国产在线全馏程分析仪的原理及应用

高 煜

（大庆市创业集团南垣股份公司，黑龙江大庆 163000）

分馏塔在石油炼制过程中想要得到控制，就需要对塔顶油品的干点与塔底的出馏点进行控制，油品的生产过程以及出馏点值的动态变化通过在线油品全馏程分析仪能够实现实时监测。与人工采集分析化验相比，有着明显的优势，人工定时采集滞后量大，通过采集的数据结果进行操作调整往往对质量产生一定的影响，尤其是工艺方案与工艺技术不是很稳定的情况下，影响的程度更加明显。国产在线全馏程分析仪提高了操作人员的稳定性，对产品分布进行科学合理的控制，保障产品质量，生产过程中应用国产在线全馏程分析仪，已经成为了优化控制的重要组成部分。

我国目前对于测量石油馏分沸点的主要方法有两种，分别为模拟蒸馏气相色谱法和蒸馏分析法。石油或类似样品蒸馏曲线中经常使用模拟蒸馏气相色谱技术；蒸馏分析法又可以分为两种基本形式，分别为平衡闪蒸式测油温法、恩氏蒸馏式光电检滴测油气温度法。经常使用的AOB—LC1型在线全馏程自动分析仪使用的就是恩氏蒸馏式光电检滴测油气温度法。该仪器防爆等级达到了dIIAT3，目前广泛应用在一些易燃易爆的场所，尤其是一些催化裂化装置、常减压装置上。

1 国产在线全馏程分析仪仪表原理、结构

蒸馏装置的仪表设计时要符合国家的相关标准和要求，工作原理基本与标准方法相似，计算机将蒸馏速度控制在4～5mL/min，图1所示为仪表原理流程。

图1 仪表原理图

位移机构I/O控制器与光电检测器等组成了液位跟踪检测及加热控制装置，配合计算机系统实现工业控制自动完成。计算机根据蒸馏过程中油品温度和液位的变化，对加热功率实现自动的调节，测量流程为：对定量后的烧瓶进行加热，加热的油品蒸馏速度按照国际标准4～5mL/min。测量过程由初馏点开始到油气温度拐点出现，测量出终馏点，测量过程结束。全部油品液面高度由量筒收集，也就是检测步进电机的总步数。步进电机在整个蒸馏过程中每上升0.25mL，就需要使用仪表记录相应温度，通常根据记录下的各馏出点温度使用计算机对馏程温度进行计算，样品经过预处理系统后进入流量计中实现流量调节，油品在电磁阀SV1失电的情况下从3端返回，其余的电磁阀依旧按照最初的设定工作，图2为时序图。

图2 电磁阀工作时序图

油品的加热功率在最开始被加热的时候能够达到800W，在出馏点前5min，将功率调整为300W，根据速率对出馏点的加热功率进行调整，从220W开始逐渐的上升。仪器的加热功率在初始时、出馏点前、出馏点后等阶段内是存在差异的，根据实际的情况计算机进行自动调整。避免初馏点检测时误差的产生，就要设定为油滴连续滴出模式。对初馏点进行系统检测，随着油气温度的不断上升，温度在上升到最高点的时候出现下降的趋势，这时候的温度就为终馏点。想要避免分析出现误差，提高数据的有效性，仪器检测需要设定在小于等于90%，如果不能正常检测，检测结果视为无效。烧瓶在分析完成后需要对其进行循环冲洗，才能保障温度的不断下降，温度下降到一定数值时新的周期就开始运行。程序运行图见图3。

1）重新开始：该阶段加热杯重新循环冲洗降温，步进电机在检测馏程时回到底部。

2）重新进油前排油：关闭进油阀门，对加热杯中残留物质进行清理，步进电机回到零位。

3）开始进油：打开进油阀，将油加入加热杯中，加热到一定时间后停止。

4）加热准备：对多余的油样进行加热，边加热边通过溢流阀排出。

5）加热开始，判断出馏点：加热加热杯的同时判断出馏点。

6）从出馏点开始到10%点判断：达到10%时，30%点判断；达到30%点到，50%点判断。

7）从50%点开始到70%点进行判断：达到70%点，90%点判断；达到90%点，95%点判断。

8）到终馏点判断：达到95%点，98%点判断；达到98%点，终馏点判断。

9）终馏点到，参数输出。

图3 程序运行图

该馏程仪在设计的时候安装了专门的处理系统，通过油品过滤器能够对油品中的杂质起到过滤作用，油中的颗粒通过大流量的流通时带回到管道中，因此过滤装置安装在与流速垂直的通道上，以达到清洗的作用。根据场合的不同，选择合适的筛网目数。

2 国产在线全馏程分析仪运行情况

经过在工艺现场应用在线油品蒸馏分析仪发现，全馏程分析仪在一线油品中的检测，将一些重要的产品质量信息提供给操作生产人员，方便操作人员通过数据信息对生产过程进行优化控制。在考核全馏程分析仪技术性能过程中，一定要使用人工定期采样和不定期采样分析技术，然后与全馏程分析仪测量结果进行比较。通过分析我们可以看出：全馏程自动分析仪通过程序的设定实现数据信息的自动分析，数据分析结果满足仪器再现性要求。缺点就是终馏点的数值与初馏点的数值存在一定的误差，误差的产生主要有以下几种因素。

2.1 待测量油品温度达不到要求

仪器在每一次测量分析完成之后，都需要对残留的热量进行消除，以达到冷却样品温度的目的。主要采取的就是外设循环水或者工艺样品的不断流动，但是实际的操作过程中，加热棒功率一般都很高，只是使用循环冲洗的方法不能有效地降低油品的温度，不能按照要求让油品在规定的时间内降至标准范围之内。

2.2 测量系统清洗达不到要求

整套测量系统在分析完成后，需要进行彻底的清洗，同时需要对冷凝管和收集器在分析周期完成后使用仪表风对其进行吹扫工作，但是实际中油管中的油滴没有及时有效的清理干净，没有达到清洗的标准，这就给下次测量造成一定的误差，影响测量结果的准确度。

2.3 油滴光电检测器长时间计算是否准确

油滴光电检测器在液体汽化冷却后能否长时间的保障计算的准确度，也是影响的关键因素之一。步进电机可能因为玻璃管中存在杂质而造成失步，油滴在冷凝的初期都成串向下滴，这就会造成光电检测测量过程比较困难。

2.4 油品加热自动控制达不到要求

油品在仪器中加热时，加热功率的自动控制不能满足标准要求，油品的性质可能发生改变，产生一定的误差，这时候仪表适应性变差。

2.5 细节方面有所欠缺

一些细节方面可能还存在不足，例如烧瓶因为工艺装置油品压力波动或者进油管线堵塞时造成油样不足或者没有，但是分析仪却对烧瓶持续加热，直到超温保护启动后才停止，一旦温度有所下降，还会重新加热，出现玄幻的状态，这样的情况下很容易造成加热器件的损坏，缩短其使用寿命。同时一些零件的质量比较差，长时间维修也会加大工作量。

3 结束语

AOB-LC1型在线全馏程自动分析仪器还存在一定的问题和不足，但是也是目前我国比较先进的一种在线油品质量分析仪，按照国际标准和要求进行设计制造的。在线全馏程分析仪实现了实时数据控制，指导生产的同时还能与各种先进控制系统相结合，严格地控制航煤指标，降低了操作难度，提高了轻油采收率，创造了更多的经济效益。