汽油在线调合系统在PKOP 炼厂的应用与实践

□ 文/姜石 柏锁柱 曾旭东 陈庆坤 赵刚*

汽油生产可分为汽油组分生产和汽油调合两个阶段。汽油调合是一个十分复杂，同时又蕴藏着巨大利润空间的工艺过程。中油国际（哈萨克斯坦）奇姆肯特炼油公司（PKOP）原使用传统汽油调合—油罐调合方式，不但要占用大量油罐，而且成品油质量过剩较大，经济损失大。因此，在该厂现代化改造中，引入并投产先进的自动调合系统，这是此次技术改造的重点项目之一。

汽油自动调合系统，是通过对调合规律的深入研究建立调合模型，借助汽油产品质量在线测量和自动控制系统，实现汽油调合的自动、在线运行，是计算机集成过程系统（CIPS）在炼油企业的典型、智能化应用。采用该系统既能够保证调合过程的稳定性和连续性, 又能够根据上游调合组分的实际生产情况，实时、在线调整各调合组分的比例，优化调合方案，从而减少油罐占用，缩短调合时间，避免重复调，有效地降低能耗，增强市场响应速率，最大程度地提高生产效率。

一、项目概况

奇姆肯特炼油厂（Shymkent Refinery）始建于1971年，是哈萨克斯坦国内三大炼油厂之一。奇姆肯特炼油厂最初加工低粘度的西西伯利亚油田混合原油，苏联解体后，炼厂改为加工哈萨克斯坦国内低硫的库姆科尔原油。

2016年，哈萨克斯坦政府决定在年底前所有车用燃料都要达到三国海关同盟产品质量标准（即K4、K5标准，相当于欧IV、欧V标准）。为此，哈国要求对奇姆肯特炼油厂进行现代化改造。现代化改造工程目的一是从当前的525万吨/年加工量，恢复到最初的600万吨/年；二是生产满足高标准要求的车用燃料；三是提高重油转化率，增加轻质产品数量，以减少对进口产品的依赖。现代化改造工程分两期实施，一期工程主要包括改造石脑油加氢、新建异构化装置、新建火炬、改造循环水场等，并于2017年3月31日完成中交，6月30日完成性能测试。二期工程主要以新建200万吨/年催化裂化装置为主线，其他装置及公用工程系统配合施工进度，计划于2018年3月15日完成机械竣工，4月30日中交，7月1日催化装置进油油联运，7月30日进料开工，9月30日完成性能测试。受CPECC委托，二期项目主要由宁夏石化公司负责装置开工工作。

1. PKOP炼厂组分油的主要性质及产量。PKOP炼厂目前汽油品种为K492号、K495号车用汽油。原设计调合组分油5种，分别为重整汽油、精制催化汽油、异构化汽油、MTBE和丁烷，后因MTBE装置缓建，丁烷组分取消。添加剂一种，为抗氧化剂BHT。哈国汽油标准主要控制指标有抗暴性（研究法辛烷值RON、马达法辛烷值MON）、硫含量、苯含量、芳烃含量、烯烃含量、氧含量、蒸气压，以及馏程。

以下是根据2018年9月二期项目开工生产计划计算出全年（340天）汽油调合比例：

因哈萨克斯坦国内并不具备MTBE生产能力，所用MTBE需进口。从生产经济性方面考虑，哈方业主要求调合中尽量减少MTBE使用量，92号汽油尽可能不使用MTBE。根据上表可以得出PKOP炼厂汽油调合基本的物料平衡情况，并以此作为计算基础设计各批次的调合方案。

表1 K5 阶段调合，95 号汽油调合

表2 K5 阶段调合，92 号汽油调合

图1 PKOP 炼厂汽油调合工艺流程图

2. 设备概况。新增汽油调合系统软件部分由Honeywell提供，设备处于中间产品罐区36G1单元，各组分线均配备有体积流量计和调节阀。调合总管上配有静态混合器、近红外分析仪、硫分析仪。储罐部分配备5000立方米加氢汽油储罐3具，用于收储1100单元来精制催化汽油，并付给汽油调合系统。3000立方米异构化汽油储罐3具，用于收储700单元来异构化汽油并付给汽油调合系统。其余组分重整汽油、MTBE由哈方老厂区由专线送入汽油调合系统。在汽油调合系统附近建有一套专用加剂撬装设备用于加注抗氧化剂。

3. 添加剂使用。P K O P 炼厂使用的抗氧化剂为俄罗斯产AGI D OL-1型（BH T），纯度为99.7%，性状为白色片剂，经现场试验溶解性极佳。在汽油调合系统附近建有一套专用加剂撬装设备（LO-3601），可直接加入汽油调合管线中，也可加入精制催化汽油储罐和催化冷料储罐中。根据生产情况和哈方要求，每次收取精制催化汽油时，将抗氧化剂直接加入罐中，调合线内暂时不加。后期由哈方自行根据成品汽油诱导期调整抗氧化剂的加剂量。我方暂时根据设计文件规定的35ppm比例执行。加剂量（t）=净收量（t）* 35/1000000。

二、实际投用情况

根据现场情况，汽油调合系统投用时分为如下步骤：

第一阶段：各组分单试，测试流程及设备，培训人员，并处理开工不合格油品。第二阶段：比例调合阶段，由哈方人员提供比例，对比采样结果后，进行人工优化。第三阶段：稳定比例调合，近红外分析仪表建模，优化物料平衡配比。第四阶段：自动优化调合。

根据协议，宁夏石化人员负责进行至第二阶段，稳定投用比例调合后，油品罐区即可移交哈方业主，其余工作由哈方人员同设备厂家共同进行。

以上为宁夏石化人员撤出前部分比例调合化验情况汇总，7批次92号汽油全部一次合格。经检测，该系统运行稳定，精度高，体积误差不超过1/3000立方米，达到了国内外同类设备的先进水平。汽油调合系统一次投用成功，为后续的近红外分析仪建模和最终的自动调合奠定了非常好的基础。

系统投用过程中，遇见流量爬升不同步问题。Honey well调合系统比较先进，调合开始阶段为初始爬坡阶段，流量达到额定数值后，开始进入二次爬坡，此阶段流量提升很快。由于前期调节阀参数设置不合理，实际流量提升较慢，导致程序卡在此阶段无法达到额定量进入稳态。后通过修改调节阀PI值，修改流量检测频次，并加强与哈方人员沟通,及时提升重整汽油量后，问题 消除。

表3 10 月部分批次调合比例

表4 成品化验指标

三、结束语

在中哈双方人员的共同努力下，这套汽油在线调合系统一次投用成功，取得了非常好的效果：在不添加MMA情况下，92号汽油辛烷值平均达到92.3，95号汽油全部一次合格，实现了非常好的经济效益。配合二期项目一次开车成功，第一时间生产出高标准的合格车用汽油，为把PKOP炼厂打造为“一带一路”优质工程贡献了自己的一份力量。

本次使用的Honeywell调合系统，具有先进的多非线性规划+ 偏差升级的优化层设计，在线优化模型和各分析仪表都具有国际先进水平，中哈双方操作人员从本次工作中受益良多，增长了见识，磨练了专业技能，为今后炼厂汽油调合自动系统的优化提供了宝贵 经验。