油品调和技术简介

油品调合技术简介

概述.......................................................................................................... 3

第一部分 燃料油调合组分油.............................................................. 5

第二部分 主要调合油性能指标意义.................................................. 8

第三部分 油品调合方法.................................................................... 11

第四部分 油品调合模型及调合优化软件........................................ 16

概述

石油炼制工业呈现出规模大型化、技术现代化和品种多样化的特点，其生产能力、产品质量和品种持续稳定地增长。出于技术经济的综合考虑，加上炼油装置工艺的局限性，各炼油装置生产的许多一次产品油性能一般都不能直接满足各种油品质量的要求，如汽油、柴油、润滑油类产品质量的要求。一次产品油就常常称为半成品油或基础油等。

为了降低成本、节约能源、提高效率、优化工艺，常常需要在一次产品油中加入添加剂，或通过双组分、多组分半产品油按不同比例的调合，充分利用不同组分油的物化性质，发挥各自的优良性能，相互取长补短，以达到用户要求的产品质量。随着汽油及柴油升级新标准的实施、润滑油质量的进一步提高，更加推动了油品调合工艺技术的发展，并大大改善和提高了产品质量及性能。

汽油、柴油的质量升级和润滑油的高质量要求，使炼油厂为满足新的质量要求而付出高昂的代价。为此，应该通过油品调合手段，在满足汽油、柴油和润滑油指标的条件下，最大限度地将生产过程中产生的各种组分汽油、柴油及其他基础油，按一定的配方进行凋合而生产出成本最低、质量合格的高品质汽油、柴油。

油品调合是炼油企业石油产品在出厂前的最后一道工序，是油品储运专业一项技术基础工作。油品调合工作要求严，技术性强，涉及知识面广。油品调合工作不仅要求具备油品物性知识、计算机应用知

识、仪表自控知识等，还需要有质量意识、成本意识、效益意识、安全环保意识，更要有丰富的实践经验。油品调合工作就是要用最少优质的原料、以较短的时间，调出完全合乎质量要求的产品，而且尽可能实现调合一次成功，从而为企业创造出最大的经济效益。

所谓油品调合，就是将性质相近的两种或两种以上的石油组分按规定的比例，通过一定的方法，利用一定的设备，达到混合均匀而生产出一种新产品（规格）的生产过程。有时在此过程中还需要加入某种添加剂以改善油品的特定性能。

油品调合的作用和目的：

1) 石油经过蒸馏、精馏和其他二次加工装置生产出的一次产品

油，除少数产品可直接作为商品出厂外，对绝大多数一次产

品油来说，尚需进行调合，以产出各种牌号的合格产品，即

达到使用要求的性质并保证质量合格和稳定。

2) 改善油品性能，提高产品质量等级，增加企业和社会效益。

3) 充分利用原料，合理使用组分增加产品品种和数量，满足市

场需求。

第一部分 燃料油调合组分油

(一) 直馏汽油、常一线、常二线、常三线、渣油等组分

直馏汽油、常一线、常二线、常三线、渣油组分油是由原油蒸馏装置生产。原油蒸馏是原油加工的第一道工序，它包括常压蒸馏和减压蒸馏两部分，通常称为常减压蒸馏。原油通过蒸馏后可以分离出汽油、煤油、柴、润滑油、裂化原料和渣油等馏分。其中一部分为半成品，需经进一步加工精制及调合后得成品油；另一部分则为下游加工装置提供原料。

(二) 催化裂化汽油、柴油组分

催化汽油、柴油由催化裂化装置生产。催化裂化工艺是将重质原料转化为优良的轻质油品的加工方法之一，它是目前炼油工业中最重要的轻质化的工艺过程。特别是近几年来渣油催化裂化技术的开发，不但扩大了原料的来源，而且在简化流程、提高轻质油收率、增加经济效益等方面都显示了极大的优越性，因此催化裂化加工能力不断增长。

催化裂化的产品主要有石油气、汽油与轻柴油。催化裂化的汽油产率高，约为35%~．45%，不绝和烃含量少，异构烷烃与芳香烃含量高，故化学安定性好，辛烷值高，抗爆性好，可用作航空汽油与高辛烷值汽油的基本组分。催化裂化的柴油产率为20%一35%，但因含正构烷烃少，安定性能较差。催化裂化是目前二次加工工艺中采用最为普遍的一种。

