CN116343933A - 对原油油段性质进行跟踪、控制并重定义的方法及用途 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种对原油油段性质进行跟踪、控制并重定义的方法及用途，对于加工多个油种、没有清晰跟踪、分割油段、控制油段性质变化等设施的管道、不能单油种使用专用油罐的工况下，通过对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后的性质进行补偿，对最终形成含有混油的油段重新定义其性质，根据重定义后的性质匹配相应的加工工艺，以充分发挥不同油种的能效，用最适宜的加工工艺、最经济的加工成本、最稳定的生产过程生产出既定的产品。该方法可用于多油种、多工艺、多产品的石油炼制企业有效利用资源。

Description

对原油油段性质进行跟踪、控制并重定义的方法及用途
技术领域
本发明涉及多油种原油长距离运输的储运过程中的原油油段的性质进行跟踪、控制并重新定义的方法，具体涉及一种通过对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后的性质进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，并依此选择能满足后续的加工工艺要求的工艺，从而实现能源的有效利用。
背景技术
不同的原油性质有差异，针对不同原油的性质会设计不同的加工工艺路线及产品方案。
目前，原油的运输方案主要有油轮为工具的海上运输、以管道为工具的管道运输、以油罐车或者火车为工具的陆路油罐运输方式等等。原油在经过多种运输并在不同运输过程中的需要通过储罐转接的工况下，不同原油将发生混油，其性质的变化较大，会影响到后续的加工，包括加工工艺的选择。
海上运输、陆路油罐运输均是基于不同尺寸的单一封闭空间，原油在运输的过程中不易发生混油，或者说混油的量可控，装货和卸货时的原油性质容易保持一致或者原油性质的微小变化可以忽略。但是，下列几种运输方式接续使用将带来不可忽视的原油性质的改变：
(1)原油经过海上运输后会卸至原油储罐中、原油储罐中为保持安全运行会设计最低运行液位(即存在罐底原油)，基于罐底油的存在，原油卸至储罐中后会与罐底油混合形成一种新的性质的混合原油；
(2)原油在通过长输管道从原油罐向目的地运输，对于长距离的管道运输过程，基于管道的高差变化、不同油种的密度、粘度等性质差异，以及在运输过程中不同流速的切换甚至启停输地发生，也会在相邻油段之间产生混油，如果在运输途中有旁接储罐来平衡不同管道段水力系统引起的流速差异而产生的原油混合；
(3)在原油运输到目的地后进入原油储罐，原油储罐中仍有罐底原油与之混合，经过从接卸油轮至原油罐的混合、旁接罐的混合、输送过程中相邻油段的混油以及到目的地后与罐底油的混合。
原油混合后，在对该原油进行炼制时，该原油的性质已经发生了变化，加工过程中各中间原料性质和数量也会相应发生变化，这会造成装置控制参数、各加工装置的负荷、产品性质和数量都会发生变化。在相关原油性质差异大时，会使得装置运行超设计，不仅会给装置运行带来风险，也会给产品能否合格带来风险，这也就会不得不面临加工艺的选择问题。而在原油加工过程中要针对相应的原油性质才能有效的作好工艺选择和工艺调整。这种因原油运输过程的混合带来的变化是需要控制的，从而能够保证石油加工过程的可控。
因此，对于加工多个油种、没有清晰分割油段设施的管道、不能单油种使用专用油罐的工况下，原油长距离运输的储运过程中原油的性质将发生改变，性质发生变化后的原油若仍然按照既定工艺加工生产必将背离原工艺设计的要求。
CN113655019A公开了一种管输原油的混油界面检测方法，该方法采用近红外光谱技术及导数加和技术，实时对混油界面进行检测与跟踪。该方法在线采集管输原油的近红外光谱，对光谱数据进行矢量归一化预处理后，计算连续测定的光谱样本序列在各波数点下的吸光度标准偏差及其标准偏差的一阶导数，计算光谱特征区内各波数点下的一阶导数加和值，以分析管输原油的混油程度。该方法建模简单，即使面对密度相近的原油，也可准确判断原油混油界面的开始、中间和结束阶段，以便指导收油站及时进行原油切割收油。这对于提高原油管输调度过程的灵活性，提升管输灵活性等具有重要价值。
CN102606887A公开了一种成品油管道顺序输送混油界面位置的判定方法，它采用动态当量管道长度理论的分段管道模型、用密度仪测量的密度值变化来修正判定过程的混油界面位置判定方法，其步骤：1)分段计算判定：利用管道站场的干线流量仪表，将管道混油界面位置的计算变成若干个具有注入和分输测量值的管段混油界面计算；2)密度数值修正：利用管道站场的干线密度检测仪表，在混油界面位置判定过程中，利用管道上已知的混油界面位置来对中间判定结果进行修正；3)当量管道长度：利用管道上已知的混油界面位置作为判定结果，倒推出管道长度；当量管道长度在判定过程中不断进行修正，使下一次的判定结果具有更高的精度。它界面计算精度高，到站报警准确性高。
