CN1327306C - 油品在线优化调合的方法及实施该方法的系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种油品在线优化调合的方法，该方法能够获得误差较小的采集样品的分析数据，从而能够有利于自始至终保持调合成品油的品质，进而提高生产效率和经济效益。本油品在线优化调合的方法，包括对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统，以及采样装置和对采样样品进行分析的近红外在线分析仪，其特征在于包括以下工艺步骤：在采样样品进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理。所述对采样样品实行的预处理包括恒温处理和除水处理。本发明还提供一种油品在线优化调合系统。
Description
技术领域
本发明涉及油品在线优化调合的工艺技术，具体地说，半成品的汽油或柴油等油品从馏出口流出后，利用该工艺技术就可在管道中调合成各种牌号的成品油产品。本发明特别涉及一种油品在线优化调合的方法，以及一种实施该方法的油品在线优化调合系统。
背景技术
随着技术的进步，为了尽可能达到既符合优化调合的质量标准，又满足生产效率和效益最大化的需求，先进的在线调合系统已经被世界上的一些油品生产企业所采用。在线调合系统淘汰了过去的罐式调合法，减少了中间环节，大大降低了生产成本。在线调合系统的装置设置改变了以往区块分割的老做法，按流程走向进行统一规划，用一个中央控制室操作多套装置，减少建设用地，降低投资，节能降耗，方便管理，同时也减少了物料损耗。
现有技术中的油品在线优化调合系统，主要包括两个控制系统，其一为对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统，即BBC系统，其二为具备智能运算的优化控制系统，即APC系统。优化分为静态优化与动态优化两部分，在调合开始时先用静态优化算出配方，配方给出各组份油与主流量(如果是汽油则为催化汽油)的比，而催化汽油的流量由系统设定的斜坡函数进行控制，其他各组份的流量就按其比值得出的流量，由基础控制即BBC控制执行。系统运行时则按动态优化进行，由NIR分析器，即近红外在线分析仪，在线分析出成品油的RON，烯烃，芳烃等参数，APC部分的PID_A，PID_B，PID_C三个调节回路根据反馈的值分别算出RON，烯烃，芳烃与设定值的偏差，利用这些偏差根据确定的优化规则算出三个回路的调节动作值ΔA、ΔB、ΔC，这些动作值是按比值来转换的。BBC部分的各回路则根据动作值来调节组份流量，实现调合，生产出符合质量标准的成品油。
油品在线调合系统，采用了先进的近红外在线分析仪(即NIR分析器)技术和计算机控制技术，在线NIR分析器能够提供多路组份、多路成品油的品质参数分析数据，可以用于反馈控制、前馈、故障诊断等，计算机控制技术能够提供开放的在线优化调合平台，可根据相关参数开发相关业务，真正实现全程的在线动态控制，很好地适应工厂复杂多变的工艺情况，使得在线优化调合满足质量标准和经济效益上的各项指标。应用在线NIR是当前实现汽油调合的重要控制手段，具有分析速度快的特点，分时分析计算每一采样通道的油品参数，并分别与目标给定值比较，作为动态品质控制器的输入变量。
但是，我们进行深入的研究试验后发现，如果不对从采样装置送来的样品进行规范的预处理，就直接进入近红外在线分析仪，那么，获得的分析数据会存在较大的误差。采集的样品因为含有的水分不同、杂质不同或者温度不同，均会对近红外光的穿透率等指标带来影响，从而导致难以自始至终保持调合成品油的品质，进而影响到生产效率和经济效益。
发明内容
本发明针对现有技术中存在的技术缺陷或不足，提供一种油品在线优化调合的方法，该方法能够获得误差较小的采集样品的分析数据，从而能够有利于自始至终保持调合成品油的品质，进而提高生产效率和经济效益。
本发明还提供一种实施上述方法的油品在线优化调合系统。
本发明技术方案如下：
油品在线优化调合的方法，包括对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统，以及采样装置和对采样样品进行分析的近红外在线分析仪，在采样样品进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理，所述对采样样品实行的预处理包括恒温处理和除水处理，其特征在于：所述恒温处理包括一级恒温和二级恒温；所述除水处理为对样品本身的除水处理。
所述一级恒温采用25℃水浴恒温装置，所述二级恒温采用电加热恒温器把样品温度控制为30℃。
所述除水处理在一级恒温和二级恒温之间进行，在一级恒温和二级恒温之间还包括除杂质处理。
所述具备智能运算的优化控制系统执行如下操作程序：在调合开始时先用静态优化算出配方，配方给出各组份油与主流量的比，而主流量由系统设定的斜坡函数进行控制，其他各组份的流量就按其比值得出的流量由基础控制系统执行；在运行时则按动态优化进行，由近红外在线分析仪，在线分析出成品油的RON，烯烃，芳烃参数，通过调节回路根据反馈的值分别算出RON，烯烃，芳烃与设定值的偏差，利用这些偏差根据确定的优化规则算出回路的调节动作值，这些动作值是按比值来转换的；基础控制系统的各回路则根据动作值来调节组份流量，实现调合。
