ABB FT-NIR在成品油调合中的应用

成品油调合       
    在炼油业界，成品调合是一项非常重要的技术。这是将原油加工成有用燃料的最后阶段。调合混合器对来自多个流程装置的组分油进行调合，以提供符合政府部门、国际组织及客户需求的成品油。由于调合是石油炼制流程的最后阶段，因此，对这一流程进行优化是至关重要的。不管上游流程设备的工作如何高效，如果调合优化糟糕，最终生产出的燃油品质低劣，那样，整个生产流程也只能算是劳而无获。从各个方面来说，调合是最需要进行优化的流程，出色的调合流程能够为炼厂带来可观的经济回报。
    ABB在优化调合设备领域具有非常丰富的经验。优化调合设备的首要任务是对需要进行优化的性质参数进行测定。业内久负盛名的ABB FTIR（傅立叶变换红外分析技术）解决方案能够给炼油厂带来众多好处。ABB可靠的、耐用性极佳的NIR光谱仪（近红外光谱仪）是整个分析系统的核心。ABB的光谱仪使用了傅立叶变换近红外光谱分析技术，其专门为在各种过程环境下使用而设计的，因此，用户无需担心使用时会损坏敏感的光学仪器。
    ABB的光谱仪被封装在坚固的符合工业标准的机箱内，取得了在危险区域进行工作的防爆认证。同时，光谱仪内部还集成了温度控制取样系统，可以提供稳定而精确的测量结果。此外，ABB光谱仪还提供基于Window环境的操作软件，可以同炼油厂的DCS系统（ModBUS, OPC, 4-20mA）进行集成。
    ABB致力于同您结成密切的伙伴关系，帮助您实现切合您具体需求的、为您量身定制的解决方案。我们还将为客户提供范围广泛的支持服务，工艺改进，现场及场外人员培训以及项目启动和售后服务。自1973年正式成立以来，ABB一直从事FTIR光谱仪及其辅助设备的研发和制造。由于长期专注于研发并致力于同客户建立密切的伙伴关系，我们在使用FTIR及FT－NIR分析技术进行定量分析领域积累了丰富的经验，并开发出了自己独有的技术。我们的产品具有广泛的使用基础，当前，有超过300套分析仪正在为炼油调合及其它炼油装置应用提供服务。我们已经拥有一个保存有近40,000个光谱的全球数据库。这个数据库对我们实施新的调合项目大有裨益，极大地提高了项目投用速度。

传统的调合方法/问题        
    在所有炼油流程中，油品调合是影响成品质量的最关键流程。高质量的成品在性质方面有着明确的规定，只有符合这些性质标准，产品才会有很好的销路。
    如果能够经济高效地达到这些标准（即尽可能少地使用高成本调合组分，最大限度的利用成本最低的调合组分），就必须对产品（及调合组分）的各种性质参量进行快速、精确的测量。
    然后，将测量出的产品质量性质实时地传送至在线调合优化器中，以确保调合流程经济高效，并实现预期的调合目标。
    这项任务常规的方法，一般需要使用大量的物理性质分析仪和联机设备来完成，以对各项调合性质和辛烷值进行监控。整套分析仪器价格昂贵，从购买到使用维护，开销都十分高昂。

解决方案/好处          
    ABB提供各类用于在线优化汽油柴油调合的在线FT-NIR分析仪，能够对进行汽油柴油调合的多个组份油以及对成品、调合组分的多个质量性质进行迅速、准确的测定。使用多种模型，模型方法具有可移植性， 使用ABB实验室分析仪和在线分析仪测定的两套数据来建立综合分析数据库，所有这些，确保项目能够迅速启动，同时，将针对具体项目的校正工作降至最低。正因为这样，同使用传统的油品调合分析方法相比，ABB提供的解决方案将大大降低投资成本。
    通过实时、精确测定成品质量，ABB提供的分析仪器允许您给任意一台在线优化调合控制优化器设定所需要的成品质量，使产品再调合处理降至最低，将质量损失减少到最小。在满足成品质量目标的同时，尽可能地多使用低成本的调合组分。在调合组分到达调合头时，精确测量所有调合组分各项性质参数，帮助优化器确定最佳的调合配方。

分析仪的性能及可重复性     
    由于使用了关联技术，并运用优良的统计方法，在线FT-NIR分析仪提供的分析精确性可同ASTM实验室用来建立校正模型的参考数据相媲美。但是，同传统的使用多个分析仪调合优化方案相比，使用ABB的在线FT-NIR分析仪能够在多大程度上提高分析的可重复性及分析仪的可用性。由于轻质烃类组份油易于进行取样检测，对其进行分析简单易行。以轻质烃组份油为例，同传统的常规物理分析仪相比，FT-NIR分析仪使用的超低噪声光学技术能够提供令人不可思议的分析可重复性。
    对于操作人员来说，FT-NIR分析仪在汽油柴油质量测量中提供的优异的可重复性是极为重要的。只有在有可靠性和重复性的情况下，分析仪才能精确发现调合流程中调合性质的细微变化。由于噪声影响的结果，这些变化转瞬即逝，传统的分析方法可能会无法将其体现出来。由于确信已经发生了性质偏差，操作人员或者是多参数监控系统需要对流程进行相应的调整，以维持优化调合的质量。另外，由于同传统的实验室方法相比，重复性大为提高，这就意味着质量损失将大为降低。请参考下图给出的RON（研究法辛烷值）实例。
    由于用于石油炼制流程的组分分析和设备优化的过程FTIR分析仪是二次分析方法，它们需要使用根据实验室参考数据而建立起的关联模型来进行工作，因此，要确保其有效性，维护一个同实验室标准相关联的不断更新的SQC性能跟踪记录就显得至关重要。在这方面，ASTM（美国材料试验协会）提供了一些对校正模型有用的指导规范，如ASTM D6122和ASTM E1655指导规范。
 
