原油在线调合系统应用

董昌宏(中国石化海南炼油化工有限公司，海南 洋浦 578001)

0 引言

近几年来，我国绝大多数炼化企业都面临着原油产地多元、种类复杂、性质多变的问题，总体倾向是劣质及重质原油比例持续升高，严重影响原油加工效率和产品质量。在炼化企业中，常减压装置是原油加工的主体设备，是后续加工装置的前提，其在生产过程中对原油的性质(如硫含量、酸值等)有着严格的要求。原油性质的相对稳定均衡，对于装置的平稳操作、设备防腐安全和生产优化至关重要。

1 原油加工现状

海南炼化是以炼油化工为主营业务的生产企业，原油综合加工能力920万吨/年。拥有 920万吨/年常减压蒸馏、310万吨/年催化原料预处理、280万吨/年重油催化裂化等装置。原油加工的灵活性大，可加工的原油范围较广，原油优化空间较大。自投产以来，海南炼化加工的进口原油品种众多，主要有：沙特超轻质、吉拉索、穆尔班、南巴、阿曼、沙特轻油等。由于原油品种的性质差异较大，在调合原油性质不能实时检测、调合结果与预期偏离的情况下，常减压进料原油性质波动增大，导致一、二次加工装置产品物性参数相应波动，引起加工装置操作的一系列工艺技术问题，严重时甚至会造成装置非计划停工等。故企业急需建设一套自己的原油在线调合系统且能满足以下需求：

(1)选用成熟先进的原油优化调合管理软件，综合考虑从原油购买决策、原油到港安排、原油接卸输送到原油加工各个环节的多种因素，扩大原油品种的选择范围，优化原油调合品种与配方，最终达到降低原油采购和运输成本，维持合理库存的目的。

(2)选用原油调合比例控制系统，使常减压装置的原油进料性质保持稳定，最大程度的消除常减压装置的操作不稳定性，同时优化原油馏分分布，合理安排二次加工装置生产负荷，提高炼厂效益。

(3)选用近红外原油快速评价系统，提供快速准确的原油评价数据，为原油调合优化系统提供数据支持和检验。

2019年5月，在海南炼化公司多部门协同合作下，采用南京富岛信息工程有限公司的原油在线调合系统项目建设完成并投入试运行。

2 原油在线调合系统

2.1 系统架构

原油在线调合系统包括：原油混输及调合优化系统、原油调合控制系统、近红外原油快速评价系统和系统集成平台。各系统分别完成独立的任务，并相互联系交互信息，协同完成原油优化调合工作。计划层由计划部门提供常减压加工目标和原油，可从调合系统获取原油库存情况。调度层由调度部门根据原油调度作业计划，结合组分跟踪信息和作业管理信息，对调度作业计划进行优化，修改或直接下发当日作业计划给储运部门。执行层由储运部门接受调度部门下达的当日作业计划，利用控制系统将优化后的各种结果以各种输出信息的形式作用到阀门、泵等现场设备上，完成最终的控制动作和信息反馈。近红外原油快速评价系统利用最新的分析技术，为原油调合提供原油质量评价数据，保证调合后原油性质符合进料要求。系统集成平台从实时数据库获取原油储罐液位、温度等信息，从MES获取蒸馏装置侧线收率等。

2.2 原油混输及调合优化系统

原油混输与调合优化系统实现原油接卸、存运和调合全流程的规范管理，通过调合操作站，实现工作流程一体化、调度指令和执行现状及时共享，实现原油输送各个环节原油性质和数量的有效跟踪。实现对原油在海南炼化公司管理范围从船期安排到原油进厂接储加工全周期调度方案优化；配方优化可根据用户需求采用多种原油合成与用户要求相类似的原油，创造优化降本机会；采用数学模型计算和专家规则库联合工作的模式；采用调度方案生成和调度任务执行两个模块相对独立的工作模式。接入原油快速评价系统，对来船单油进行评价分析，针对实际单油性质制定加工方案。对调合后送入常减压装置的脱前原油进行评价，依据评价数据，校正原油调合比例。