(三) 加氢裂化汽油、柴油组分

加氢裂化是重质油料在催化剂和高压氢气存在下，在一定的操作条件下，进行裂化、加氢、异构化等反应，生成液态烃、汽油、喷气燃料和柴油等优良轻质油品的工艺过程。

(四) 焦化汽油、柴油组分

焦化汽油、柴油组分由延迟焦化装置生产，焦化是焦炭化的简称，它属于深度热加工工艺。焦化以残渣油为原料，在高温条件下，经深度裂化和缩合，转化为气体、轻质油、中间馏分及焦炭的加工过程。延迟焦化是因焦化反应延退进行而得名。原料油受热后的生焦现象不在加热炉管内而延迟到焦炭塔内出现的过程叫做延迟焦化。延迟焦化法是生产轻质燃料和焦炭的方法之一。

(五) 催化重整汽油组分

催化重整是以汽油馏分为原料，在催化剂和氢气存在的条件下，生产芳烃（苯、甲苯、二甲苯）和高辛烷值汽油的工艺过程，同时副产廉价氢气，可用于加氢精制装置。

(六) 烷基化汽油组分

烷基化是以炼厂气中异丁烷和丁烯为原料，在酸催化剂作用下，反应生成烷基化油。烷基化装置产品是烷基化油。它是异构烷烃的混合物，是理想的高辛烷值汽油调合组分

(七) 加氢精制柴油组分

加氢精制是石油产品或馏分油在氢压下进行催化改质，脱除油品中的硫、氮、氧及金属等有害杂质，并能使烯烃饱和，稠环芳烃部分

加氢，从而改善油品（或馏分油）的质量

(八) 甲基叔丁基醚组分

甲基叔丁基醚简称MTBE，它是一种高辛烷值含氧化合物。是以异丁烯和甲醇为原料，在催化剂作用下合成而得。甲基叔丁基醚具有良好得抗爆性能，其马达法辛烷值为101，研究法辛烷值为117，是高辛烷值汽油的优良调合组分。MTBE的物理性质与汽油相近。能与烃类完全互溶，而且调合效应和使用性能优良，目前已广泛用于汽油中。

第二部分 主要调合油性能指标意义

（一） 汽油质量指标

汽油是由4~ 12个碳原子构成的烷烃、芳烃和烯烃等组成的混合物

1. 辛烷值

辛烷值是汽油最重要的使用性能指标，是代表汽油质量水平和规定标号的，用以表示汽油的抗爆性，即汽油在发动机内燃烧时抵抗爆震的能力，汽油辛烷值高，表示其抗爆性好。汽油的牌号是以辛烷值来分的，如90号汽油的辛烷值不低于90个单位。 提高汽油辛烷值的方法主要有两种：一是增加或加入高辛烷值组分；一是在汽油中加入抗爆剂。

2. 蒸气压

在某一定温度下，液体与其液面上的蒸气呈平衡状态时，此蒸气所产生的压力称为饱和蒸气压。蒸气压大小表示汽油汽化的程度，是控制汽油在夏季（热天）不发生气阻，保证有适当的蒸发性能，以利于加速性和冬季（冷天）起动性的指标。

3. 诱导期

汽油和氧气在一定条件、F（100℃，氧气压力7kg／crrr2）接触，从开始到汽油吸收氧气、压力下降为止，这段时间称为谤导期，以分钟表示。汽油的诱导期越短，安定性越差，结胶越快，可储存的时间也越短。

（二）柴油质量指标

1. 凝点

凝点是柴油在低温下失去流动性的最高温度。我国柴油的牌号就是按柴油的凝点划分的。凝点是柴油储存，运输和油库收发作业的低温界限温度，同时与柴油低温使用性能有一定的关系。凝点越低的柴油，低温下输送，转运作业越顺利，在柴油机燃料系统中供油性能越好。由于柴油的低温性能与使用较为密切，所以，国产柴油的牌号都用凝点来表示。如10号、5号、O号、- 10号轻柴油的凝点分别不高于10cc、5℃、OoC和- 10℃

2. 十六烷值

十六烷值是指和柴油的抗暴性相当的标准燃料（由十六烷和甲基萘组成）中所含正十六烷的百分数.十六烷值用以表示柴油的抗爆性，是柴油燃烧性能的标。十六烷值高的柴油，在柴油机中燃烧时不易产生爆震