CN113433088A公开了一种原油长输管线混油段精细化监测方法，该方法针对原油在输油站间长输管线中的运输过程，利用近红外光谱仪扫描管道内油品光谱，采用优化方法求解混油段油近油品的不足，提升了管道输送的灵活性；另一方面，可以对混油段进行精细化检测，实时给出量化比例，这对指导炼化企业进行精益化、集约化生产具有重要参考价值。
CN114321727A公开了一种采用长距离管道输送化学流体的输送工艺，所述化学流体为粘稠流体或含有易沉淀的固体或悬浮物的溶液，包括：1、管道补偿量的控制：沿整个输送管道，间隔设置多个U形弯来吸收管道由于膨胀或收缩引起的变形量，按ΔL＝α*L*ΔT控制总的补偿量；α为管道的热膨胀系数，L为管道的长度，ΔT为相应地理区域的季节温差，ΔL是在长度L，温差ΔT情况下的管道变形量；2、流速的控制：通过在输送线路中设置若干个扬程泵并结合流体特性按△P＝a*L*ρ*v 2/2d控制管道内流体流速；△P为流体输送的阻力，a为流体的阻力系数，ρ为流体的密度，L为管道的长度，d为管道的直径，v为流体速度。
CN209977514U公开了一种用于石油输送的伸缩补偿管道，包括第一补偿装置以及位于第一补偿装置的一端的第二补偿装置，所述第一补偿装置的一端固定连接有第二输送管，所述第二补偿装置的一端固定连接有第一输送管。本实用新型通过材质较软的紫铜材质的摩擦环与外套管的内壁滑动连接，可以避免外套管的内壁受损，提高了补偿管道的使用寿命，通过弹性密封圈连接嵌入在伸缩管和外套管的连接处，可以有效地防止伸缩管和外套管的接头处漏油，提高了管道输送的安全性，通过伸缩弹簧连接伸缩管和外套管，可以在管道内压力恢复正常值时，使伸缩管和外套管自动复位，提高了补偿管道的实用性。
论文《马-南管线顺序输送混油计算与切割方案研究》(韦雪蕾等，广东化工2021年第14期)针对不同品质的原油在长输管道内的顺序输送的问题，分析了油品管道顺序输送过程中的混油机理及混油量的计算方法，结合马-南管道不同输量下的混油量计算，提出在管道顺序输送全过程中混油界面跟踪与切割方法及减少混油量的具体措施，为减少顺序输送的混油损失，保证油品质量提供参考。
论文《原油顺序输送水平管混油段的分析》(王琪等，当代化工，2014年10月刊)针对目前从港口输往炼油厂的油品多样性，以大庆和胜利油品为例建立了水平原油管段顺序输送模型，应用FLUENTT软件进行了三维数值模拟，得出了混油浓度变化图象和曲线，表明在原油管道顺序输送过程中粘度差的影响。总结出油品分散规律，给出了切割的长度，为找到最佳切割点提供依据。
论文《甬沪宁输油管道顺序输送混油量的分析》(于占民，石油工业技术监督，2010年6月刊)分析了输油管道顺序输送时，两种不同油品在接触界面处产生混油的原因和影响混油量的主要因素，以及确定混油界面的主要方法。并对甬沪宁输油管道顺序输送混油界面处的混油量进行了分析，提出在管道顺序输送全过程中减少混油量的具体措施。
论文《原油顺序输送的现状与展望》(朱莹等，管道技术与设备，2008年第3期)该通过对国内外现有油品顺序输送管道的发展情况的了解以及对国内外油品顺序输送中的混油机理、界面检测、界面隔离、减少混油措施等现有技术进行总结对国产原油－进口原油顺序输送所应解决的问题进行了阐述最后提出对顺序输送技术的展望并提出应该急需研究的油品顺序输送所应注意的相关技术问题。
论文《原油顺序输送的混油界面跟踪与切割》(钟仕荣等，油气储运，2005年第8期)介绍了甬沪宁进口原油管道的流程和所输油品的特点,原油在管道顺序输送时产生混油段的机理、以及降低混油量的方法和几种混油界面的跟踪方法,给出了甬沪宁进口原油管道在顺序输送不同原油时跟踪混油界面的技术和适用于该管道在顺序输送过程中计算混油长度的经验公式,指出了适合该管道所输油品特点的混油段切割指导原则。
论文《云南石化公司原油物料的平衡研究》(荣登科，科学管理，2018年第8期)讨论了10座原油罐的功能及分配，讨论了沙轻、沙中、科威特原油的输送顺序，及油罐罐容分配，确定原油收发计划，及马德岛发油和安宁末站接收油段的物料平衡。
总之，目前缺乏针对对多油种原油经过多种运输方式所带来的混油性质改变的重新定义的办法。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于：对于加工多个油种、没有清晰管控原油性质和数量、分割油段设施的管道、不能单油种使用专用油罐的工况下，明晰原油的性质，对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后的性质进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，根据重定义后的性质性质相应的加工工艺，以充分发挥不同油种的能效，用最适宜的加工工艺、最经济的加工成本、最稳定的生产过程生产出既定的产品。