2.3 原油调合控制系统

原油调合控制系统接收原油混输及调合优化系统的调合方案，调合方案经人工确定后，系统可自动执行，并将执行的结果反馈给原油混输及调合优化系统，它还负责将原油罐区、原油调合设备的基础数据提供给原油混输及调合优化系统，比如液位、温度、流量等。原油调合控制系统部署在油品储运车间仪表机柜间，原有控制系统的结构保持不变。原油混输及调合优化系统通过标准通讯接口(OPC)与DCS系统的OPC Server进行通讯，将调合优化系统生成的调合配方下发至DCS控制器执行，并将执行信息反馈至原油混输及调合优化系统。

2.4 近红外原油快速评价系统

近红外原油快速评价系统旨在为原油在线调合系统提供快速、准确的原油性质变化情况，为调合优化系统提供制定优化调合配方的数据支撑。通过近红外原油快速评价系统，可对码头原油船样、罐区原油罐样、各调合组份和调合原油的性质进行检测。从样品进入近红外原油快速评价系统开始，系统可在15分钟内获得原油的简单评价数据，包括密度、硫含量、氮含量、酸值、倾点、18个窄馏分实沸点蒸馏收率数据。

3 原油在线调合系统应用效果

3.1 调合方案精细调合

原油在线调合系统于2019年5月投用后，原有的手动调合执行新增自动控制执行，实现调合安全启动、比例控制、组分流量修正等功能。实现调合过程从开始、爬升、稳态、产生偏差、偏差修正到结束的不同阶段的序列控制。调度通过原油调合系统制定并下达调合配方后，单元操作员根据DCS系统自动接收到的调合配方，切换工艺流程后，系统自动根据配方中目标流量信息，自动控制现场质量流量计、电动调节阀等设备，实现调合比例的准确执行。根据SMES罐量统计数据，以2019年3月(系统投用前)与2019年5月、6月(投用后)，组分罐调合偏差如图1所示：投用后，付常主线的调合偏差在1t/h以内。

图1 系统投用前后调合比例精确对比

3.2 原油性质快速准确评价

原油快速评价系统经过三个月的单油、脱前样光谱性质收集，结合近几年原油加工方案，在原有初代模型的基础上，搭建海南炼化原油光谱性质模型，经过不断修正维护，模型精度已满足项目技术协议要求。其中2019年8月的脱前分析对比如图2所示。

图2 原油快速评价数据对比图

3.3 基于原油快评制定调合方案

由于同一品种原油的不同批次的性质存在差异，利用原油快速评价系统快速获得到港原油的性质数据。因此，在每批次原油船到港并快速分析，依据原油船样快评数据进行原油加工测算，调合原油性质数据计算更加准确和接近实际。

3.4 原油加工转输全流程跟踪

原油在线调合系统实现原油接卸、存运和调合全流程的规范管理。通过调合操作站，实现工作流程一体化、调度指令和执行现状及时共享；原油进油、收储、转输、调合等各类作业实现存档并能追溯作业执行过程。实现原油输送各个环节原油性质和数量的有效跟踪。

3.5 综合调度排产

综合调度排产采用富岛原油知识库，基于炼油厂原油调度专家的经验，建立原油接卸、存储、调合、常减压加工等规则库。利用当前原油库存、性质，结合未来周期内的原油资源情况、常减压加工目标，优化生成原油加工方案库，进而生成原油进油、调合、常减压加工等作业计划，辅以人工修正，形成准确的未来加工转输安排，给出调合后原油性质及未来原油库存、性质。

3.6 原油加工报表

原油在线调合系统上线后，针对海南炼化定制开发系列功能报表。

(1)原油日加工统计报表。每日原油加工统计，常三线、减压负荷的实际值查询，如图3。

图3 原油日加工统计报表图

(2)原油加工测算。原油加工方案在线测算，原油比例调整实时记录，形成历史加工方案库，可随时查询，如图4。

图4 原油方案测算

4 结语

海南炼化原油在线调合系统的平稳运行，有利于企业降低成本、优化加工、提高效益。将计划层、调度层、执行层的业务相互串通，实现原油各类信息的交互展示与传递，提高协作能力，保证原油加工性能稳定，从而平稳操作运行、优化装置生产。