    10.27

    10.08

    0.19

     

    210

    0:00

    5.5

    6.051

    -0.551

    17:30

    9.8

    10.15

    -0.35

    8:30

    5.5

    5.978

    -0.478

    23:00

    9.6

    10.21

    -0.61

    18:00

    5.56

    5.965

    -0.405

     

     

     

     

     

     

    211

    0:00

    5.53

    5.888

    -0.358

     

     

     

     

     

    8:30

    5.53

    5.94

    -0.41

     

     

     

     

     

    18:00

    5.5

    5.901

    -0.401

     

     

     

     

     

     

    在济南石化酮笨脱蜡装置馏出口脱蜡油的应用对比中,通过上述对比数据和运行期间的观测记录情况,分析仪工作稳定、测量数据准确、日常几乎免去维护,获得工艺使用人员高度评价。最近,又在该炼油厂新建的30万吨高压加氢润滑油装置润滑油出口线上再度安装投用多套此种在线粘度分析仪,分别用于此装置多个馏出口线的轻质润滑油、中质润滑油和重质润滑油产品粘度质量参数的在线检测,以便更有利于装置工艺参数的调整,更好地保证和提高馏出口润滑油的产品质量,提高经济效益。

     

    五.效益分析

    正常情况下,酮笨脱蜡装置馏出口油品是根据不同粘度的润滑油,分别打到不同的成品储油罐中进行储存以待出厂。而实际工艺操作过程中,馏出口油品经常是在六种不同粘度性质的油中进行切换,而切换过程油品从一种粘度性质过度到另外一种粘度性质,在这过度过程中的产品由于油品粘度性质的不确定型,不能作为出厂油品而是作为非成品油打入中间罐,然后再度送入相关装置进行回炼。

    因此,实际操作过程是一旦切换开始,把管道中的油品打入到中间罐,待其油品粘度性质从一种性质稳定到另外一种性质之后,再切换到要求的成品储油罐。在投用粘度在线分析仪之前,判别切换过程是否完成,是基于对切换时不断的人工取样进行粘度化验分析来确定,而人工化验从采样到完成整个分析过程需要一定的时间,而且要进行多次人工化验分析才能够判断切换是否达到稳定,因此,实际情况往往是切换过程早已经结束了而人工化验数据还没有出来,此时,工艺操作人员又不敢轻率做决定进行切换,而是

     

    6#原料换10#原料的换料过程

     

     

     

    等人工化验数据出来后在进行切换操作,因此,往往34个小时的切换过程被延长到56小时,从而把已经稳定后的成品油打入了中间罐作为回炼油,造成很大的效益损失。

    自安装投用粘度在线分析仪之后,操作人员就可根据DCS计算机上显示的粘度数据趋势曲线,一旦粘度数据稳定,立即将馏出口油品切换至成品罐,从而,使切换过程时间大大压缩。

     

     

     

     

    参考文献:  [1]《在线粘度分析仪说明书》,通力分析自控技术有限公司

    [2]油品质量和气体成分过程分析仪, 作者: 汪玉忠, 品牌: 中国石化出版社

     

     

    作者简介: 刘衍攀男,主任,高工 中石化济南分公司酮苯脱蜡车间。

                        郭望明,男,通力分析自控技术有限公司