要跟踪原油在储运过程中的性质变化并对混油油段的性质进行重定义，这就需要对原油的每一个关键节点进行控制并且对原油的性质进行跟踪。本发明通过对原油进行性质跟踪并在每一个关键节点对原油性质进行补偿实现对原油油段性质跟踪并重定义的，其技术方案包括：
一、油段的性质跟踪及补偿方法
1.针对原油储存和转运过程中的油段的性质补偿方法，包括：
(1)记录上一次接卸油轮原油的油种，将卸油臂至罐中的量按上一次接卸原油的性质对本次接卸的原油的性质进行补偿，对于以体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于以质量相关的参数按质量比进行性质补偿，卸油臂至罐的管线一经建成为一固定体积，假设自接卸上一批次原油后管线内充满上一批次的原油，质量是体积和相应原油密度的函数。油轮中原油如未混装视为某一单一油种，其性质数据选取依据为：参考装卸港检测油种的API度选取事先作过评价的相应油种对应的API度下的全套理化性质作为性质补偿计算基础数据。
(2)记录原油罐的罐底油的油种和数量，将罐底油对进入该罐的原油进行性质补偿，对于与体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于与质量相关的参数按质量比进行性质补偿。所述记录原油罐的罐底油的油种时对于混油则记录混油的性质；
(3)记录卸油后留在卸油臂至油罐的管线的油种和数量，用于下一次接卸原油的补偿。
(4)在该罐原油外输时按整罐原油作为一个油段、也可以同时输送多个整罐原油作为一个油段，此油段的体积量为实际管道输送的量，通常输送到运行安全液位，而安全液位的高度是高于进出口管线的接口位置。
(5)在油段到达目的地时，用在线密度计测管输混油段的长度，根据油种的性质和后续加工艺的安排确定混油段进入的油罐，重新对该油段进行补偿。
(6)油段到达目的地前记录油罐的罐底油性质及体积，将罐底油对该油段进行性质补偿，接卸完管输油段的油罐液位不能高于油罐运行的高高限值。
(7)将补偿后的油段再进行性质分析，并与补偿结果进行对比，形成下一次补偿的经验值，优化下一个油段的补偿效果。
进一步地，为了降低罐底油性质的不确定性带来的会降低补偿的准确度问题，需要尽可能降低罐底油的安全运行高度，方法包括：先用生产泵(功率较大)将罐底油保持在其运行高度、再用功率较小的泵让原油罐的浮盘缓慢落下形成一个较低的运行液位高度。在计算油段位置时，用每日的计量数据进行核准重新更新油段的位置，以便于在关键节点进行补偿。
进一步地，仅补偿油段性质的情况包括：
属于所述(1)及(3)情况下的卸油臂至油罐的管线中不同性质的油种等体积的置换；
属于所述(2)及(4)情况下的不同批次油段使用相同油罐留存罐底油量相同量而油种不同；
属于所述(5)情况下的前后两段混油量相同、两个混油段分别进到存储各自油段的油罐中；
2.针对管道输送过程中的油段的性质跟踪及补偿方法
(1)针对用于平衡不同水力系统而产生的流速不均衡、启停时间不同而产生输送量的不同的管道旁接罐的油段的跟踪及补偿方法
(a)当上游管道流速大或者处于输送状态、下游管道流速小或者正准备启动尚未正常运行时，该状态会将上游在输的油段中的原油存储到旁接原油罐中，这时要将该油段进行补偿、补偿的量为油段减少的量，减少的量即旁接罐储量增加的量；
(b)当上游管道流速小或者处于停输状态、下游管道输送量大或者处于正常运行的状态，该状态会将旁接罐中的原油输送到下游的管道中，从而影响了当时正经过的油段中，该油段将根据旁接罐下降的库存量和旁接罐中原油的性质对正经过的油段进行补偿。
(2)针对不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输的油段的跟踪及补偿方法
不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输，油段的大概位置根据生产数据，如流速、发油罐液位下降的数和该油罐的罐容表计算出的油段的体积、管输的时间、油管当时的运行温度和压力，再根据既定的管容量进行计算，每日根据原油计量交接点的日交接数据，按计量的精度计算油段的位置，并根据计量精度的数据进行位置补偿。
进一步地，对油段性质与数量同时进行补偿的情况包括：
属于所述1和2中因不同性质的原油的混入油段或者切出油段而发生数量包括油段的体积和质量发生变化的所有情况。
二、对原油油段的性质进行控制的方法
经过储运过程补偿的油段到达目的地为了减少混油量，将接油罐事先进行处理。处理方式为：将生产泵抽到的液位通常在低报线上，而此时的液位还比较高，再用抽底油泵将接油罐液位降低至安全最低限时，该油罐具备接油的条件。再将补偿过的油段接入该油罐中待调合使用。如果罐底油性质与补偿过的油段性质相当，且罐容能满足该油段的接油，则该罐可以不用事先做处理。如果该罐罐容不能满足该补偿过的油段的接油，则准备另一个罐底油类似的原油罐接卸该油段。