3. 闪点

闪点是柴油加热时产生的蒸汽和空气的混合气成为可燃混合气（浓度0.7%~1．O%）时，由小火焰或电火花点火时的温度。是保证液体油品储运和使用的安全指标，也就是在低干这一温度时，可能蒸发的轻质组分浓度，不能达到爆炸限度的指标，闪点也是说明蒸发倾向性的指标。

4. 馏程

馏程是保证柴油在发动机燃烧室里迅速蒸发气化和燃烧的重要

指标。

第三部分 油品调合方法

目前，油品调合主要包括液体石油燃料调合（轻质油调合、重质油调合）和润滑油调合两大类。液体石油燃料调合主要包括车用汽油调合、柴油调合、喷气燃料调合、船舶用燃料调合、锅炉用燃料调合、车用乙醇汽油调合等。润滑油调合类型很多，主要是根据各自的特殊要求而进行。随着我国原油用量的剧增及进口原油的多样化，原油调合也越来越受人们的重视。

油品调合工艺目前，常用的油品调合工艺可分为两种方式：油罐调合和管道调合。油罐调合有时称为间歇调合、离线调合、批量的罐式调合。管道调合有时称为连续调合、在线调合、连续在线调合。这两种不同的调合工艺由于都有各自独有的特点和不同的适用场合，所以目前两种调合工艺共。

（一）、油罐调合

油罐调合是把待调合的组分油、添加剂等，按所规定的调合比例，分别送入调合罐内，再用泵循环、电动搅拌等方法将它们均匀混合成为一种产品。这种调合方法操作简单，不受装置馏出口组分油质量波动影响，目前大部分炼油厂采用此调合方法；缺点是需要数量较多的组分罐，调合时间长、易氧化、调合过程复杂、油品损耗大，能源消耗多、调合作业必须分批进行，调合比不精确。在具体操作中有以下两种方案：

1. 组分罐与成品油调合罐分开，各装置生产的组分油先单

独进组分油罐，确定调合的目的产品，然后采样分析组分油的质量指标，通过计算公式或经验确定调合量进成品调合油罐。

2. 不分组分罐和成品油调合罐，各装置生产的组分油合流

进罐，采样分析罐中油品质量指标，符合调合的产品质量指标即可出厂，不符合调合产品质量指标，将其他组分油通过计算或经验确定调合量进调合油罐，并循环。

（二）、管道调合

管道调合（包括油罐——管道调合）是利用自动化仪表控制各个被调合组分流量，并将各组分油与添加剂等按预定比例送入总管和管道混合器，使各组分油在其中混流均匀，调合成为合乎质量指标的成品油；或采用先进的在线成分分析仪表连续控制调合成品油的质量指标，各组分油在管线中经管道混合器混流均匀达到自动调合目的。经过均匀混合的油品从管道另一端出来，其理化指标和使用性能达到预定要求，油品可直接灌装或进入成品油罐储存。管道混合器（常用的是静态混合器）的作用在于流体逐次流过混合器每一混合元件前缘时，即被分割一次并交替变换，最后由分子扩散达到均匀混合状态。

调合系统需要保持两种或两种以上物料的一定比值关系。在设计调合系统时要选择某一种物料作为主要物料。这种物料称之为主物料，表征该物料的参数称为主动量。而其他物料则按主物料来进行配比，在调节过程中跟随主物料而变化，因此称它们为从物料，表征它们特征的参数称为从动量。在炼油厂中，被调合的物料，往往是不同组分的油品。人们常把主物料称为主组分油品，而从物料则称为分组

