ABB FT-NIR在成品油調合中的應用

成品油調合       
    在煉油業(yè)界，成品調合是一項非常重要的技術。這是將原油加工成有用燃料的最后階段。調合混合器對來自多個流程裝置的組分油進行調合，以提供符合政府部門、國際組織及客戶需求的成品油。由于調合是石油煉制流程的最后階段，因此，對這一流程進行優(yōu)化是至關重要的。不管上游流程設備的工作如何高效，如果調合優(yōu)化糟糕，最終生產(chǎn)出的燃油品質低劣，那樣，整個生產(chǎn)流程也只能算是勞而無獲。從各個方面來說，調合是最需要進行優(yōu)化的流程，出色的調合流程能夠為煉廠帶來可觀的經(jīng)濟回報。
    ABB在優(yōu)化調合設備領域具有非常豐富的經(jīng)驗。優(yōu)化調合設備的首要任務是對需要進行優(yōu)化的性質參數(shù)進行測定。業(yè)內久負盛名的ABB FTIR（傅立葉變換紅外分析技術）解決方案能夠給煉油廠帶來眾多好處。ABB可靠的、耐用性極佳的NIR光譜儀（近紅外光譜儀）是整個分析系統(tǒng)的核心。ABB的光譜儀使用了傅立葉變換近紅外光譜分析技術，其專門為在各種過程環(huán)境下使用而設計的，因此，用戶無需擔心使用時會損壞敏感的光學儀器。
    ABB的光譜儀被封裝在堅固的符合工業(yè)標準的機箱內，取得了在危險區(qū)域進行工作的防爆認證。同時，光譜儀內部還集成了溫度控制取樣系統(tǒng)，可以提供穩(wěn)定而精確的測量結果。此外，ABB光譜儀還提供基于Window環(huán)境的操作軟件，可以同煉油廠的DCS系統(tǒng)（ModBUS, OPC, 4-20mA）進行集成。
    ABB致力于同您結成密切的伙伴關系，幫助您實現(xiàn)切合您具體需求的、為您量身定制的解決方案。我們還將為客戶提供范圍廣泛的支持服務，工藝改進，現(xiàn)場及場外人員培訓以及項目啟動和售后服務。自1973年正式成立以來，ABB一直從事FTIR光譜儀及其輔助設備的研發(fā)和制造。由于長期專注于研發(fā)并致力于同客戶建立密切的伙伴關系，我們在使用FTIR及FT－NIR分析技術進行定量分析領域積累了豐富的經(jīng)驗，并開發(fā)出了自己獨有的技術。我們的產(chǎn)品具有廣泛的使用基礎，當前，有超過300套分析儀正在為煉油調合及其它煉油裝置應用提供服務。我們已經(jīng)擁有一個保存有近40,000個光譜的全球數(shù)據(jù)庫。這個數(shù)據(jù)庫對我們實施新的調合項目大有裨益，極大地提高了項目投用速度。

傳統(tǒng)的調合方法/問題        
    在所有煉油流程中，油品調合是影響成品質量的最關鍵流程。高質量的成品在性質方面有著明確的規(guī)定，只有符合這些性質標準，產(chǎn)品才會有很好的銷路。
    如果能夠經(jīng)濟高效地達到這些標準（即盡可能少地使用高成本調合組分，最大限度的利用成本最低的調合組分），就必須對產(chǎn)品（及調合組分）的各種性質參量進行快速、精確的測量。
    然后，將測量出的產(chǎn)品質量性質實時地傳送至在線調合優(yōu)化器中，以確保調合流程經(jīng)濟高效，并實現(xiàn)預期的調合目標。
    這項任務常規(guī)的方法，一般需要使用大量的物理性質分析儀和聯(lián)機設備來完成，以對各項調合性質和辛烷值進行監(jiān)控。整套分析儀器價格昂貴，從購買到使用維護，開銷都十分高昂。