三、通过油段的性质补偿及控制后选择加工工艺
1.对于多套加工艺的炼油厂，性质补偿考虑混入的不同油种的性质和数量，先按线性关系计算，计算的结果作为工艺方向选择的依据。
2.油段到厂入罐后，再取样分析评价，评价出的数据作为生产日计划的计算依据。
3.根据两个相邻油段的性质特点、混油长度，先根据线性关系拟算该混油进入到哪一个油段中更有利于后续的加工工艺对原油性质的要求，并根据原油及产品市场情况进行效益对比。根据对比结果，将混油段作为更有益的方案的油段中进行性质和数量的补偿，另一相邻油段则进行相应数量的补偿。
本发明的有益效果：
本发明的通过对不同运输方式的油段的性质进行跟踪、按照性能差异度尽可能减少混油、对混油后油段的性质和数量进行补偿，对最终形成混油的油段重新定义其性质，并依此选择能满足后续的加工工艺要求的工艺，实现了能源的有效利用；该方法可用于多油种、多工艺、多产品的石油炼制企业有效利用资源。
附图说明
图1：原油输送流程示意图。
图2：本发明的流程图。
图3：接卸油轮原油罐进出口位置及操作限值示意图。
图4：厂内原油储罐进出口位置及操作限值示意图。
图5：主要装置规模及加工工艺流程示意图。
具体实施方式
下面以一个有海运、两段管道单油种分批次运输、厂内接油并调合后进入一次加工装置(蒸馏装置)进行加工的炼厂为例，结合附图对本发明进行详细说明，其中两段管道运输之间用旁接罐作为调节两段管道的平稳运行。
原油输送流程如图1所示。
接卸油轮的原油油罐和厂内原油储罐为同型号、同大小的原油罐，每米液位的罐容为5000方，原油进出口罐口位置、管线尺寸都一致，均设置了抽底油流程，且抽底油出口标高一致。唯一不同的点为低低限设置不同，不同的原因是由于接卸油轮的原油油罐地理位置的海拔高度与厂内原油储罐地理位置的海拔高度不同，厂内原油储罐地理位置的海拔高度较高，大气压不到一个标准大气压，原油更容易气化，为了满足泵的气蚀余量，海拔高的低低限设置相对较高。生产正常运行时，液位均需要在低低限和高高限之间，如果接卸油轮的原油罐发一满罐的原油，在经过储运过程补偿后，油段到达目的地后，厂内原油储罐不一定能完整地接受，通常运行过程中，接卸油轮的原油罐满罐位置设置在18.8米以下、厂内原油罐都会根据拟接油段的长度，降低低低限液位，以保证能够接下一个完整的油段。
两地油罐示意图如图3和图4所示。
到港一船(30万吨级VLCC船型)满载沙特原油，沙重原油的价格低于于沙中原油，且沙重原油的价格低于当期采购原油的平均油价，沙重原油是用来降低原油成本的。其中沙中原油105万桶(相当于16.69万方(14.46万吨、在10万方每米液位的储存能力按0.5024万方计算，的原油罐中估计液位净高度为33.22米，需要占用2个罐，每个罐的净液位为16.61米，卸油前罐底油为阿尔沙新原油，阿尔沙新原油的硫含量为2.0％、镍+钒含量为29.1mg/kg，罐底油液位高度为2.10米，则卸完该油后，油罐液位为18.71米)、沙重原油95万桶(相当于15.10万方、13.54万吨，在10万方的原油罐中估计液位净高度为30.06米，需要占用2个罐，每个罐的净液位为15.03米，卸油前罐底油为科威特原油，科威特原油的硫含量为2.7％、镍+钒含量为45mg/kg，罐底油液位高度为2.15米，则卸完该油后油罐液位高度为17.18米)，上一船到港的原油为上扎库姆原油(上扎库姆原油的硫含量为1.8％、镍+钒含量为17.5mg/kg)，自卸油臂至油罐的管线体积为0.32万方，均充满着上扎库姆原油。
基于沙中原油和沙重原油金属含量和硫含量级别不同，分别用于两个加工工艺，其中，沙中原油的硫含量为2.4％、镍+钒含量为36.4mg/kg，常压渣油镍+钒含量为88.4mg/kg、减压渣油的镍+钒含量为178mg/kg、减三、减四线馏分的镍+钒含量为5mg/kg以下，将少部分减压渣油作为延迟焦化原料，主要的减压渣油和部分常压渣油和减三、减四馏分和焦化蜡油按一定比例混合后作为渣油加氢装置的原料，渣油加氢原料对镍+钒的限值为105mg/kg，其镍+钒含量在90mg/kg以内，且其硫含量、残碳的量均与渣油加氢的设计催化剂的级配匹配良好，能保证各类催化剂长周期运行、并且同步失活，经过渣油加氢精制后，金属含量、残碳、硫含量均能满足催化裂化原料的性质要求，沙中原油用于经过渣油加氢预处理后通过催化裂化进行轻质化生产汽、煤、柴油组份。而沙重原油的硫含量为3.20％、镍+钒含量为73.6mg/kg、常压渣油的镍+钒含量为111mg/kg、减压渣油的镍+钒含量为231mg/kg、硫含量为5.76％，减三、减四馏分收率相对沙中原油低，其金属镍+钒含量虽然也在5mg/kg以下，但由于其常渣、减渣性质都差、且收率高，这部分减三、减四线馏分不能平衡下来其重金属等指标以满足渣油加氢原料的要求，如果加工沙重原油按渣油加氢预处理——催化裂化轻质化工艺，如果要满足渣油加氢原料的要求，则会有相当一部分减压渣油无法平衡，如果作为延迟焦化原料其硫含量超设计会造成液化汽产品硫化氢含量不合格，且沙重原油的硫含量超过蒸馏装置的设计限值，如果单炼沙重原油需要在设备防腐蚀上加其他的助剂、电脱盐脱水还会涉及到二级脱水等，还要想办法处理没有平衡下来的减压渣油。为此，沙重原油的加工工艺为，蒸馏得到的减压渣油直接生产沥青，如果控制沥青产量，则有一小部分减压渣油去作为延迟焦化的调合原料，这就解决了沙重原油减压渣油的平衡问题。为了能够很好的利用这两种资源，在储运过程中，要将沙中和沙重作为两个油段处理，并控制其质量，以便用于不同的加工艺。