分油品。与此相应把表征其特征参数目“主动量”和“从动量”分别称为“主流量”和“从流量”或“分组分流量”。

1. 主流量选择原则

在设计调合系统时，究竞选择哪个流量作为主流量，一般来

讲，应遵循下述原则：

1) 选择调合油品中的主要油品。

2) 选择可测量而不可控的物料，如装置馏出口外送的油品。

3) 选择调合物料中最大的组分流量为主流量，而把流量较小

的油品或添加剂则作为从动量。其优点是调节阀可用得小一

些，同时调节灵敏度也较高。若工艺有特殊要求时，则应服

从安全操作的要求。

管道调合操作方式有：

1) 在计算机控制下，实现自动操作；

2) 使用常规自控仪表、人工给定调合比例的手动操作管遒调

合；

3) 用微机监测、监控的半自动调合系统。

这三种管道调合方法我国都有实际使用。

2. 管道调合组成

管道调合一般由下列部分组成：

1) 组分油（基础油）、添加剂组分罐和成品油罐。

2) 组分通道，每一个通道应包括配料泵、计量表、过滤器、

排气罐、控制阀、温度传感器、止回阀、压力调节阀等；

组分通道的多少视调合油品的组分数而定，一般，7个通

道，也可再多一些，通道的口径和泵的排量，由装置的调

合能力和组分比例的大小而定，各组分通道的口径和泵的

排量是不相同的。

3) 总管、混合器和脱水器、各组分通道出口均与总管相连，

各组分按预定的准确比例汇集到总管；混合器也有叫均质

器，物料在此被混合均匀，该设备可为静态的，亦可是电

动型的；脱水器是将油品中的微量水脱除，一般为真空脱

水器，也有采用其他形式的。

4) 在线质量仪表，主要是黏度表、倾点表、闪点表和比色表，

尤其在采用质量闭环控制或优化控制调合时，必须设置在

线质量仪表。

5) 自动控制和管理系统，根据控制管理水平的要求，可选用

不同的计算机及辅助设备。

3. 管道调合工艺流程

管道调合工艺流程有以下4种：

1) 罐式在线调合：将组分油从罐内抽出，经在线分析仪及控

制系统确定不同的比例组分油进成品调合油罐。

2) 罐式调合直接出厂：把调合和装油出厂两种作业结合在一

起，将组分油从罐内抽出，经在线分析仪及控制系统确定

不同的比例组分油调合直接出厂。

3) 馏出物在线调合进油罐：装置馏出物经在线分析仪及控制

系统确定不同的比例组分油调合进罐。

4) 馏出物直接调合出厂：把装置馏出物与组分油直接在管道

内调合直接出厂，多余部分送入成品罐储存。

管道调合具有下列优点：

1) 可使组分油储存罐减少并可取消调合罐，成品油可随用随

调，且能连续作业，这样可节省成品油的非生产性储存，

减少油罐容量。

2) 组分油能合理利用，尤其对批量较大的油品，添加剂能准

确加入，避免质量“过头”，可以提高一次调合合格率，成

品油质量可一次达到指标。

3) 减少中间分析，节省人力，取消多次油泵转送和混合搅拌，

节约时间，降低能耗。

4) 由于全部过程密闭操作，减少油品氧化蒸发，降低损耗。

管道调合适用于大批量的调合。

5) 在操作中容易改变调合方案，并可避免对有毒添加剂的直

接操作，若在线控制仪表稳定、可靠，可确保调合精确。

因此，各炼厂都在油罐调合成功应用的基础上，积极采用新

技术推广管道自动调合。

第四部分 油品调合模型及调合优化软件

一、油品调合优化系统的发展

从20世纪70年代起，面对经常变化的原油品质及原油价格，以及不断推出的政府环保法案，国外的一些炼油厂就意识到了优化汽油调合的必要性，并在20世纪80年代初开发了最早的离线调合优化系统，用于指导调合操作。如美国的Texaco炼油厂在20世纪80年代就开发了OMEGA系统，并在20世纪90年代初升级为tarBlend系统。进入20世纪90年代，随着油品性质在线分析技术（主要是近红外分析技术）的日趋成熟，一些控制软件厂商如Honeywell、ABB、SetPoint（后来被AspenTech收购）等，纷纷针对在线管道调合开发了各自的调合优化软件包。这些软件包基本上都采用了分级优化的思想，如采取计划优化、离线优化、在线优化、常规控制的结构，如图所示

二、国外油品调合软件

下面对当前国际上流行的各公司商业调合软件进行简单介绍。

1． Honeywell

Honeywell的调合解决方案属于Business FLEX@应用和服务的一部分，是炼油厂完成调合计划、调合执行及调合性能监视的详尽解决方案，如图2 - 23所示。这一工业化的方案由四个紧密结合的模块构成：调合计划( BlEND)、调合属性控制(BPC——Blend PropeIty Control)、调合比率控制(BRC-Blend Ratio Con-trol)、调合管理(Blend Management)o Honeywell还提供OpenBPC模块，供非BRC调合控制系统的用户使用。

