原油在線調合系統應用

董昌宏(中國石化海南煉油化工有限公司，海南 洋浦 578001)

0 引言

近幾年來，我國絕大多數煉化企業都面臨著原油產地多元、種類復雜、性質多變的問題，總體傾向是劣質及重質原油比例持續升高，嚴重影響原油加工效率和產品質量。在煉化企業中，常減壓裝置是原油加工的主體設備，是后續加工裝置的前提，其在生產過程中對原油的性質(如硫含量、酸值等)有著嚴格的要求。原油性質的相對穩定均衡，對于裝置的平穩操作、設備防腐安全和生產優化至關重要。

1 原油加工現狀

海南煉化是以煉油化工為主營業務的生產企業，原油綜合加工能力920萬噸/年。擁有 920萬噸/年常減壓蒸餾、310萬噸/年催化原料預處理、280萬噸/年重油催化裂化等裝置。原油加工的靈活性大，可加工的原油范圍較廣，原油優化空間較大。自投產以來，海南煉化加工的進口原油品種眾多，主要有：沙特超輕質、吉拉索、穆爾班、南巴、阿曼、沙特輕油等。由于原油品種的性質差異較大，在調合原油性質不能實時檢測、調合結果與預期偏離的情況下，常減壓進料原油性質波動增大，導致一、二次加工裝置產品物性參數相應波動，引起加工裝置操作的一系列工藝技術問題，嚴重時甚至會造成裝置非計劃停工等。故企業急需建設一套自己的原油在線調合系統且能滿足以下需求：

(1)選用成熟先進的原油優化調合管理軟件，綜合考慮從原油購買決策、原油到港安排、原油接卸輸送到原油加工各個環節的多種因素，擴大原油品種的選擇范圍，優化原油調合品種與配方，最終達到降低原油采購和運輸成本，維持合理庫存的目的。

(2)選用原油調合比例控制系統，使常減壓裝置的原油進料性質保持穩定，最大程度的消除常減壓裝置的操作不穩定性，同時優化原油餾分分布，合理安排二次加工裝置生產負荷，提高煉廠效益。

(3)選用近紅外原油快速評價系統，提供快速準確的原油評價數據，為原油調合優化系統提供數據支持和檢驗。

2019年5月，在海南煉化公司多部門協同合作下，采用南京富島信息工程有限公司的原油在線調合系統項目建設完成并投入試運行。

2 原油在線調合系統

2.1 系統架構

原油在線調合系統包括：原油混輸及調合優化系統、原油調合控制系統、近紅外原油快速評價系統和系統集成平臺。各系統分別完成獨立的任務，并相互聯系交互信息，協同完成原油優化調合工作。計劃層由計劃部門提供常減壓加工目標和原油，可從調合系統獲取原油庫存情況。調度層由調度部門根據原油調度作業計劃，結合組分跟蹤信息和作業管理信息，對調度作業計劃進行優化，修改或直接下發當日作業計劃給儲運部門。執行層由儲運部門接受調度部門下達的當日作業計劃，利用控制系統將優化后的各種結果以各種輸出信息的形式作用到閥門、泵等現場設備上，完成最終的控制動作和信息反饋。近紅外原油快速評價系統利用最新的分析技術，為原油調合提供原油質量評價數據，保證調合后原油性質符合進料要求。系統集成平臺從實時數據庫獲取原油儲罐液位、溫度等信息，從MES獲取蒸餾裝置側線收率等。

2.2 原油混輸及調合優化系統

原油混輸與調合優化系統實現原油接卸、存運和調合全流程的規范管理，通過調合操作站，實現工作流程一體化、調度指令和執行現狀及時共享，實現原油輸送各個環節原油性質和數量的有效跟蹤。實現對原油在海南煉化公司管理范圍從船期安排到原油進廠接儲加工全周期調度方案優化；配方優化可根據用戶需求采用多種原油合成與用戶要求相類似的原油，創造優化降本機會；采用數學模型計算和專家規則庫聯合工作的模式；采用調度方案生成和調度任務執行兩個模塊相對獨立的工作模式。接入原油快速評價系統，對來船單油進行評價分析，針對實際單油性質制定加工方案。對調合后送入常減壓裝置的脫前原油進行評價，依據評價數據，校正原油調合比例。