控制过程如下：
为了减少混油，减少油段数量，拟用此船沙重原油生产沥青，沙重原油采取两罐连输，形成一个油段，沙中原油两罐连输形成一个油段。假设管道运行需要维护而停输几天或者加工量受成品油市场疲软的影响不能满足管输连续运行需要停输几天。为了控制到厂原油的质量，计划沙重原油油段在经过两段管道的连接点时，不安排停输操作，两个段管道均采用一个流程平稳运行，旁接罐没有库存变化，不进出原油。在沙中油段经过两个水力系统的连接点时根据加工量和管道维护的需求安排停输。也就是正常情况下，劣质原油(API低于28、或者硫含量超过3％、或者镍+钒含量超过60mg/kg、或者酸值超过1mgKOH/g)经过两个水力系统的连接点时均不安排停输，且让两段管道按相同的流速平稳运行，进入旁接罐中劣质原油的量可以忽略不计。两个油段在到达目的地时，由于沙重原油油段的量少，可以考虑将混油段切入装沙重原油的原油罐中。在作这个操作时先进行测算，比较进入沙中油罐中通过过渣油加氢——重油催化工艺轻质化的收益和进入沙重油罐通过直馏生产沥青的工艺加工渣油的收益，同时测算产品产量与市场需求的匹配程度，根据测算比较结果决定混油段进入的油罐。
主要炼油工艺包括：蒸馏装置根据原油中烃类的沸点不同，分馏成为气体、汽油馏分、煤油馏分、柴油馏分、蜡油馏分和渣油馏份。根据渣油的性质和加工工艺的区别，将二次装置分为三套炼油工艺，生产不同的产品中，第一套工艺为蒸馏——渣油——沥青，第二套工艺为蒸馏——渣油加氢——催化裂化进行轻质化，第三套工艺为蒸馏——渣油——延迟焦化进行轻质化。轻质化后的组份，根据馏程不同分为气体、汽油组份、煤油组份、柴油组份、蜡油组份，以及不能轻质化的焦炭等。蜡油馏份和蜡油组份中轻蜡油通过加氢裂化进行轻质化，重蜡油部分用于调整渣油加氢的原料性质。一次加工装置分馏形成的气体及二次装置形成的气体在分离出低碳烯烃等产品后，其余的是碳数低于碳4的气体混合物用于生产液化气，汽油馏分及汽油组份经过异构、加氢、烷基化、催化重整、调合等工艺生产不同牌号的汽油产品，煤油馏分通过加氢工艺生产航煤产品，柴油馏分和柴油组份通过改质、加氢、调合等工艺生产不同牌号的柴油产品。
主体装置规模及工艺流程示意图如图5所示。
实施例1：形成的沙中原油油段、沙重原油油段的性质和数量的补偿
先卸沙中原油，卸油臂至油罐管道中的0.32万方的上扎库姆原油需要作为补偿因素，卸到存有阿尔沙新罐底油的油罐中，阿尔沙新罐底油需要作为补偿因素。
补偿后的沙中原油体积量为：0.32万方的上扎库姆原油+16.69万方沙中原油-0.32万方沙中原油(留在卸油臂至油罐之间管道里)+2.1米*2*0.5024万方(10万方罐每米液位高度相当于0.5024万方库存量)＝18.80万方；其中上扎库姆原油的体积分数为0.0170、沙中原油的体积分数为0.8712、阿尔沙新原油的体积分数为0.1118。
补偿后沙中原油的质量为：0.32万方的上扎库姆原油*当时温度下上扎库姆原油的密度+[16.69万方沙中原油-0.32万方沙中原油(留在卸油臂至油罐之间管道里)]*当时温度下沙中原油的密度+[2.1米*2*0.5024万方(10万方罐每米液位高度相当于0.5024万方库存量)]*当时温度下阿尔沙新原油的密度＝16.40万吨。其中上扎原油的质量分数为0.0168、沙中原油的质量分数为0.8713、阿尔沙新原油的质量分数为0.1119。
计算时密度需要根据用20℃标准的密度按当时的温度进行补偿，补偿公式为计算标准密度的变形公式。标准密度可以用当船计量到港时检测时的密度，补偿公式为：ρt＝ρ20-(t-20)*y，其中y为温度系数，查表可得。经温度补偿后，上扎原油的密度取859.7kg/m3、沙中原油密度取872.4kg/m3、阿尔沙新原油密度取873.5kg/m3。
补偿后沙中原油的性质，如为单位为％wt的用质量分数进行计算、如单位为％vt的则用体积分数进行计算，强度参数，比如温度用用曲线拟合，有其他人开发的专门的软件可用。如硫含量为用％wt表征的参数，补偿后沙中原油的硫含量为2.35％、镍+钒含量为35.3mg/kg、密度为872.3kg/m3。