BLEND模块为计划和调度人员提供最佳的调合配方，将中间组分按时调合为成品，使得质量过剩最小。

它是一个多周期多产品的调

合计划和调度优化工具，综合考虑组分的生产、产品销售，其目标是使炼油厂的利润最大。

BPC模块是在线优化调合配方的非线性调合性优化器。 BPC可以在将燃料油有效地调合成符合质量要求的同时进行优化。

BRC模块通过管理调合开始到结束的顺序控制在线调合过程，确保被调合的产品符合配方各项指标的要求。

OpenBPC模块使用工业标准的OPC客户机／服务器结构实现和第三方调合控制系统的连接。

Blend Management应用结合UIuformance@数据库，是一套决策支持系统。它通过保存所有历史数据、为计划工具提供反馈、提示操作中的变动，在经营层评估主要绩效指标( KPls)，形成一个业务流程的闭环。

2．Aspen

AspenTech的调合解决方案由以下两部分组成：

(1) Aspen MBO(Multiperiod Blend Optinuzation)

Aspen MBO是一个多周期调合优化工具。可以在多个周期的基础上为每次调合任务生成最优调合配方；在调度的层次上进行调合优化；支持线性月}线性调合模犁；考虑产品罐底；支持自动将最优配方通过调合控制接口（BCI-Blend Control InteIface）导人至调合控制系统o Aspen MBO属于Aspen PPIMS(-个多周期线性规划优化工具)应用中的一个模块。

(2) Aspen Blend

Aspen Blend将Aspen PIMS优化器和DMCplus多变量动态矩阵控制器结合到一起，以实现每次调合过程的优化控制。在调合过程中，通过对调度优化产生的配方的在线调整保证产品的质量指标，同时优化组分的使用。

3．ABB

ABB公司的调合解决方案主要由两部分组成：先进调合控制．和常规调合控制。

(1)先进调合控制(ABC-Advanced Blend Control)

ABC提供调合指令管理、调合设备组态、调合前优化、在线调合优化控制、调合过程监视及报表等功能。它从一个调合计划优化系统下载电子调合指令，或者用户直接创建调合指令。调合操作人员可以选择一条指令并执行调合任务。ABC模块在调合过程中，以一定的周期监控产品罐累积性质并及时调整配方使产品质量达标。

(2)常规调合控制(RBC-Regular Blend Control)

RBC运行在ABB的Advant Master或Advant Open Control系统上。用以启动／停止一次调合任务，从而调节组分流量以维持给定的配方。使用标准的接口生成调合指令或从上层系统(如ABC)下载调合指令，现场设备选择或组态，人工或自动，维持一个目标流量和目标调合总量，控制泵开启顺序，调合总流量自动爬升／降低，显示当前的以及累计的状态和调合结果。

4．Shell

StarBlend是一个多周期调合优化工具，可以为每次具体的调合

任务生成调合配方。其原型是美国Texco炼油厂开发的OMEGA调合优化软件，后来在其基础上经过重新开发升级为StarBlend，现在归Shell公司所有。

5．Technip

Technip公司的调合管理和控制技术包括多周期调合调度、调合过程多变量控制。

(1) FORWARD

FORWARD是一个调度优化系统。用以优化未来的调合任务，生成调合指令。

(2) ANAMEL

ANAMEL在线调合多变量控制和优化系统，以减少质量过剩，实现产品质量在线认证／发运。

6．Foxboro

Foxboro公司的调合优化系统BOSS(Blend Optimization and Su-ervisory System)是一个在线有约束调合优化器。它和DBS(Digital Blending System)以及NMR(核磁共振)分析仪一起使用，根据实时产品质量分析值提供最优调合比例设定值o BOSS与绝大多数其他系统不同的是，Foxboro公司的调合系统采用NMR分析仪，而不是近红外( NIR)分析仪。

7．Yokogawa

横河(Yokogawa)公司的调合系统作为EXA - OMS（油品储运软件包）系统的一部分，由下面两部分组成：

(1) Exablend批量管道调合，自动路径选择／组态；

(2) Exabpc多变量调合质量控制和优化o EXA - OMS的其他部分包括：Exatim（罐存监控管理）、Exatrans（油品移动监控）、Exaomc（任务监督及与炼厂调度系统接口）、Exapath（油品移动路径自动选择）。