解決方案/好處          
    ABB提供各類用于在線優(yōu)化汽油柴油調合的在線FT-NIR分析儀，能夠對進行汽油柴油調合的多個組份油以及對成品、調合組分的多個質量性質進行迅速、準確的測定。使用多種模型，模型方法具有可移植性， 使用ABB實驗室分析儀和在線分析儀測定的兩套數(shù)據(jù)來建立綜合分析數(shù)據(jù)庫，所有這些，確保項目能夠迅速啟動，同時，將針對具體項目的校正工作降至最低。正因為這樣，同使用傳統(tǒng)的油品調合分析方法相比，ABB提供的解決方案將大大降低投資成本。
    通過實時、精確測定成品質量，ABB提供的分析儀器允許您給任意一臺在線優(yōu)化調合控制優(yōu)化器設定所需要的成品質量，使產(chǎn)品再調合處理降至最低，將質量損失減少到最小。在滿足成品質量目標的同時，盡可能地多使用低成本的調合組分。在調合組分到達調合頭時，精確測量所有調合組分各項性質參數(shù)，幫助優(yōu)化器確定最佳的調合配方。

分析儀的性能及可重復性     
    由于使用了關聯(lián)技術，并運用優(yōu)良的統(tǒng)計方法，在線FT-NIR分析儀提供的分析精確性可同ASTM實驗室用來建立校正模型的參考數(shù)據(jù)相媲美。但是，同傳統(tǒng)的使用多個分析儀調合優(yōu)化方案相比，使用ABB的在線FT-NIR分析儀能夠在多大程度上提高分析的可重復性及分析儀的可用性。由于輕質烴類組份油易于進行取樣檢測，對其進行分析簡單易行。以輕質烴組份油為例，同傳統(tǒng)的常規(guī)物理分析儀相比，F(xiàn)T-NIR分析儀使用的超低噪聲光學技術能夠提供令人不可思議的分析可重復性。
    對于操作人員來說，F(xiàn)T-NIR分析儀在汽油柴油質量測量中提供的優(yōu)異的可重復性是極為重要的。只有在有可靠性和重復性的情況下，分析儀才能精確發(fā)現(xiàn)調合流程中調合性質的細微變化。由于噪聲影響的結果，這些變化轉瞬即逝，傳統(tǒng)的分析方法可能會無法將其體現(xiàn)出來。由于確信已經(jīng)發(fā)生了性質偏差，操作人員或者是多參數(shù)監(jiān)控系統(tǒng)需要對流程進行相應的調整，以維持優(yōu)化調合的質量。另外，由于同傳統(tǒng)的實驗室方法相比，重復性大為提高，這就意味著質量損失將大為降低。請參考下圖給出的RON（研究法辛烷值）實例。
    由于用于石油煉制流程的組分分析和設備優(yōu)化的過程FTIR分析儀是二次分析方法，它們需要使用根據(jù)實驗室參考數(shù)據(jù)而建立起的關聯(lián)模型來進行工作，因此，要確保其有效性，維護一個同實驗室標準相關聯(lián)的不斷更新的SQC性能跟蹤記錄就顯得至關重要。在這方面，ASTM（美國材料試驗協(xié)會）提供了一些對校正模型有用的指導規(guī)范，如ASTM D6122和ASTM E1655指導規(guī)范。
 
下面的例子顯示的是一個柴油調合應用（十六烷值）中，在一個相當長的運行時間里，實驗室參考數(shù)據(jù)同過程FT－NIR實測數(shù)據(jù)的對比。


使用在線FTIR分析儀，保持其可靠性及可信度是非常重要的。特別是對于關鍵流程優(yōu)化和質量損失控制應用來說，尤為如此。應對比現(xiàn)場實驗室參考數(shù)據(jù)來監(jiān)控在線分析儀的性能，只有這樣，才能在發(fā)生偏離時，迅速發(fā)現(xiàn)并及時調整。還需要對實驗室參考數(shù)據(jù)的中間過程誤差及偏離進行相應的補償，同時還應考慮到校正模型可能會受到調合配方重大調整的影響以及調合組分有效性的影響。

油品調合優(yōu)化分析設備現(xiàn)場安裝典型配置實例

    實例A：成品調合分析設備配置情況。此實例顯示的是安裝在分析小屋中的一臺雙檢測池的在線FT-NIR分析系統(tǒng)。其配備有快速回路、樣品預處理系統(tǒng)和沖洗/校驗系統(tǒng)。組份油通過流路切換選擇進行分析。調合組分油和成品油使用各自獨立的樣品測樣池。