两罐沙中原油并罐输送，假设上一个油段为科威特原油油段(科威特原油硫含量2.70％、镍+钒含量为45mg/kg、密度为874.5kg/m3，接在科威特油段后面开始形成沙中原油油段当油罐液位至2.05米时切换成下一个油段，比如两罐沙重原油并罐输送的油段。沙中原油油段的量为作为一个油段，油段长度为16.74万方、14.60万吨，性质表征参数为硫含量为API为30.09、硫含量2.35％、镍+钒含量为35.3mg/kg，按公称直径813的管线计算，每公里的管存容量按0.048方计算，预计此沙中原油油段长度为349公里。这两个油罐的罐底。留存的罐底油表征参数为API为30.09、硫含量为2.35％、镍+钒含量为35.3mg/kg的沙中原油，用于接卸下一船原油油段的补偿。
同理，如果在两罐沙重原油液位降至1.95米时切换成下一个油段。拟算出补偿后的沙重油段15.31万方、13.68万吨，其中沙中原油的质量分数为0.0168、沙重原油的质量分数为0.8713、科威特原油的质量分数为0.1119，沙中原油的体积分数为0.0170、沙重原油的体积分数为0.8712、科威特原油的体积分数为0.1118，分别用于补偿后原油性质的拟算。补偿后沙重原油性质表征参数为硫含量为API为26.81、硫含量3.13％、镍+钒含量为69.8mg/kg，按公称直径813的管线计算，每公里的管存容量按0.48方计算，预计此沙重油段长度为319公里。这两个油罐的罐底。留存的罐底沙重原油表征参数为API为26.81、硫含量为3.13％、镍+钒含量为69.8mg/kg的沙重原油，用于接卸下一船原油油段的补偿。
实施例2：沙中原油油段、沙重原油油段在两段管道的交接点的性质和数量的补偿
油段按输送速度移动，根据既定的管道长度和管首直径计算油段的位置，在两段管道的连接点时有计量交接点，每天会形成计量交接数据。计量交接数据为每30秒自动从管道中取样一次，每次取样2ml，每4个小时人工将取样器中的样品取出，取样器再进行取样，交接双方一起将每班(8个小时)的样按比例进行混合，分析密度、水杂，同时用温度校正等，获得当班交接的原油数量，一天的数量由3个班次的计量数据组成。计量交接数据相对生产数据和拟算数据相比要精准。用每天的计量交接数据计算交接的量，并进行累积，用以校正并修定拟算的油段的位置。比如，在沙中原油油段已经按1800方/小时的输送速度输送了8天，拟算沙中原油油段的位置在720公里处、油尾在371公里处，沙重原油油段油头位置在371公里处、油尾在52公里处。而按交接计量的累积数据计算，沙中原油油段油头的位置在731公里处，则按交接计量的数据更新沙中原油油段油头位置为731公里处、油段的长度为354公里、油尾的位置在377公里处，沙重原油油段的油头位置在377公里处、油段长度为324公里、油尾位置为53公里处。每天用计量数据进行校正直到油尾通过计量交接点。
沙中原油油段在经过交接点时停输了2天，由于两段管道启停输时间不同，上游管道比下放管道先停4小时、先启输了2小时，旁接罐中的原油在上游管道停输时有0.72万方进入了沙中原油油段中，在上游管道先启的2小时中，沙中原油油段中又有0.3万原油进入了旁接罐中。此时对沙中原油油段进行补偿。旁接罐中原油为多种原油的混合原油，分析其密度为865.4mg/kg、镍+钒含量为29mg/kg、硫含量为2.2％。则沙中原油油段长段补偿为16.79万方、14.64万吨，性质表征参数为API为30.14、硫含量2.34％、镍+钒为35.0mg/kg。上扎库姆原油的体积分数为0.0163、沙中原油的体积分数为0.8338、阿尔沙新原油的体积分数为0.107、旁接罐混油的体积分数为0.0429；上扎库姆原油的质量分数为0.0161、沙中原油的质量分数为0.8344、阿尔沙新原油的质量分数为0.1072、旁接罐混油的体积分数为0.0423。旁接罐中的原油也按沙中原油进入0.72万方进行补偿。
实施例3：沙中原油油段、沙重原油油段在进厂入罐后的性质和数量的补偿
先用到厂计量的数据对沙中原油油段、沙重原油油段进行位置补偿，以便准确切罐。
原油到厂后还涉及到两个油段之间混油段的补偿和厂内罐底油的补偿。
根据历史经验数据来看，两个油段之间的混油段的长度为0.1-0.4万方、0.2万方为最高概率数据，按混油段0.2万方处理，混油段中前后两个油段的体积比按在线密度计实测曲线分割。
厂内罐底油如果不事先用抽底油泵处理的话，罐底油液位为4米(2.01万方)、如果用抽底油泵事先处理后，罐底油流位可以降至1.5米(0.75万方)。
沙中原油油段进入之前装过沙中原油的油罐中，罐底为沙中原油。由于此次沙中油段较长(卸货量较平常多出5万桶——0.79万方、在经过两段管道的连接点是旁接罐原油净补入0.42万方)，再加上接卸油轮原油罐的罐底油高度比厂内原油罐罐底油不用抽底油泵处理的液位高度差1.95米(0.98万方)，得想办法将接卸油罐的两罐原油放在厂内的两个罐里。可以考虑用抽底油泵将4米罐底抽至1.5米(由于罐底油会富集金属等杂质，将罐底油抽出至污油罐按污油待用，比如测出金属含量和水杂后按小比例缓缓与其他原油混调后加工)。沙重原油入罐的罐底油为科威特原油，可以考虑用抽底油泵4米的罐底，也可以保留罐底；方案选择一是根据效益对比、一是看产品质量和物料平衡，此次暂按保留4米科威特的罐底进行补偿。