所述调节回路为三个，即PID_A，PID_B，PID_C三个调节回路，相应的三个回路的调节动作值为ΔA、ΔB、ΔC，调节动作值与静态优化的初始比值A、B、C相加得到新的比值作为基础控制系统调节回路的比值给定值A-SP、B-SP、C-SP，回路比值给定值与主流量F-O的乘积得出的流量作为基础控制系统流量调节回路FIC-REF、FIC-MTBE、FIC-CYY等回路的流量设定值。调合控制系统的基础控制系统根据这些设定值进行各组分油流量控制，以达到在线优化调合的目的。
所述动态优化的控制参数包括各组份油的价格参数、各组份油的性质参数和各组份油的库存量大小参数。
所述各组份油的价格参数决定各输出调节值之间的系统关系；所述各组份油的性质参数决定输出调节值的大小；所述各组份油的库存量大小参数决定各组分的输出调节值。
所述对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统中，每路设置有远方给定装置和本地给定装置。
一种油品在线优化调合系统，包括对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统，以及采样装置和对采样样品进行分析的近红外在线分析仪，还包括预处理系统，该预处理系统设置有恒温处理装置和除水处理装置，在采样样品进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理，所述恒温处理装置包括一级恒温装置和二级恒温装置；所述除水处理装置为对样品本身进行除水处理的装置。
本发明技术效果如下：由于本发明油品在线优化调合的方法，在进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理，这一预处理步骤就能够使得采样样品在某个或某些方面消除对近红外线分析数据的影响，能够获得误差较小的采集样品的分析数据，从而能够有利于自始至终保持调合成品油的品质，进而提高生产效率和经济效益。同时也有利于对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统正常稳定有效的运行。由于对采样样品实行的预处理包括恒温处理和除水处理，这就消除了采集的样品因为含有的水分不同或者温度不同对近红外光的穿透率等指标所带来的影响，从而有利于自始至终保持调合成品油的品质，保持系统正常稳定有效的运行，进而提高生产效率和经济效益。由于恒温处理包括一级恒温和二级恒温，所述一级恒温采用25℃水浴恒温装置，所述二级恒温采用电加热恒温器把样品温度控制为30℃；所述除水处理在一级恒温和二级恒温之间进行，在一级恒温和二级恒温之间还包括除杂质处理；这就有利于工艺设备的合理布局，同时切实保证采样样品在进入近红外在线分析仪时的除水与恒温状态，以及杂质含量受到控制的状态。
另外，对具备智能运算的优化控制系统提供了一系列符合工况条件的算法程序，这大大地提高了优化控制系统的智能化水平。
附图说明
图1为本发明中的在线预处理回路示意图；
图2为本发明油品在线优化调合系统的控制原理图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。
如图1所示，样品从组分回路经过采样快速回路，从快速回路分流到预处理系统。
样品流入预处理系统后经过减压阀，以使油样压力降低供预处理系统安全使用。
恒温装置中第一道恒温使用的是一个水域，样品管路经过此水域后能充分进行热交换，使样品温度能基本达到一定的值，使二级恒温装置能快速使样品达到预定的温度。经过恒温后，样品分析的结果的稳定性和精确度提高，恒温的作用能使汽油的辛烷值精度从0.3达到0.1以内，而油品的其他大部分指标分析精度也能提高两到三倍。
水对近红外分析仪的测量精度也有很大的影响，因此在一级恒温后样品经过除水器，除水器的性能要求处理后的样品含水量低于5ppm，去处水对样品的影响也是保证近红外分析仪精度的保证，因为脱水后的油品更接近炼油工厂分析时的状态，因而使分析结果更接近真实值。除水器的设计是一用一备的，通过三通阀来实现两个过滤器间的切换。除水后分析结果能提高大约5％的精度。
过滤器的作用是去处油品中的杂质，以减小因杂质大量吸收近红外光谱对分析结果的影响。过滤器的设计也是一用一备的，通过三通阀来切换。
样品经过过滤器后就到了分析池即图1中的CELL，分析池处于二级恒温的恒温箱中，此恒温箱使用电加热来加温，通过冷却水来降温，通过控制加温装置的电流和冷却水的流量使样品的温度达到30±0.1℃。
在分析池的出口安装有一个转子流量计，用以控制样品流经处理器的速度，流速大小应适中，以60CC/Min为宜。
最后样品流到回收装置完成预处理步骤。
图1中的氮气用于管路清洗的功能。
如图2所示，本发明油品在线优化调合系统分为APC和BBC两部分，APC为先进控制部分即优化，BBC为基础控制部分。
优化分为静态优化与动态优化两部分，在调合开始时先用静态优化算出配方，配方给出各组分油与主流量(催化汽油)的比，而催化汽油的流量由系统设定的斜坡函数进行控制，其他各组分的流量就按其比值得出的流量由基础控制BBC控制流量。
