AI-60原油分析仪器

1、摘要：AI-60 在线核磁共振分析仪器用于常减压蒸馏装置，在生产上可以为控制提供原料的前馈信息和产品质量的反馈信息， 以保证生产装置工艺的稳定， 并配合控制最大化的提高高附加值产品的收率，达到提高经济效益的目的。核磁共振技术实时在线快速原油评价，可以提高原油的管理水平， 并摆脱对原油产品的依赖， 降低原油的采购成本。 （Tal Cohen 魏桃树） 1、概述、概述 全面和彻底的控制原油蒸馏装置（CDU）的工艺参数，是获得优质的石脑油、煤油和轻柴油产品的强制性要求。这直接影响到炼油的生产效益和盈利。 通过集成实时在线分析系统，监测蒸馏装置的原料和馏分物性，能及时快速调整工艺条件，对侧线馏分严格切

2、割，即提高了高附加值馏分的产能，又降低了工艺波动对生产带来的影响。 基于石油分析仪器、 核磁共振技术和拥有专利的软件， 阿斯派克开发出了 AI-60在线分析系统，用于实时在线分析原油蒸馏装置的进料特性和产品质量， 确保原油蒸馏装置高附加值馏分的产出连续、有效。 2、面临挑战、面临挑战 蒸馏装置工艺条件的优化，对每个炼油厂来说都是一个大的挑战。它直接影响到能否以最低的成本，获取最高的利润。 为了实现这个目的，全程实时监测进装置的原油和出装置的馏分油质量，成 了最基本的要求，这样才能保证： 原油特性发生变化后，对每个馏分的产能和质量影响降到最小 考虑到较重馏分价格较低，可以最大限度的生产高附加值轻

3、质馏分产品。通过改变侧线产品的切割温度，将高附加值馏分的 T90-FBP 尽可能的拔高，而较重馏分 IBP-T10 尽可能的拔低。 最大限度的稳定整个蒸馏工艺每个馏分产品的质量 防止生产出卡边的产品，或者由于生产问题出现不合格产品 炼油企业的多种复杂的工艺如缺合理控制，就会影响生产效率、产品质量、产品收率和能耗，直接提高馏分产品的成本。 根据初始设计目标，每个炼油厂的建造都只能加工特定的原油类型。而现为了获得适合炼油厂现有设备能够加工的足够原料，需要选择不同产地的原油进行调和。由于原油的成本与产地高度相关。不同产地的原油调和，必然降低炼油加工的成本。 生产过程中，原油调和、馏分油质量在线监测和

4、实时控制的不足，会直接影响到炼油生产效率和利润。可能导致工艺装置出现生产问题，产出非预期产品；或者导致装置停车或部分停车。这样就需耗时进行检查，并采取措施进行整改。 而离线实验室质量控制，包括采样、实验室分析，很耗时间。分析数据的任何延迟，都会影响控制的效率，及最佳工艺参数的调整。 只有连续在线监测物流的物性，才可以最大限度的减少意外的生产问题、 不合适的操作条件带来的经济损失。 3、NMR 在线分析仪器解决方案在线分析仪器解决方案 阿斯派克为常减压蒸馏装置的物性分析开发了一个整体的解决方案， 允许以最低的成本、 以一种经济的方式对工艺过程进行控制。 阿斯派克的解决方案覆盖整个原油蒸馏装置工艺

5、，从原油入厂开始，到进料和馏分油。 Aspect AI 对整个炼油厂的物性监测系统包括：对整个炼油厂的物性监测系统包括： （1）AI-60 石油分析仪器，基于 NMR 技术 （2）在线 NMR 软件 （3）模型 Gate Way 软件 结合分析方法与具有鲜明特点的软件，建立一个连续地、能全面监测整个炼油工艺装置的解决方案。见图 1。 图 1AI-60 在线分析仪器整体解决方案 4、常减压蒸馏装置进料、常减压蒸馏装置进料 原油的物性与与它的化学成分直接相关，并随产地的变化而变化。 原油物性决定了不同种类原油各自的市场定价。重要的原油物性是密度、 酸值和硫含量。硫在原油中以硫化氢和多硫化物形式存在

6、，在蒸馏过程中，部分含硫分子会分解，产生硫化氢。原油中的硫和酸性物质，如环烷酸，有很强的腐蚀性。它们的含量决定原油是否为含酸原油。 高 TAN 原油，为高含酸重油。高含酸原油的特点是原油中轻组分少、密度大、粘度高、固化点低、氮含量高、胶质和沥青质含量高、盐含量高、重金属含量高、轻质馏分收率低。导致脱盐过程中，油水分离难度较传统原油大。这些特点也会导致石油产品质量差、腐蚀性强。通常，这些 TAN 值高的原油被称为“机会原油”。 5、常减压蒸馏装置馏分油、常减压蒸馏装置馏分油 原油从脱盐装置输送到原油蒸馏装置，按照它们的实沸点分成几部分： 低沸点气体 (32 C) 直馏轻石脑油 (32-88 C)