下面的例子显示的是一个柴油调合应用（十六烷值）中，在一个相当长的运行时间里，实验室参考数据同过程FT－NIR实测数据的对比。


使用在线FTIR分析仪，保持其可靠性及可信度是非常重要的。特别是对于关键流程优化和质量损失控制应用来说，尤为如此。应对比现场实验室参考数据来监控在线分析仪的性能，只有这样，才能在发生偏离时，迅速发现并及时调整。还需要对实验室参考数据的中间过程误差及偏离进行相应的补偿，同时还应考虑到校正模型可能会受到调合配方重大调整的影响以及调合组分有效性的影响。

油品调合优化分析设备现场安装典型配置实例

    实例A：成品调合分析设备配置情况。此实例显示的是安装在分析小屋中的一台双检测池的在线FT-NIR分析系统。其配备有快速回路、样品预处理系统和冲洗/校验系统。组份油通过流路切换选择进行分析。调合组分油和成品油使用各自独立的样品测样池。

    实例B：成品调合分析设备配置情况。此实例显示的是直接安装在现场的FT—NIR分析系统。由于适合于现场安装，没有必要为其配备标准配置中的分析小屋。使用快速循环取样检测系统和流路清洗/校验系统来对样品检测池进行维护并确保分析仪的有效性。可通过流路切换选择需要进行分析的流路。

    实例C：成品调合分析仪配置情况。此实例显示的是安装在控制室或仪器室通过光纤连接的远程流程FT－NIR分析系统。系统配备了安装在机架中的PC控制器。调合组分和成品使用各自独立的样品检测池。在使用多个样品检测池时，应避免将切换单个检测池来分析多个流路。样品柜可以安放在取样现场也可远离取样现场。

    以上图示显示的是ABB成品调合FT-NIR系统的典型配置情况。需要更多的详细信息，请参阅适用于FTPA2000-HP50，-HP51及 -HP52系统的HPI FT-NIR解决方案数据表参考手册。
使用在线分析和优化技术，提高炼油产业利润   
    下面的计算值表示的是质量损失的“基准值”，这个基准值同0.1PON的分析预测分析准确度有关。

 
    这不可能降低到0。但是，尽可能使其降低至最低程度将会对炼油的总体利润产生关键影响。这些数字表明，通过使用实时在线FT-NIR成品分析技术，只要分析的精确性稍提高（0.02到0.05 PON），就可使年总体效益显著提高$1.5－$3.0百万美元。


成品调合——概述    
    FT-NIR分析技术是当前性价比最高、风险最小的在线成品调合优化技术。由于这种技术以光学技术为基础，既可使用现场提取样品进行分析，同时还可使用基于光纤的远程多样品检测池分析系统，这就为其在多流路、多性质分析的应用中提供了极大的灵活性。它可迅速地对多个性质参数进行分析，很好地满足了优化调合控制优化的需求。此外，这种技术成熟可靠，全球有数以百计的用户在使用这种技术，提供了许多成功实施的项目。根据过去的经验，所有适用于在线成品调合控制的光谱分析技术的最大局限在于，建立、维护一个坚固、稳定的校正模型是十分困难的。近年来，技术进步日新月异，新技术层出不穷，如分析仪对分析仪转移的易变性得到了很好的控制，建立起来的校正模型更易于维护和转移，使用全球通用的产品数据库，这些技术的发展，有利于加快校正模型的建立，从而在很大程度上超越了先前长期存在的局限性。有了优秀的建模程序，就能将调合配方变化对校正模型影响的敏感度降至最低。
    在全球石油化工市场，有超过300家客户在其汽油/柴油调合流程及其他炼油流程中使用ABB提供的分析设备。并且使用范围涵盖从原油分析到硫磺回收设备原料定性等诸多领域。
    ABB同众多的全球石油化工业界知名厂商结成了伙伴关系，并帮助他们实施重要的油品调合项目。这些知名公司包括壳牌，BP，Total， Chevron，Texaco，Mobil，KOA Oil，Preem，Ultramar, Saudi Aramco, Tesoro, LG Caltex, Conoco Phillips, SECCO 中石油和中石化。我们可以自豪地说，ABB的产品是众多石油炼制公司的首选。
    我们拥有真正的全球支持能力，在全球主要石油炼油厂拥有众多的业内专家。我们的地区支持团队将致力于为我们的客户提供最高效的服务，全力满足他们的各种需要。我们的这种支持服务体系有助于ABB同石油化工厂商建立起更为紧密的伙伴关系，同时，这种关系反过来又会推动我们的NIR项目取得更大的成功。

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