将混油段的渣油分别按渣油加氢——催化裂化轻质化工艺和直馏沥青工艺测算，测算结果为沙重原油的重金属含量高容易引起渣油加氢装置的生产波动从而影响催化裂化装置的生产波动而产生催化剂的过度消耗和污油的产生，将沙中原油油段和沙重原油油段之间的混油用于沙重油段的补偿。科威特原油的工艺路线与沙中原油相当，可将科威特原油油段与沙中原油油段之间的混油用作沙中原油油段的补偿，且只能补偿在一个装沙中原油的罐中，即该罐原油有罐底油的补偿和混油段(科威特和沙中油段的混油)的补偿，另一罐中仅有罐底油的补偿。沙重原油中一罐有罐底油的补偿和混油段的补偿，另一罐中仅有罐底油的补偿，补偿后四罐原油的量和性质分别见下表所示。
沙中原油补偿数据对比表
存储位置 体积，万方 液位高度，米 质量，万吨 硫含量，％ 镍+钒，mg/kg
厂内罐1 9.65 19.26 8.44 2.35 35.3
厂内罐2 9.58 19.06 8.35 2.35 35.2
厂内合计 19.23 16.79
卸港油轮 16.69 14.46 2.40 36.4
沙中原油补偿分数(体积分数和质量分分数)表
Figure BDA0003956191210000151
沙重油补偿数据对比表
存储位置 体积，万方 液位高度，米 质量，万吨 硫含量，％ 镍+钒，mg/kg
厂内罐1 9.76 19.44 8.69 3.04 64.5
厂内罐2 9.66 19.24 8.6 3.04 64.8
厂内合计 19.42 17.29
卸港油轮 15.1 13.54 3.2 73.6
沙重原油补偿分数(体积分数和质量分分数)表
Figure BDA0003956191210000161
到厂后原油的性质用补偿的性质，其中体积分数、质量分数用于各性质的拟算，及计划排产时原料计算的依据。到厂后还需要在油罐的上、中、下三层取样混合作评价。
通过对油段的补偿，可以控制长距离输送过程中储运方式对原油性质的影响，较为清晰地掌握原油性质的变化情况，从而有的放矢地控制生产过程和产品质量。
需要说明的是，本发明中所述的对原油/油段的性质进行补偿等同于对油段的性质和数量进行重定义，所述补偿的对象包括二种情况：一是仅补偿油段性质，二是对油段性质与数量同时进行补偿。

Claims (11)

1.一种对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，包括：
(1)针对原油储存和转运过程中的油段的性质补偿方法，包括：
(1.1)记录上一次接卸油轮原油的油种，将卸油臂至罐中的量按上一次接卸原油的性质对本次接卸的原油的性质进行补偿，对于以体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于以质量相关的参数按质量比进行性质补偿，卸油臂至罐的管线一经建成为一固定体积，油轮中原油如未混装视为某一单一油种，其性质数据选取依据为：参考装卸港检测油种的API度选取事先作过评价的相应油种对应的API度下的全套理化性质作为性质补偿计算基础数据；
(1.2)记录原油罐的罐底油的油种和数量，将罐底油对进入该罐的原油进行性质补偿，对于与体积相关的性质参数按相应的体积比进行补偿、对于与质量相关的参数按质量比进行性质补偿；所述记录原油罐的罐底油的油种时对于混油则记录混油的性质；
(1.3)记录卸油后留在卸油臂至油罐的管线的油种和数量，用于下一次接卸原油的补偿；
(1.4)在该罐原油外输时按整罐原油作为一个油段、也可以同时输送多个整罐原油作为一个油段，此油段的体积量为实际管道输送的量，通常输送到运行安全液位，而安全液位的高度是高于进出口管线的接口位置；
(1.5)在油段到达目的地时，用在线密度计测管输混油段的长度，根据油种的性质和后续加工艺的安排确定混油段进入的油罐，重新对该油段进行补偿；
(1.6)油段到达目的地前记录油罐的罐底油性质及体积，将罐底油对该油段进行性质补偿，接卸完管输油段的油罐液位不能高于油罐运行的高高限值；
(2)针对管道输送过程中的油段的性质补偿方法，包括：
(2.1)针对用于平衡不同水力系统而产生的流速不均衡、启停时间不同而产生输送量的不同的管道旁接罐的油段的性质补偿方法；
(2.1.1)在油段经过旁接罐时，根据旁接罐罐存的变化，确定旁接罐中的原油对该油段进行补偿；
(2.1.2)当上游管道流速大或者处于输送状态、下游管道流速小或者正准备启动尚未正常运行时，该状态会将上游在输的油段中的原油存储到旁接原油罐中，这时要将该油段进行补偿、补偿的量为油段减少的量，减少的量即旁接罐存量增加的量；