7、 直馏重石脑油 (88-193 C) 煤油 (193 -271 C) 轻柴油 (271-321 C) 重柴油 (321 427 C) 减压瓦斯油 (427-566 C) 馏分油间的切割温度必须稳住，这样，最重馏分的初馏点和终馏点，以及其它的物性才满足产品的技术规范。确定调和或者深加工馏分的切割点，才能获得最大的产能。优化各种馏分，以保证获得的成品符合产品的技术规范，或者满足工艺深加工处理要求。相邻馏分的沸程一般会有重叠。每个炼油厂确凿的切割点，由各个炼油厂自己定，以根据炼油生产的市场目标，完成每个产品的生产任务。 从原油蒸馏装置得到的馏分物性与馏分的化学组成，彼此之间存在关联关系，因此，可以使

8、用 NMR 波谱量化分析馏分的不同物性。 使用 NMR 波谱方法预测分析物性，是基于物性的量值和它对应测量的波谱数据之间存在统计相关性， 关联的精度完全取决于参考样本的数量、 质量和它的变化。 在生产过程中，馏分瞬间被扫描，并通过 NMR 波谱分析方法进行分析。获得分析数据，通过计量学转换成生产产品所需要的参数。 Aspect AI 使用核磁共振技术，在常减压装置中监测介质的物性。 6、Aspect AI 核磁共振技术核磁共振技术 核磁共振 是一种效应，处于磁场中的磁性原子核在一个特定的共振频率下，吸收和释放电磁能量。引进在线核磁共振技术，用于监测原油蒸馏装置的原料和产品馏分上是一个独一无二的

9、工具。 核磁共振的谱是分子中碳、氢和氧原子排列的结果。原油和石油馏分的 NMR 谱图直接取决于分子中氢原子的分布，并受与氢原子相连的 CC 键类型的影响。通过分配给每个峰响应的氢原子浓度来对分子进行定量分析。 图 2AI-60 NMR 分析仪器 NMR 能够识别石油馏分中的化合物，包括直链和支链的烯烃、脂肪烃，单环芳烃和稠环芳烃、有取代基的芳烃或者含氧脂肪烃、石蜡、烷轻、烯烃、酸、含氧化合物和水。见图 3。 图 3 石油馏分典型的 NMR 波谱图 光谱分析技术仅限于分析透明溶液。但 NMR 谱仪能够分析不透光、不透明的溶液。 NMR 技术的这个特征可以用于监测原油和蒸馏装置中的馏分油。 根据样

10、品的化学结构， 以及分子中氢原子数量的波谱线性响应， 结合信号的特征，就能对不同类型分子的物性和 NMR 波谱数据进行精确关联。 从蒸馏装置原料油到馏分油，每个物流扫描后收集到的 NMR 波谱数据，可用于预测以下物性参数值，见表 1： 表 1NMR 分析原油和馏分油的典型物性 NMR 技术的主要优势：技术的主要优势： F 能分析不透光和不透明的样品 F 全谱范围内线性响应. F 一次扫描分析多个物性参数. F 能实时、连续分析流通物流 F 物性与波谱之间精确关联 F 取代传统分析仪器，快速提供分析结果；如几秒钟完成 PIONA 分析 F 减少实验室分析的响应时间，允许对生产进行严格控制。 F

11、样品只需简单处理，不要脱水。 这些技术优势， 再加上Process NMR 软件和智能模型软件 Model Gate Way，使阿斯派克的 AI-60 在线分析仪器，能在线观察和监测产品质量，及生产过程中出现的任何偏差。以便在需要的时候，能立即采取纠正措施。避免出现不合格产品，降低生产损失。这也省去了生产回到正轨前需要频繁的实验室分析。 7、Process NMR 软件软件 AI-60 的 Process NMR 软件是一个图形用户界面，它是建立在 Windows 系统基础上的应用。 Process NMR控制着NMR分析仪器的运行， 以及通过TCP/IP或者 MODBUS 通讯，控制样品处理

12、系统和物流切换系统运行。用户通过Process NMR 软件，可以执行以下操作：可以执行以下操作： NMR 扫描 NMR 信号处理 NMR 分析仪器匀场 结果存档 通过 Modbus 协议，报告预测结果 过程控制中，NMR 分析仪器以全自动模式运行。 Model Gate Way 软件软件 操作系统要求 Windows XP 或以上 自动自成 PLS 模型，技术专利保护 支持多数分析仪器 通过 Modbus 协议与生产网络通讯集成 支持传统热电 Grams 模型 图形模式比较 自动 / 手动输入实验室分析数据 报告 / 报警 / 状态显示 图 4Model Gate Way 工作流程示意图 8

13、、结论、结论 原油蒸馏装置的效率，与改变工艺条件就能获得石脑油、煤油和柴油的最佳收率的生产能力直接挂钩。市场对某个馏分的需求大，某个馏分的价格高，原油蒸馏装置就会调整工艺条件，最大限度的生产出高附加价的馏分。在不影响产品质量的条件下，调整工艺生产条件，改变不同馏分油之间的产品比例。需要明确的控制馏分的初馏点和终馏点。 在线监测每个馏分，就可以精确测量上层馏分的高沸馏分(T90-FBP) ，和精确测量下层馏分中的低沸馏分的(IBP-T10)。这样，在两个相邻馏分间，就可以精确切割出重质馏分中的高附加值馏分，如图 5。如柴油中的煤油，重柴中的轻柴。 通过调整蒸馏塔的温度分布，就可以实现这个目标。不控制工艺条件调整，就会生产出不合格产品。 因此， 在线监测馏出的石脑油、 煤油和柴油的质量是必须的。它