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    国产振动插入式在线粘度分析仪在中国石化济南分公司润滑油酮苯脱蜡装置的应用

    刘衍攀1,      郭望明2,       罗海涛2,

     

    1中国石化济南分公司润滑油车间, 济南  邮编:2501012武汉华天通力科技有限公司, 武汉 邮编:430223

        摘要:济南分公司是中国石化旗下始建于七十年代初的资深石油炼化企业。近年来公司在原有燃料油加工工艺的基础上,进一步优化产品结构,降本增效,提高产品附加值。着力发展润滑油特色生产工艺,成功建设了济南分公司重质基础油光亮油生产基地,因此,对炼制过程油品质量的检测格外重视。润滑油产品粘度指标的在线分析十分关键,希望通过连续检测工艺过程粘度指标,及时调整工艺参数,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,提高产品质量和经济效益。

     关键词:润滑油酮苯装置  润滑油粘度  在线粘度分析仪  产品质量    

     

    一.概述

    随着石化行业炼油化工工艺及自控技术的高速发展,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。

    济南分公司重质基础油光亮油基地采用浅度糠醛精制-高压加氢处理/精制-酮苯脱蜡脱油技术路线,生产市场上紧缺的HVIⅡ150BS光亮油(粘度指数95以上)、HVIⅡ6HVIⅡ10高粘度基础油济南分公司润滑油车间酮苯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。由于该原料油是从常减压装置不同的侧线经过糠醛精制、加氢改质,因此,各种原料的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

    5.56.5

    911

    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,酮苯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。为了准确把握产品脱蜡油的切换过程,使酮苯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种脱蜡油产品的粘度数据,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,增加效益。

     

    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、准确和可靠地在酮苯脱蜡装置现场运行,中国石化济南分公司相关部门(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,最终选择了武汉华天通力科技有限公司研制生产的“IVA-2型振动插入式智能在线粘度分析仪”,以及针对该装置工艺特点和现场实际情况专门设计的整套应用方案,并于201210月在酮苯脱蜡装置现场投入应用。目前,该粘度分析仪已在现场安装投用一年半,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)采用西门子的高性能PLC实时处理被测油品的粘度特性,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苯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2013130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

     

     

     

     

     

     

     

    在济南分公司酮苯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,又在公司新建的30万吨高压润滑油加氢装置含蜡油产品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含蜡油产品粘度的在线检测,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,酮苯脱蜡装置脱蜡油产品是根据粘度的不同,分别出厂送到润滑油公司不同的成品储油罐。而实际工艺操作过程中,脱蜡油产品经常是在六种不同粘度性质的油品中进行切换,而切换过程油品从一种粘度性质过渡到另外一种粘度性质时,过渡产品由于油品粘度性质的不确定性和不稳定性,既不是前一种粘度的产品,又不能作为后一种粘度的产品,不能作为合格产品,只能作为过渡产品降价让步出售。

    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,为了确保产品合格,工艺操作人员又不敢轻率切换到下一种油品的合格罐,而是等人工化验数据出来后在进行切换操作,因此,往往23个小时的切换过程被延长到45小时,从而把已经粘度合格的成品油打入了中间罐作为过渡产品,造成很大的效益损失。

    HVIⅡ6产品切换至HVIⅡ10品的换料过程



     

    HVIⅡ10产品切换至HVIⅡ6品的换料过程


    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,一旦粘度数据大幅变化立即将产品改到过滤产品罐,油品粘度过渡到另一种油品粘度并稳定后,立即将油品切换至另一种成品罐,从而,使切换过程时间大大压缩,有效减少了过渡产品量。初步估算投用在线粘度仪后,每次换料可减少过渡产品20吨,过渡产品和其它合格产品差价按500/吨计算,每次换料可增效1万元,每月平均换料4次,每年可增效48万元。

     

    Abstract: The Jinan Branch under Sinopec, founded in the early 1970s, is an experienced oil refining company. The company has further optimized the product portfolio, improved cost efficiency, raised the added value of lubricants and focused on the development of special production processes of lubricants based on the original fuel oil processing technologies over the past years. After all these efforts, it successfully set up a heavy base oil "bright stock" production base of its own. Therefore, more attention has been paid to the testing of oil quality during the process of refining. The on-line viscosity analysis of lubricant is very crucial to the testing. It is hoped that the viscosity of lubricant can be controlled within the optimal range through timely adjustment of process parameters based on the viscosity that is continuously detected during the processing. In addition, APC (Advanced Process Control) can be realized on the DCS (Distributed Control System) in the operating room, fully improving the stability of production process and the quality control accuracy, as well as increasing the product quality and cost efficiency.

     

    Keywords: Lubricant Ketone-Benzene Unit, Lubricant Viscosity, Online Viscosity Analyzer and Product Quality

      

     第一作者简介:刘衍攀,男,197512月出生,学士,高级工程师。

    从事主要工作:润滑油车间主任,从事润滑油各装置的生产技术和管理工作。

     

    通讯地址:山东省济南市工业南路26

    单位:中国石化济南分公司润滑油车间

    邮编:250101

    电话:15168883350

    E-mail: lyp.jnlh@sinopec.com

       

    参考文献:  [1] 武汉华天通力科技有限公司《在线粘度分析仪说明书》,网址www.tonglitech.com