Honeywell在线调合优化技术在海南炼化的应用

提要：介绍了霍尼韦尔公司调合技术在海南汽油调合上的成功应用，说明了调合重要性，并对该调合系统的改善提出了完整的解决方案。

Abstract: It strengthens the important meaning of products blending in refineries, describes the success practice of Honeywell Blending technology on Gasoline Blending in SINOPEC Hainan Petrochemical Co.Ltd, and puts forward the improvement solution for Hainan gasoline blending.

关键词： 汽油、在线调合技术、改善、效益
Key Words: Gasoline, Online Blending Technology, Improvement, Benefit

前言：炼油厂调合优化系统的重要性
    当前的炼油厂面临着适应频繁变化的工况、满足客户多样化的需求的压力，产品规格越来越多，质量指标越来越严，调合组分越来越多，炼油厂在增产、创收、维护等各方面都面临严峻的挑战，对世界上很多炼油厂来说，质量过剩、重复调合以及产品质量不合格等问题依然是生产过程中面临的严重问题，它直接影响到企业的经济效益。

    传统的落后的调合方式越来越成为企业盈利的包袱，传统的人工调合方式劳动强度大，由于汽油关键指标的非线性较强，手工调合时要同时兼顾辛烷值、抗爆指数、烯烃含量、芳烃含量、蒸汽压等指标非常困难，因此传统的人工调合较为保守，造成质量过剩现象严重，高质量的组分油利用不合理，同时人工调合一次调成率不高，调合周期长，重复循环次数多，导致油罐周转困难，人工和资源都存在很大的浪费；因此，炼油厂的调合环节，会给整个炼厂的经济效益带来不小影响。

     扣除调合成本，成功的调合可以使得效益增加（即调合后的成品油总价值大于各组分油价值和），而失败的调合可能使得调合后的成品油总价值仅仅等于甚至低于各组分油价值之和。
另外，现代炼油厂面临更多、更苛刻的要求：
环境要求和EPA清洁燃料法，对成品油的达标提出更苛刻要求
用户的需求，产生更多成品油的种类和规格
油罐数量的限制和节能，要求加快周转能力，降低重调率
竞争的加剧，要求企业更快应对市场需求
对利润的追求，要求最大程度降低质量损失

    总之，采用先进的调合优化技术，提高调合效率、提高一次调合成功率、降低调合质量过剩、降低能源消耗等已经是现代炼油企业提高生产效率、增加企业利润的重要手段之一，因此现代炼油企业迫切需要一套完整灵活的解决方案来解决油品调合的问题。

1 海南炼化汽油调合系统的选择

    基于海南炼化对调合效益及其调合效率的深刻认识，在炼厂建设过程中就提出了调合优化的方向，并对国内外的调合优化系统供应商及其技术进行了深入考察，本着下列几个原则对供应商进行选择：
供应商的技术资质，重点是其技术的先进性
供应商的经验，在国内外有无实施过同类项目，实施效果如何
供应商已实施项目的生命周期，是否可以长时间为用户带来持续的经济效益
供应商在国内时有无强大的实施队伍，这是项目实施成功的关键
供应商对海南炼化汽油调合的理解程度
供应商的调合系统是否具备升级、扩展及其与其他MES系统等集成的能力

    海南炼化通过详细的资格审查和细致的方案论证，最后选定了Honeywell公司的BMA在线调合优化系统来进行海南炼化调合系统的实施。

    Honeywell的调合优化技术包括了在线和离线两大部分，他们即可以同时实施，也可以分部单独实施，即可以最为调合系统单独为企业增效，也可以和其他MES系统等集成应用，协同为企业增效，Honeywell调合系统整体解决方案如图〔2〕所示。  

1.1 Honeywell调合系统的选型

    Honeywell提供的调合解决方案，包括调合执行到调合性能监视的全过程。主要由以下模块构成：调合属性控制Open BPC，调合比率控制EBC。

    Open BPC模块是进行在线调合优化的非线性优化器。它基于先进的优化技术，根据产品的质量指标，组分的成本，组分的可用量和组分质量指标来计算调合属性。Open BPC在满足产品质量指标的前提下进行有效的调合优化。Open BPC优化器每个控制周期运算一次，根据分析仪的反馈信号调整配方，每次优化后的配方自动下载到EBC，用以调整各组分的比率。

    EBC模块负责管理从调合开始一直到调合结束的整个顺序控制过程，确保被调合产品的各项指标符合质量要求。EBC调合的设定值来自Open BPC模块或通过手动输入。在EBC控制之下，各组分泵和添加剂泵按照设定的顺序启动，流量控制器也根据给定信号对相应的流量进行控制。不论是在调合的开始阶段、稳定阶段还是结束阶段，都要严格控制各组分和添加剂的流量比值，以确保准确地按预定的体积量混合。EBC还负责分析仪信号的处理和其他设备故障的处理，负责提供在线属性分析仪界面，显示分析仪信号，计算属性的统计值（如平均值）和属性的偏差。Open BPC利用分析仪的反馈信号可进行调合优化或属性补偿控制。