2.3 原油調合控制系統

原油調合控制系統接收原油混輸及調合優化系統的調合方案，調合方案經人工確定后，系統可自動執行，并將執行的結果反饋給原油混輸及調合優化系統，它還負責將原油罐區、原油調合設備的基礎數據提供給原油混輸及調合優化系統，比如液位、溫度、流量等。原油調合控制系統部署在油品儲運車間儀表機柜間，原有控制系統的結構保持不變。原油混輸及調合優化系統通過標準通訊接口(OPC)與DCS系統的OPC Server進行通訊，將調合優化系統生成的調合配方下發至DCS控制器執行，并將執行信息反饋至原油混輸及調合優化系統。

2.4 近紅外原油快速評價系統

近紅外原油快速評價系統旨在為原油在線調合系統提供快速、準確的原油性質變化情況，為調合優化系統提供制定優化調合配方的數據支撐。通過近紅外原油快速評價系統，可對碼頭原油船樣、罐區原油罐樣、各調合組份和調合原油的性質進行檢測。從樣品進入近紅外原油快速評價系統開始，系統可在15分鐘內獲得原油的簡單評價數據，包括密度、硫含量、氮含量、酸值、傾點、18個窄餾分實沸點蒸餾收率數據。

3 原油在線調合系統應用效果

3.1 調合方案精細調合

原油在線調合系統于2019年5月投用后，原有的手動調合執行新增自動控制執行，實現調合安全啟動、比例控制、組分流量修正等功能。實現調合過程從開始、爬升、穩態、產生偏差、偏差修正到結束的不同階段的序列控制。調度通過原油調合系統制定并下達調合配方后，單元操作員根據DCS系統自動接收到的調合配方，切換工藝流程后，系統自動根據配方中目標流量信息，自動控制現場質量流量計、電動調節閥等設備，實現調合比例的準確執行。根據SMES罐量統計數據，以2019年3月(系統投用前)與2019年5月、6月(投用后)，組分罐調合偏差如圖1所示：投用后，付常主線的調合偏差在1t/h以內。

圖1 系統投用前后調合比例精確對比

3.2 原油性質快速準確評價

原油快速評價系統經過三個月的單油、脫前樣光譜性質收集，結合近幾年原油加工方案，在原有初代模型的基礎上，搭建海南煉化原油光譜性質模型，經過不斷修正維護，模型精度已滿足項目技術協議要求。其中2019年8月的脫前分析對比如圖2所示。

圖2 原油快速評價數據對比圖

3.3 基于原油快評制定調合方案

由于同一品種原油的不同批次的性質存在差異，利用原油快速評價系統快速獲得到港原油的性質數據。因此，在每批次原油船到港并快速分析，依據原油船樣快評數據進行原油加工測算，調合原油性質數據計算更加準確和接近實際。

3.4 原油加工轉輸全流程跟蹤

原油在線調合系統實現原油接卸、存運和調合全流程的規范管理。通過調合操作站，實現工作流程一體化、調度指令和執行現狀及時共享；原油進油、收儲、轉輸、調合等各類作業實現存檔并能追溯作業執行過程。實現原油輸送各個環節原油性質和數量的有效跟蹤。

3.5 綜合調度排產

綜合調度排產采用富島原油知識庫，基于煉油廠原油調度專家的經驗，建立原油接卸、存儲、調合、常減壓加工等規則庫。利用當前原油庫存、性質，結合未來周期內的原油資源情況、常減壓加工目標，優化生成原油加工方案庫，進而生成原油進油、調合、常減壓加工等作業計劃，輔以人工修正，形成準確的未來加工轉輸安排，給出調合后原油性質及未來原油庫存、性質。

3.6 原油加工報表

原油在線調合系統上線后，針對海南煉化定制開發系列功能報表。

(1)原油日加工統計報表。每日原油加工統計，常三線、減壓負荷的實際值查詢，如圖3。

圖3 原油日加工統計報表圖

(2)原油加工測算。原油加工方案在線測算，原油比例調整實時記錄，形成歷史加工方案庫，可隨時查詢，如圖4。

圖4 原油方案測算

4 結語

海南煉化原油在線調合系統的平穩運行，有利于企業降低成本、優化加工、提高效益。將計劃層、調度層、執行層的業務相互串通，實現原油各類信息的交互展示與傳遞，提高協作能力，保證原油加工性能穩定，從而平穩操作運行、優化裝置生產。