汽油在線調合系統在PKOP 煉廠的應用與實踐

□ 文/姜石 柏鎖柱 曾旭東 陳慶坤 趙剛*

汽油生產可分為汽油組分生產和汽油調合兩個階段。汽油調合是一個十分復雜，同時又蘊藏著巨大利潤空間的工藝過程。中油國際（哈薩克斯坦）奇姆肯特煉油公司（PKOP）原使用傳統汽油調合—油罐調合方式，不但要占用大量油罐，而且成品油質量過剩較大，經濟損失大。因此，在該廠現代化改造中，引入并投產先進的自動調合系統，這是此次技術改造的重點項目之一。

汽油自動調合系統，是通過對調合規律的深入研究建立調合模型，借助汽油產品質量在線測量和自動控制系統，實現汽油調合的自動、在線運行，是計算機集成過程系統（CIPS）在煉油企業的典型、智能化應用。采用該系統既能夠保證調合過程的穩定性和連續性, 又能夠根據上游調合組分的實際生產情況，實時、在線調整各調合組分的比例，優化調合方案，從而減少油罐占用，縮短調合時間，避免重復調，有效地降低能耗，增強市場響應速率，最大程度地提高生產效率。

一、項目概況

奇姆肯特煉油廠（Shymkent Refinery）始建于1971年，是哈薩克斯坦國內三大煉油廠之一。奇姆肯特煉油廠最初加工低粘度的西西伯利亞油田混合原油，蘇聯解體后，煉廠改為加工哈薩克斯坦國內低硫的庫姆科爾原油。

2016年，哈薩克斯坦政府決定在年底前所有車用燃料都要達到三國海關同盟產品質量標準（即K4、K5標準，相當于歐IV、歐V標準）。為此，哈國要求對奇姆肯特煉油廠進行現代化改造。現代化改造工程目的一是從當前的525萬噸/年加工量，恢復到最初的600萬噸/年；二是生產滿足高標準要求的車用燃料；三是提高重油轉化率，增加輕質產品數量，以減少對進口產品的依賴。現代化改造工程分兩期實施，一期工程主要包括改造石腦油加氫、新建異構化裝置、新建火炬、改造循環水場等，并于2017年3月31日完成中交，6月30日完成性能測試。二期工程主要以新建200萬噸/年催化裂化裝置為主線，其他裝置及公用工程系統配合施工進度，計劃于2018年3月15日完成機械竣工，4月30日中交，7月1日催化裝置進油油聯運，7月30日進料開工，9月30日完成性能測試。受CPECC委托，二期項目主要由寧夏石化公司負責裝置開工工作。

1. PKOP煉廠組分油的主要性質及產量。PKOP煉廠目前汽油品種為K492號、K495號車用汽油。原設計調合組分油5種，分別為重整汽油、精制催化汽油、異構化汽油、MTBE和丁烷，后因MTBE裝置緩建，丁烷組分取消。添加劑一種，為抗氧化劑BHT。哈國汽油標準主要控制指標有抗暴性（研究法辛烷值RON、馬達法辛烷值MON）、硫含量、苯含量、芳烴含量、烯烴含量、氧含量、蒸氣壓，以及餾程。

以下是根據2018年9月二期項目開工生產計劃計算出全年（340天）汽油調合比例：

因哈薩克斯坦國內并不具備MTBE生產能力，所用MTBE需進口。從生產經濟性方面考慮，哈方業主要求調合中盡量減少MTBE使用量，92號汽油盡可能不使用MTBE。根據上表可以得出PKOP煉廠汽油調合基本的物料平衡情況，并以此作為計算基礎設計各批次的調合方案。

表1 K5 階段調合，95 號汽油調合

表2 K5 階段調合，92 號汽油調合

圖1 PKOP 煉廠汽油調合工藝流程圖

2. 設備概況。新增汽油調合系統軟件部分由Honeywell提供，設備處于中間產品罐區36G1單元，各組分線均配備有體積流量計和調節閥。調合總管上配有靜態混合器、近紅外分析儀、硫分析儀。儲罐部分配備5000立方米加氫汽油儲罐3具，用于收儲1100單元來精制催化汽油，并付給汽油調合系統。3000立方米異構化汽油儲罐3具，用于收儲700單元來異構化汽油并付給汽油調合系統。其余組分重整汽油、MTBE由哈方老廠區由專線送入汽油調合系統。在汽油調合系統附近建有一套專用加劑撬裝設備用于加注抗氧化劑。

3. 添加劑使用。P K O P 煉廠使用的抗氧化劑為俄羅斯產AGI D OL-1型（BH T），純度為99.7%，性狀為白色片劑，經現場試驗溶解性極佳。在汽油調合系統附近建有一套專用加劑撬裝設備（LO-3601），可直接加入汽油調合管線中，也可加入精制催化汽油儲罐和催化冷料儲罐中。根據生產情況和哈方要求，每次收取精制催化汽油時，將抗氧化劑直接加入罐中，調合線內暫時不加。后期由哈方自行根據成品汽油誘導期調整抗氧化劑的加劑量。我方暫時根據設計文件規定的35ppm比例執行。加劑量（t）=凈收量（t）* 35/1000000。

二、實際投用情況

根據現場情況，汽油調合系統投用時分為如下步驟：

第一階段：各組分單試，測試流程及設備，培訓人員，并處理開工不合格油品。第二階段：比例調合階段，由哈方人員提供比例，對比采樣結果后，進行人工優化。第三階段：穩定比例調合，近紅外分析儀表建模，優化物料平衡配比。第四階段：自動優化調合。

根據協議，寧夏石化人員負責進行至第二階段，穩定投用比例調合后，油品罐區即可移交哈方業主，其余工作由哈方人員同設備廠家共同進行。

以上為寧夏石化人員撤出前部分比例調合化驗情況匯總，7批次92號汽油全部一次合格。經檢測，該系統運行穩定，精度高，體積誤差不超過1/3000立方米，達到了國內外同類設備的先進水平。汽油調合系統一次投用成功，為后續的近紅外分析儀建模和最終的自動調合奠定了非常好的基礎。

系統投用過程中，遇見流量爬升不同步問題。Honey well調合系統比較先進，調合開始階段為初始爬坡階段，流量達到額定數值后，開始進入二次爬坡，此階段流量提升很快。由于前期調節閥參數設置不合理，實際流量提升較慢，導致程序卡在此階段無法達到額定量進入穩態。后通過修改調節閥PI值，修改流量檢測頻次，并加強與哈方人員溝通,及時提升重整汽油量后，問題 消除。

表3 10 月部分批次調合比例

表4 成品化驗指標

三、結束語

在中哈雙方人員的共同努力下，這套汽油在線調合系統一次投用成功，取得了非常好的效果：在不添加MMA情況下，92號汽油辛烷值平均達到92.3，95號汽油全部一次合格，實現了非常好的經濟效益。配合二期項目一次開車成功，第一時間生產出高標準的合格車用汽油，為把PKOP煉廠打造為“一帶一路”優質工程貢獻了自己的一份力量。

本次使用的Honeywell調合系統，具有先進的多非線性規劃+ 偏差升級的優化層設計，在線優化模型和各分析儀表都具有國際先進水平，中哈雙方操作人員從本次工作中受益良多，增長了見識，磨練了專業技能，為今后煉廠汽油調合自動系統的優化提供了寶貴 經驗。