93號(hào)車用汽油調(diào)合硫含量卡邊控制預(yù)測(cè)模型的建立

梁成龍 黃瑋瑋(中國(guó)石油集團(tuán)蘭州石化分公司油品儲(chǔ)運(yùn)廠油品調(diào)合車間，甘肅 蘭州 730060)

93號(hào)車用汽油調(diào)合硫含量卡邊控制預(yù)測(cè)模型的建立

梁成龍 黃瑋瑋(中國(guó)石油集團(tuán)蘭州石化分公司油品儲(chǔ)運(yùn)廠油品調(diào)合車間，甘肅 蘭州 730060)

隨著社會(huì)的不斷發(fā)展進(jìn)步，燃料清潔化的概念正在逐步深入人心，人們對(duì)環(huán)境的保護(hù)也越來(lái)越重視，對(duì)汽油中硫含量的限制也越來(lái)越嚴(yán)格。

汽油調(diào)合；硫含量；卡邊控制；93號(hào)車用汽油

1 調(diào)合背景

油品儲(chǔ)運(yùn)廠現(xiàn)在所采用的是在線控制比例和罐式循環(huán)相結(jié)合的調(diào)合方式，主要生產(chǎn)93號(hào)、97號(hào)、98號(hào)三種牌號(hào)的車用汽油，為有效利用現(xiàn)有的組份，提高一次調(diào)合的合格率，增加高附加值產(chǎn)品的產(chǎn)出，達(dá)到國(guó)V質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)中硫含量指標(biāo)小于等于10ppm的要求，本文以93號(hào)車用汽油的調(diào)合生產(chǎn)過(guò)程作為研究對(duì)象，建立93號(hào)車用汽油硫含量的預(yù)測(cè)模型，力求探索車用汽油調(diào)合硫含量卡邊生產(chǎn)的規(guī)律。

2 現(xiàn)狀分析

根據(jù)2016年1至4月份的調(diào)合情況統(tǒng)計(jì)可知，93號(hào)車用汽油的調(diào)合中，硫含量較高的組份有加氫汽油、催化汽油、醚化汽油以及車用生成油；其次，自3月中下旬開始，催化汽油開始大量摻與該廠93號(hào)車用汽油的調(diào)合，但催化汽油的硫含量數(shù)值偏高且不穩(wěn)定，容易造成成品油硫含量數(shù)值的大幅度波動(dòng)，也會(huì)造成一次調(diào)合合格率降低、調(diào)合成本增加等問(wèn)題。

3 解決方案

3.1 機(jī)理分析

因目前無(wú)法對(duì)各種調(diào)合組份的硫含量進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)，因此，本文采用軟測(cè)量的基本思想，即把自動(dòng)控制與生產(chǎn)工藝過(guò)程有機(jī)結(jié)合起來(lái)，對(duì)于一些難于測(cè)量或者暫時(shí)不能測(cè)量的重要變量（稱之為主導(dǎo)變量），這里即為成品硫含量，選擇另外一些容易測(cè)量的變量（稱之為輔助變量），即調(diào)合組份C5、MTBE、乙苯、二甲苯、加氫汽油、車用異辛烷、重芳烴、甲苯、醚化汽油以及催化汽油的摻調(diào)比例等可知值，通過(guò)構(gòu)成某種數(shù)學(xué)關(guān)系來(lái)對(duì)其進(jìn)行推斷和估計(jì)。

3.2 數(shù)據(jù)采集和處理

3.2.1 數(shù)據(jù)采集和剔除

統(tǒng)計(jì)3月中下旬催化汽油開始大量摻調(diào)至4月底的93號(hào)車用汽油組份的調(diào)合數(shù)據(jù)，即輔助變量的測(cè)量數(shù)據(jù)，以及93號(hào)車用汽油成品罐的檢驗(yàn)分析數(shù)據(jù)，即主導(dǎo)變量的測(cè)量數(shù)據(jù)作為初始數(shù)據(jù)，根據(jù)拉依達(dá)準(zhǔn)則，剔除數(shù)據(jù)組中偏差大于3σ的數(shù)值以及異常數(shù)據(jù)，最終得到有效數(shù)據(jù)群86組。