(2.1.3)当上游管道流速小或者处于停输状态、下游管道输送量大或者处于正常运行的状态，该状态会将旁接罐中的原油输送到下游的管道中，从而影响了当时正经过的油段中，该油段将根据旁接罐下降的库存量和旁接罐中原油的性质对正经过的油段进行补偿；
(2.2)针对不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输的油段的性质补偿方法，包括：
不同批次的原油在输入管道形成油段进行运输，油段的大概位置根据生产数据，如流速、发油罐液位下降的数和该油罐的罐容表计算出的油段的体积、管输的时间、油管当时的运行温度和压力，再根据既定的管容量进行计算，每日根据原油计量交接点的日交接数据，按计量的精度计算油段的位置，并根据计量精度的数据进行位置补偿。
2.根据权利要求1所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，在所述(1.6)之后还包括：
(1.7)将补偿后的油段再进行性质分析，并与补偿结果进行对比，形成下一次补偿的经验值，优化下一个油段的补偿效果。
3.根据权利要求1所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，所述(1)中还包括降低罐底油的安全运行高度的处理方法：
先用大功率泵将罐底油保持在其运行高度、再用小功率泵让原油罐的浮盘缓慢落下形成一个低位的运行液位高度，用于控制混油及平衡补偿后油段的完整接卸于一个整罐里。
4.根据权利要求1所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，所述(1)中还包括：
在计算油段位置时，用每日的计量数据进行核准重新更新油段的位置，用于在关键节点进行补偿。
5.根据权利要求1-4任一项所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于：
所述补偿的对象包括仅补偿油段性质或者对油段性质与数量同时进行补偿。
6.根据权利要求5所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，所述仅补偿油段性质的情况包括：
属于所述(1.1)及(1.3)情况下的卸油臂至油罐的管线中不同性质的油种等体积的置换；
属于所述(1.2)及(1.4)情况下的不同批次油段使用相同油罐留存罐底油量相同量而油种不同；
属于所述(1.5)情况下的前后两段混油量相同、两个混油段分别进到存储各自油段的油罐中；
属于所述(2.1)情况下的油段经过旁接罐时，从旁接罐中流出和流入的量相等而油种不同。
7.根据权利要求5所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，其特征在于，所述对油段性质与数量同时进行补偿的情况包括：
属于所述(1)和(2)中因不同性质的原油的混入油段或者切出油段而发生数量包括油段的体积和质量发生变化的所有情况。
8.一种对原油油段的性质进行控制的方法，其特征在于，基于如权利要求1-6任一项所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法，包括：
对经过储运过程补偿的油段到达目的后减少混油量，将接油罐事先进行处理，处理方式为：将生产泵抽到的液位通常在低报线上，而此时的液位还处于高位，再用抽底油泵将接油罐液位降低至安全最低限时，该油罐具备接油的条件；
再将补偿过的油段接入该油罐中待调合使用。
9.根据权利要求8所述的对原油油段的性质进行控制的方法，其特征在于：
如果罐底油性质与补偿过的油段性质相当，且罐容能满足该油段的接油，则该罐可以不用事先做处理；
如果该罐罐容不能满足该补偿过的油段的接油，则准备另一个罐底油类似的原油罐接卸该油段。
10.一种对原油油段性质进行跟踪、控制并重定义的方法在选择加工工艺中的用途，其特征在于，包括如权利要求1-7任一项所述的对原油油段性质进行跟踪并重定义的方法及如权利要求8或9所述的对原油油段的性质进行控制的方法，包括：
(1)对于多套加工艺的炼油厂，性质补偿考虑混入的不同油种的性质和数量，先按线性关系计算，计算的结果作为相应的工艺方向选择的依据；
(2)油段到厂入罐后，再取样分析评价，评价出的数据作为生产日计划的计算依据；
(3)根据两个相邻油段的性质特点、混油长度，先根据线性关系拟算该混油进入到哪一个油段中更有利于后续的加工工艺对原油性质的要求，并根据原油及产品市场情况进行效益对比选择相应的工艺。
11.根据权利要求10所述的用途，其特征在于：
根据对比结果，将混油段作为更有益的方案的油段中进行性质和数量的补偿，另一相邻油段则进行相应数量的补偿。
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