浅议智能控制在汽油调合中的应用

浅议智能控制在汽油调合中的应用

杨晓峰

中国石油兰州石化公司，甘肃 兰州 730060

【摘要】：在汽油生产过程中，汽油调合是最后一个环节，是在相应调合配方的基础上，生产出不同等级，但质量完全符合国家标准的一个过程。为了积极响应国家政策，降低汽车排放污染，提升空气质量，国家对清洁汽油提出更高的要求。传统储罐调合技术存在一定弊端，如：调合速度较慢，质量过剩的现象较为突出，为此，现代炼油厂要想将原料充分发挥，并实现一次调合成功的效果，需要采用先进的在线汽油调合优化技术来进一步达到企业最佳效益的目的。

【关键词】：智能控制；油品调合；应用

1、油品调合基本现状

如今工厂主要采用的油品调合工艺包括两种，罐式调合以及管式调合。罐式调合的方法比较传统，指的是将各种需要调合的组分进入调合罐，然后将它们进行混合均匀，从而得到成品的调合石油的方法。罐式调合需要人工进行采样分析油品的质量是否合格，如果不合格，则需要人工进行油料的倒出重调，使油品的质量可以达到要求。这种制造工艺操作比较简单，但是质量很难精确把握，耗费人力、物力较多，使用的强度大大减弱。

另一种油品调合的工艺为管式调合。这种工艺较罐式调合工艺来说更为精细。首先，将各种组分按比例进入管道，然后在调合总管的静态混合器的作用下，最终得到成品。管道调合采用静态混合器，可以让各组分得到充分的搅拌和混合，这样也就能进一步提高油品调合的精度。而且，管道调合可以控制各原材料的成分以及比例，而且可以实现在线控制，这样就大大缩短了制成合格成品的时间。正是由于这些优点，管式调合工艺成了油品调合最长使用的工艺。

2、某厂汽油调合的现状

汽油调合组分众多。目前某厂汽油调合组分有重芳烃汽油、车用生成油、车用异辛烷、乙苯、甲苯、二甲苯、加氢汽油、醚后C₅汽油、醚化汽油、MTBE，属于同行业组分较多的汽油调合。并且每次调合组分和比例均不固定，导致调合质量过剩或不足。另一方面，一些组分性质存在波动，无法在调合过程中进行干预，导致重调或者临时修改比例。降低了生产效率，提高了操作成本。

目前采用罐式调合方式，生产效率不高。组分管道和汇合总管已安装近红外在线分析仪。但由于技术落后，维护成本较高，导致近红外模型失准，目前只能采用罐式调合方式。调合完成之后需要额外循环2～4小时，导致调合进度与发油进度有脱节。原在线调合系统以及近红外、DCS系统投用十几年，准确度已不满足现在的调合生产。

该厂汽油的调合与其他兄弟炼厂存在差距较大，严重影响成品油的一次调合合格率及部分质量的浪费。目前在生产油品时虽然可以通过人工来进行计算，但是这样不符合社会的进步发展规律，无法提高生产效率，所以在油品调合时需要与智控技术相结合，采取合适的管理控制系统，从而确保对石油生产过程的全面管控，大大提高了石油生产过程中的精确度，改善了油品的质量，推动了我国石油行业的发展。

3、智能控制在油品运用中的优势

油品调合优化的过程主要集中在调合过程中，有了明确的调合配方后，就必须有对应的操作过程可以确保配方的精准实施。为了进一步提高精度，油品调合大多采用管道调合工艺，这种工艺可以采用计算机控制调合比例，实现在线控制，对各组分流量进行实时动态调节，根据从前到后的调合顺序，确保其调合度的准确性，最终解决油品质量过剩的问题，所以，调合过程的优化就集中在在线优化控制上。

首先，对油品的性质做一个大体的推测，根据自己的专业知识和已有的分析数据，从已知的各组分的性质先大体推测出一个可靠的模型，然后在较为合理的调合配方下研制出产品，再将调合模型与实际做出来的产品的质量参数做一个对比，再将偏差重新加入调合模型的公式中，那么在线优化控制的策略就是将线性规划和偏差通过专用的在线调合软件进行模拟仿真，再将结果与已经研发出的成品进行比较，发现其中的不足，不断优化，然后将最佳的优化策略应用到实际中，这种方法可以通过计算机实现精准控制，对油品调合的质量可以有一个很好的掌控力，确保油品的品质随时能够得到保障。