3.2.2 建立測(cè)量模型

通過(guò)對(duì)2016年1至4月份的各組份調(diào)合比例和成品硫含量的分析可知，成品的硫含量的值是由組份的硫含量值以某種特定的比例經(jīng)過(guò)線性疊加所得到的，因此，假設(shè)有因變量Y和m個(gè)自變量X1，X2，…，Xm，建立一個(gè)從m個(gè)不相關(guān)變量Xi到估計(jì)量Y的線性映射：

其中，Y——硫含量值；X1——C5調(diào)合比；

X2——MTBE調(diào)合比；

X3——乙苯調(diào)合比；

X4——二甲苯調(diào)合比

X5——加氫汽油調(diào)合比；

X6——車用異辛烷調(diào)合比；

X7——重芳烴調(diào)合比；

X8——甲苯調(diào)合比；

X9——醚化汽油調(diào)合比；

X10——催化汽油調(diào)合比。

用矩陣可以表示為：

其中，X=[X1，X2，…，Xm]即為n×m維過(guò)程輸入數(shù)據(jù)，即摻調(diào)組份的比例數(shù)據(jù)矩陣（n——統(tǒng)計(jì)次數(shù)；m——自變量數(shù)）；

Y=[y1，y2，…，yn]T即為n×1維的過(guò)程輸出數(shù)據(jù)，即硫含量的檢驗(yàn)值數(shù)據(jù)矩陣；

A-[A1，A2，…，Am]即為m×1維系數(shù)矩陣。

求解系數(shù)矩陣，計(jì)算可得，

因此，可以得到最終的硫含量線性模型為：

4 模型檢驗(yàn)

為了校驗(yàn)上述模型的準(zhǔn)確程度和可運(yùn)行程度，本文將該廠5月93號(hào)車用汽油的成品硫含量的測(cè)量值與通過(guò)模型計(jì)算出的預(yù)測(cè)值進(jìn)行了對(duì)比，可得兩者之間偏差平均數(shù)為1.68，相對(duì)較小，因此，排除測(cè)量時(shí)的人為檢驗(yàn)誤差以及調(diào)合時(shí)組份比例控制誤差，該模型在汽油調(diào)合時(shí)對(duì)硫含量值的預(yù)測(cè)上具有一定的可行性。

5 結(jié)語(yǔ)

第一，該預(yù)測(cè)模型對(duì)93號(hào)車用汽油的調(diào)合具有一定的指導(dǎo)意義；通過(guò)對(duì)硫含量的預(yù)測(cè)，可以在開始調(diào)合之前對(duì)各調(diào)合組份的所占比例進(jìn)行更精確化的范圍規(guī)定，在一定程度上避免了因?yàn)榻?jīng)驗(yàn)主義而造成的調(diào)合成品硫含量值富余過(guò)大，從而能提高了一次調(diào)合的合格率。

第二，該模型也為其余牌號(hào)的車用汽油，如97號(hào)、98號(hào)車用汽油調(diào)合的硫含量的卡邊控制提供了相應(yīng)的借鑒方法，同時(shí)，該模型的建立過(guò)程，也為其余汽油調(diào)合的生產(chǎn)模型，如辛烷值模型等的建立提供了一定的思路與方法。

[1]李建雄.基于DCS控制的汽油在線管道優(yōu)化調(diào)合系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)，2006.

[2]鄭衛(wèi)東.基于精益生產(chǎn)的汽油在線調(diào)合優(yōu)化系統(tǒng)研究，2009.

[3]王妍，朱文娟，李建雄.蘭州石化汽油在線管道調(diào)合的應(yīng)用.甘肅科技，2009.

[4]馮作文，李葉.蘭州石化自主開發(fā)汽油在線優(yōu)化調(diào)合技術(shù).中國(guó)石油報(bào)，2009.

梁成龍（1978-）男，漢族，甘肅定西人，工程師，主要從事石油煉制工作.

汽油調(diào)合作為汽油生產(chǎn)過(guò)程中的最后一環(huán)，將直接影響到汽油產(chǎn)品的質(zhì)量。因此，如何控制好汽油調(diào)合時(shí)各組份的比例，做到調(diào)合過(guò)程硫含量質(zhì)量指標(biāo)的卡邊生產(chǎn)，是保證高附加值汽油產(chǎn)品有效產(chǎn)出的基本前提。