    實例B：成品調合分析設備配置情況。此實例顯示的是直接安裝在現(xiàn)場的FT—NIR分析系統(tǒng)。由于適合于現(xiàn)場安裝，沒有必要為其配備標準配置中的分析小屋。使用快速循環(huán)取樣檢測系統(tǒng)和流路清洗/校驗系統(tǒng)來對樣品檢測池進行維護并確保分析儀的有效性?？赏ㄟ^流路切換選擇需要進行分析的流路。

    實例C：成品調合分析儀配置情況。此實例顯示的是安裝在控制室或儀器室通過光纖連接的遠程流程FT－NIR分析系統(tǒng)。系統(tǒng)配備了安裝在機架中的PC控制器。調合組分和成品使用各自獨立的樣品檢測池。在使用多個樣品檢測池時，應避免將切換單個檢測池來分析多個流路。樣品柜可以安放在取樣現(xiàn)場也可遠離取樣現(xiàn)場。

    以上圖示顯示的是ABB成品調合FT-NIR系統(tǒng)的典型配置情況。需要更多的詳細信息，請參閱適用于FTPA2000-HP50，-HP51及 -HP52系統(tǒng)的HPI FT-NIR解決方案數(shù)據(jù)表參考手冊。
使用在線分析和優(yōu)化技術，提高煉油產(chǎn)業(yè)利潤   
    下面的計算值表示的是質量損失的“基準值”，這個基準值同0.1PON的分析預測分析準確度有關。

 
    這不可能降低到0。但是，盡可能使其降低至最低程度將會對煉油的總體利潤產(chǎn)生關鍵影響。這些數(shù)字表明，通過使用實時在線FT-NIR成品分析技術，只要分析的精確性稍提高（0.02到0.05 PON），就可使年總體效益顯著提高$1.5－$3.0百萬美元。


成品調合——概述    
    FT-NIR分析技術是當前性價比最高、風險最小的在線成品調合優(yōu)化技術。由于這種技術以光學技術為基礎，既可使用現(xiàn)場提取樣品進行分析，同時還可使用基于光纖的遠程多樣品檢測池分析系統(tǒng)，這就為其在多流路、多性質分析的應用中提供了極大的靈活性。它可迅速地對多個性質參數(shù)進行分析，很好地滿足了優(yōu)化調合控制優(yōu)化的需求。此外，這種技術成熟可靠，全球有數(shù)以百計的用戶在使用這種技術，提供了許多成功實施的項目。根據(jù)過去的經(jīng)驗，所有適用于在線成品調合控制的光譜分析技術的最大局限在于，建立、維護一個堅固、穩(wěn)定的校正模型是十分困難的。近年來，技術進步日新月異，新技術層出不窮，如分析儀對分析儀轉移的易變性得到了很好的控制，建立起來的校正模型更易于維護和轉移，使用全球通用的產(chǎn)品數(shù)據(jù)庫，這些技術的發(fā)展，有利于加快校正模型的建立，從而在很大程度上超越了先前長期存在的局限性。有了優(yōu)秀的建模程序，就能將調合配方變化對校正模型影響的敏感度降至最低。
    在全球石油化工市場，有超過300家客戶在其汽油/柴油調合流程及其他煉油流程中使用ABB提供的分析設備。并且使用范圍涵蓋從原油分析到硫磺回收設備原料定性等諸多領域。
    ABB同眾多的全球石油化工業(yè)界知名廠商結成了伙伴關系，并幫助他們實施重要的油品調合項目。這些知名公司包括殼牌，BP，Total， Chevron，Texaco，Mobil，KOA Oil，Preem，Ultramar, Saudi Aramco, Tesoro, LG Caltex, Conoco Phillips, SECCO 中石油和中石化。我們可以自豪地說，ABB的產(chǎn)品是眾多石油煉制公司的首選。
    我們擁有真正的全球支持能力，在全球主要石油煉油廠擁有眾多的業(yè)內專家。我們的地區(qū)支持團隊將致力于為我們的客戶提供最高效的服務，全力滿足他們的各種需要。我們的這種支持服務體系有助于ABB同石油化工廠商建立起更為緊密的伙伴關系，同時，這種關系反過來又會推動我們的NIR項目取得更大的成功。

（轉載）