2 海南炼化汽油调合系统的方案及其效益

    海南炼化汽油在线调合组分包括催化汽油、重整汽油、MTBE、异构化油和HC轻石脑油，调合是连续性的不间断调合生产。催化汽油为主要调合油品，其从FCC装置直接进入调合器参与在线调合生产，其余调合组分由调合泵打入调合器，流量由BRC、 BPC进行控制，满足FCC汽油尽量用完的生产调合要求。在生产高标号(国三)清洁汽油时，硫含量要求低可能会出现FCC汽油过剩，过剩催化汽油打至缓冲罐（T4103-T4104），设控制阀门自行控制完成。由于调合产品不同，不同批次的油品调合有其相对应的油品调合配方，调合开始前从BRC配方库（可更新）下载配方，BRC立即对其有效性进行检验，检测是否可调出合格产品，BRC会以此数据为依据设定流控器调节阀的初始开度。调合开始后BPC根据在线分析仪的实时油品分析数据调节流控器调节阀开度（在配方控制的基础上），控制不同调合组分的比例流量。调合开始前罐底油的质量信息可实现自动进入调合控制系统，无需人工录入。

2.1 调合的效益

    海南炼化的汽油调合系统从投用至今总的可计算效益大约为1.24亿元人民币。
计算依据如下：
1、最新93#和97#汽油价格：6784元/吨，7168元/吨
2、2007年11月-2009年6月 共生产93#汽油266.3万吨， 97#汽油128.5万吨
3、辛烷值降低0.1个单位，按每吨汽油可节省9.6元/吨成本计算
注：（7168-6784）/40=9.6。
4、则投用至今节省费用：93#汽油辛烷值降低0.36个单位，97#汽油降低0.26个单位     则（266.3*3.6+128.5*2.6）*9.6=1.24（亿元）

3 海南炼化汽油调合系统的优点和需要改善的地方

3.1 海南炼化汽油调合系统的优点

    海南炼化汽油调合系统自投用以来，一直可以稳定生产，为海南炼化的汽油调合业务带来很大的改善和效益：
系统稳定性好，汽油指标可以按要求进行卡边操作，减少了质量过剩使用方便自动化程度高，调合泵等设备的开停自动完成，无需人工干预一次调成率高，正常生产时均可一次调合成功，减少了重调容易维护

3.2 海南炼化汽油调合系统需要改善的地方

    该系统自2007年成功验收以来一直运行稳定，为海南炼化每年带来了可观的经济效益，但也有需要进一步改善的地方：因为只有一个调合头，因此同时只能生产一个牌号的汽油，生产效率没有达到最佳因为只有一个调合头，组分罐库存较高，罐的周转利用率没有达到最佳由于每个组分都采用组分罐，因此在节能上还有空间缺乏对汽油硫含量指标的在线监控汽油调和易受到装置大幅调整影响，需装置做出相应配套技术动改。

4 汽油调合系统的改善建议

4.1  方案改善

    由于装置改造等一系列的原因，为了增加海南炼化的油罐周转能力、提高海南炼化的油品调合对市场变化的应对能力、在调合环节更加节能，建议汽油调合系统作如下改造：建议汽油调合系统增加一个调合头，这样可以满足同时调合两个牌号的汽油产品对各个组分罐的组分加入调合的流程稍作改动：各个组分直接参与调合，过剩时其过剩量返回组分罐，组分量不足时启动组分泵从组分罐抽出组分油进行补偿。

4.2 方案改造所需要增加的设备

流程改造所需设备增加如下：

新增1根调合总管管线（利旧）；
新增1个静态混合器；
催化汽油、重整汽油、异构化汽油和MTBE去调合头2的管线；
新增4个组份油流量计；
新增1个压力变送器；
新增5个调节阀； 
新增1个在线分析仪测点；
新增2个总硫分析仪测点；
DCS需要扩展

4.3 方案改造后的操作

    调合头1仍然按照目前方式操作。正常情况下，催化汽油的流量不做调整，调合目标总流量的设定值通过催化汽油的流量及其配方比例计算出来的，并且根据它的变化进行实时更新。但有些特殊情况下必须控制催化汽油的流量，当有一种组份油流量达到高限时，催化汽油去过剩罐的调节阀会自动打开，此时催化汽油流量就会像其它的组分一样是可控的，目标总流量将根据那个已经达到最大流量组分的流量及其在总流量中的比例来计算，使各组分流量之间的比例仍然满足BPC提供的配方比例。当催化汽油馏出口流量降低或催化汽油需求量增大时，其去过剩罐的调节阀开度变小，当其开度变为0或小于0时，表示流量已达最大值，这时就会切换到正常的模式，目标总流量重新由催化汽油的流量参数计算出来。

    调合头2按照所有组分有中间罐的方式操作，调合的目标总量为固定值，一旦设定则在调合过程中保持不变，除非操作人员根据生产需要进行手动修改。

    建议调合头1调合低等级或牌号汽油，如93＃汽油，而调合头2则用于调合高等级或牌号汽油，如97＃汽油，这样催化汽油在满足97＃汽油调合的同时，剩余量尽可能全部参与93＃汽油调合。

5 结束语

    随着世界经济一体化步伐的加快，中国炼油企业面临更加激烈的竞争环境，采用先进的技术手段和管理手段，提高企业的运营水平和应对市场变化的能力，已经是现代炼油企业的共识，而先进的调合技术正是炼油企业价值链中的重要的一环，它不但为企业带来巨大的经济效益，也同时解放了生产力，降低了调合车间的劳动强度，随着调合系统成功的应用越来越多，必将会有更多的炼油企业采用调合技术改善其运营水平。