通过智能控制在油品调合、优化的应用控制，可以快速生产出不同等级的质量合格、稳定汽油。在线汽油调合优化技术在多种控制方法的作用下，将组分充分利用，在改善油品性能的基础上，提高产品质量等级，实现了效益最大化的目的。

4、智能控制在某厂汽油在线调合中的设想

受现场位置、配电设施、选址、投资等多方面影响，在原基础上提出了一些设想。

在现有汽油调合基础上，先建立一套汽油在线离线模型，预测和指导汽油调合，按照离线模型给出的调合比例进行生产，后与质检采样分析的结果进行对比调整，通过长期的数据积累不断更新数据库数据，不断修正离线模型，使得离线模型给出的调合配方预测质量与实际检验的质量不断接近，最终指导我厂汽油优化生产。

模型预测分析。调合油品时，先要建立相关的模型来预测调合的过程，还要对油品的各项参数与指标进行推算，这样就能够获得精准的相关信息，之后也可以更方便的进行矫正，另外，这还在一定程度上影响了智控技术的使用效果。

反馈矫正分析。要将智控技术运用到油品调合中去，第一就是先建立预测模型，然后再根据该模型对数据进行研究，根据这些数据再结合实际生产的情况不断对比，测试是否存在比较大的误差，如果误差比较大，就要及时改进油品调合的方案，推动石油的发展。

参考轨迹分析。石油在生产时，上面两个过程完成之后，就要探析其轨迹，从而让调合时更加的准确，只有这样生产出来的产品才能够满足各项指标的要求，也能够避免油品调合的过程中出现十分大的误差。

优化方案的实施。在油品调合的过程中最后一个步骤就是采用科学的优化方案，帮助油品调合的质量得到提高，与此同时我们还要结合油品生产的实际制定优化的方案，确保油品的品质随时能够得到保障。

采用毛细管气相色谱法或者GC-MS气质联用方法分析不同汽油调合组分所含分子种类，建立一个涵盖所有汽油调合组分的总分子数据库，包括研究法辛烷值、马达法辛烷值、雷德蒸汽压（37.8℃/100℉）、密度、摩尔质量等。组成各组分分子数据库，该数据库包括组分真实的分子组成数据以及宏观性质。随后建立汽油调和动态模型。具体形式为各项汽油性质（研究法辛烷值、马达法辛烷值、抗爆指数、密度、蒸汽压、芳烃含量、烯烃含量、密度）随着各组分流量变化的动态平衡方程组。建立汽油调合预测模型。根据近红外在线分析仪实测数据、模型所得计算数据（由模型计算当前状态下调合性质）和过程操作数据（如流量值或阀门开度）预测未来调合性质变化，形成预测模型。最后在调和过程中，利用近红外在线分析仪检测的芳烃、烯烃、密度三个指标修正初始汽油分子组成，并利用SP-GasBlend计算汽油组分性质，包括研究法辛烷值、抗爆指数、蒸汽压等。同时与近红外在线分析仪检测获得的研究法辛烷值、抗爆指数比较，所得偏差值传输给预测模型，预测模型将计算当前时间后的一段时期内各性质指标的变化趋势，即输出预测值。系统依据该输出预测值计算控制策略，并下达给智能控制系统执行。执行后的过程指标变化仍由在线分析仪检测，从而实现闭环控制，直到调合结束。

5、结束语

本文主要浅议智能控制在汽油调合中的应用，希望能够在一定程度上推动某厂汽油在线调合技术的应用，有效指导汽油在线优化调合。

参考文献

[1]陆荣华.基于文化算法的Flowshop生产调度与油品调合优化 [D].上海：华东理工大学，2010；

[2]崔承刚，吴铁军.基于活跃约束条件辅助目标的进化算法求解油品调合问 题[J].化工学报，2010，61（11）：2881-2888；

[3]朱向学，王玉忠，李秀杰.轻芳烃与醇/醚化合物生产高辛烷值汽油调合组分的方法[J].中国科学院大连化学物理研究所。