系统运行时则按动态优化进行，由NIR分析器在线分析出成品油的RON，烯烃，芳烃等参数，APC部分的PID_A，PID_B，PID_C三个调节回路根据反馈的值分别算出RON，烯烃，芳烃与设定值的偏差，利用这些偏差根据如下优化规则算出三个回路的调节动作值ΔA、ΔB、ΔC，这些动作值是按比值来转换的。BBC部分的各回路则根据动作值来调节流量实现调合过程。
动态优化规则：
1.根据各组分油的价格决定各输出调节值之间的关系。
2.由各组分油的性质决定输出调节值的大小。
3.还可根据需要由库存量的大小决定各组分的输出调节值。
此方案解决了多输入多输出系统参数，可根据系统需要方便地添加新参数，具有很强的易扩展性，如多一个控制参数则只需多加一个PID回路就行了。
在BBC部分每路都添加远方、本地给定功能(L表示此回路采用人工给定，R表示远方即自动)，当系统存在故障或反馈失灵时工人可根据经验手工给定此组分与主流量组分(催化汽油)的比值，此部分替代了传统的人工输入该组分流量的方法。如果采取传统的方法会因为主流量的波动而使此组分不能跟随变化而影响最终成品质量，而此方法不管主流量的变化。切换功能可在各回路之间同时切换或某个回路单独切换。这种切换是无扰动进行的，因此能使系统稳定地运行。
通过系统试运行此优化方案比经典的控制方法更具灵活性，能很好地适应工厂复杂多变的工艺情况。
应当指出，以上所述实施方式可以使本领域的技术人员更全面地理解本发明，但不以任何方式限制本发明。
Claims (9)
1.油品在线优化调合的方法，包括对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统，以及采样装置和对采样样品进行分析的近红外在线分析仪，在采样样品进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理，所述对采样样品实行的预处理包括恒温处理和除水处理，其特征在于：所述恒温处理包括一级恒温和二级恒温；所述除水处理为对样品本身的除水处理。
2.根据权利要求1所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述一级恒温采用25℃水浴恒温装置，所述二级恒温采用电加热恒温器把样品温度控制为30℃。
3.根据权利要求1所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述除水处理在一级恒温和二级恒温之间进行，在一级恒温和二级恒温之间还包括除杂质处理。
4.根据权利要求1所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述具备智能运算的优化控制系统执行如下操作程序：在调合开始时先用静态优化算出配方，配方给出各组份油与主流量的比，而主流量由系统设定的斜坡函数进行控制，其他各组份的流量就按其比值得出的流量由基础控制系统执行；在运行时则按动态优化进行，由近红外在线分析仪，在线分析出成品油的RON，烯烃，芳烃参数，通过调节回路根据反馈的值分别算出RON，烯烃，芳烃与设定值的偏差，利用这些偏差根据确定的优化规则算出回路的调节动作值，这些动作值是按比值来转换的；基础控制系统的各回路则根据动作值来调节组份流量，实现调合。
5.根据权利要求4所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述调节回路为三个，即PID_A，PID_B，PID_C三个调节回路，相应的三个回路的调节动作值为ΔA、ΔB、ΔC，调节动作值与静态优化的初始比值A、B、C相加得到新的比值作为基础控制系统调节回路的比值给定值A-SP、B-SP、C-SP，该回路比值给定值与主流量F-O的乘积得出的流量作为基础控制系统流量调节回路FIC-REF、FIC-MTBE、FIC-CYY等回路的流量设定值；调合控制系统的基础控制系统根据这些设定值进行各组分油流量控制，以达到在线优化调合的目的。
6.根据权利要求4所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述动态优化的控制参数包括各组份油的价格参数、各组份油的性质参数和各组份油的库存量大小参数。
7.根据权利要求6所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述各组份油的价格参数决定各输出调节值之间的系统关系；所述各组份油的性质参数决定输出调节值的大小；所述各组份油的库存量大小参数决定各组分的输出调节值。
8.根据权利要求1所述的油品在线优化调合的方法，其特征在于：所述对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统中，每路设置有远方和本地给定装置。
9.一种油品在线优化调合系统，包括对各个组份的流量分别进行控制的基础控制系统和通过接口与其连接的具备智能运算的优化控制系统，以及采样装置和对采样样品进行分析的近红外在线分析仪，还包括预处理系统，该预处理系统设置有恒温处理装置和除水处理装置，在采样样品进入近红外在线分析仪进行分析之前，对所述采样样品实行预处理；其特征在于：所述恒温处理装置包括一级恒温装置和二级恒温装置；所述除水处理装置为对样品本身进行除水处理的装置。
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