油品调和技术简介

油品调合技术简介

概述......................................

第一部分燃料油调合组分油...............

第二部分重要调合油性能指标趋义.........

第三部分油品调合措施...................

第四部分油品调合模型及调合优化软件....

概述

石油炼制工业展现出规模大型化、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多种油品质量的规定，如汽油、柴油、

润滑油类产品质量的规定。一次产品油就常常称为半成品油或基础油

等。

为了减少成本、节省能源、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一样比

例的调合，充足运用不一样组分油的物化性质，发挥各自的优良性能,

互相取长补短，以到达顾客规定的产品质量。伴随汽油及柴油升级新

原则的实行、润滑油质量的深入提高，愈加推进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规定，使炼油厂为满足

新的质量规定而付出高昂的代价。为此，应当通过油品调合手段，在

满足汽油、柴油和润滑油指标的条件下，最大程度地将生产过程中产

生的多种组分汽油、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终一道工序，是油品

储运专业一项技术基础工作。油品调合工作规定严，技术性强，波及

知识面广。油品调合工作不仅规定具有油品物性知识、计算机应用知

识、仪表自控知识等，还需要有质量意识、成木意识、效益意识、安

全环境保护意识，更要有丰富的实践经验。油品调合工作就是要用至

少优质的原料、以较短的时间，调出完全合乎质量规定的产品，并且

尽量实现调合一次成功，从而为企业发明出最大的经济效益。

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，通过一定的措施，运用一定的设备，到达混合均匀而生

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）石油通过蒸储、精馄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，以产出多种牌号的合格产品，即

到达使用规定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，增长企业和社会效益。

3）充足运用原料，合理使用组分增长产品品种和数量，满足市

场需求。

第一部分燃料油调合组分油

（一）直储汽油、常一线、常二线、常三线、渣油等组分

直储汽油、常一线、常二线、常三线、渣油组分油是由原油蒸储

装置生产。原油蒸镭是原油加工的第一道工序，它包括常压蒸镭和减

压蒸锵两部分，一般称为常减压蒸储。原油通过蒸储后可以分离出汽

油、煤油、柴、润滑油、裂化原料和渣油等储分。其中一部分为半成

品，需经深入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、柴油由催化裂化妆置生产。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措施之一，它是目前炼油工业中最重

要的轻质化的工艺过程。尤其是近几年来渣油催化裂化技术的开发，

不仅扩大了原料的来源，并且在简化流程、提高轻质油收率、增长经

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停增

长。

催化裂化的产品重要有石油气、汽油与轻柴油。催化裂化的汽油

产率高，约为35%~.45%,不绝和燃含量少，异构烷烧与芳香煌含

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%—35%,但因

含正构烷嫌少，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，生成液态烽、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妆置生产，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、中间储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措施之一。

（五）催化重整汽油组分

催化重整是以汽油储分为原料，在催化剂和氢气存在的条件下，

生产芳烧（苯、甲苯、二甲苯）和高辛烷值汽油的工艺过程，同步副

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。烷基化妆置产品是烷基化油。它是异构烷煌的混

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储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，并能使烯燃饱和，稠环芳煌部分

加氢，从而改善油品（或储分油）的质量

（A）甲基叔丁基酸组分

甲基叔丁基酸简称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。甲基叔丁基酸具有

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

煌类完全互溶，并且调合效应和使用性能优良，目前已广泛用于汽油

中0

第二部分重要调合油性能指标意义

（一）汽油质量指标

汽油是由4〜12个碳原子构成的烷煌、芳煌和烯煌等构成的混合

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，用以表达汽油的抗爆性，即汽油在发动机内燃烧时抵御爆

震的能力，汽油辛烷值高，表达其抗爆性好。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

烷值的措施重要有两种：一是增长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。蒸气压大小表达汽油汽化的程度，是

控制汽油在夏季（热天）不发生气阻，保证有合适的蒸发性能，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,

从开始到汽油吸取氧气、压力下降为止，这段时间称为，以分钟表达。

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，运送和油库收发作业的低

温界线温度，同步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亲密，因此，国产柴油的牌号都

用凝点来表达。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称的原则燃料（由十六烷和甲基

票构成）中所含正十六烷的百分数.十六烷值用以表达柴油的抗爆性,

是柴油燃烧性能的标U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%〜1.0%）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，也许蒸

发的轻质组分浓度，不能到达爆炸程度的指标，闪点也是阐明蒸发倾

向性的指标。

4.储程

储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。

第三部分油品调合措施

目前，油品调合重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。液体石油燃料调合重要包括车用汽油

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。润滑油调合类型诸多，重要是根据各自的特殊

规定而进行。伴随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。管道调合有时称为持续调合、在线调合、持续在线调合C这

两种不一样的调合工艺由于均有各自独有的特点和不一样的合用场

所，因此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、电动搅拌等措施将它们均匀混合成

为一种产品。这种调合措施操作简朴，不受装置储出口组分油质量波

动影响，目前大部分炼油厂采用此调合措施；缺陷是需要数量较多的

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。在详细操作中有如下

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）、管道港合

管道调合（包括油罐——管道调合）是运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，使各组分汕在其中混流均匀，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持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到达自动调合目的U通

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到达预

定规定，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，最终由分子扩散到达均匀混合状态。

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重要物料这种物料称之为主物

料，表征该物料的参数称为积极量。而其他物料则按主物料来进行配

比，在调整过程中跟随主物料而变化，因此称它们为从物料，表征它

们特性的参数称为从动量。在炼油厂中，被调合的物料，往往是不一

样组分的油品。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。与此对应把表征其特性参数目“积极量”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，究竟选择哪个流量作为主流量，一般来

讲，应遵照下述原则：

1）选择调合油品中的重要油品。

2）选择可测量而不可控的物料，如装置储出口外送的油品。

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。其长处是调整阀可用得小某

些，同步调整敏捷度也较高。若工艺有特殊规定期，则应服

从安全操作的规定。

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。

这三种管道调合措施我国均有实际使用。

2.管道调合构成

管道调合一般由下列部分构成：

1）组分油（基础油）、添加剂组分罐和成品油罐。

2）组分通道，每一种通道应包括配料泵、计量表、过滤器、

排气罐、控制阀、温度传感器、止回阀、压力调整阀等；

组分通道的多少视调合油品的组分数而定，一般，7个通

道，也可再多某些，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

排量是不相似的。

3）总管、混合器和脱水器、各组分通道出口均与总管相连，

各组分按预定的精确比例汇集到总管；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，重要是黏度表、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规定，可选用

不一样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如下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

制系统确定不一样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，将组分汕从罐内抽出，经在线分析仪及控制系统确定

不一样的比例组分油调合直接出厂。

3）储出物在线调合进油罐：装置储出物经在线分析仪及控制

系统确定不一样的比例组分油调合进罐。

4）储出物直接调合出厂：把装置储出物与组分油直接在管道

内调合直接出厂，多出部分送入成品罐储存。

管道调合具有下列长处：

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，且能持续作业，这样可节省成品油的非生产性储存，

减少油罐容量。

2）组分油能合理运用，尤其对批量较大的油品，添加剂能精

确加入，防止质量“过头”，可以提高一次调合合格率，成

品油质量可一次到达指标。

3）减少中间分析，节省人力，取消多次油泵转送和混合搅拌,

节省时间，减少能耗。

4）由于所有过程密闭操作，减少油品氧化蒸发，减少损耗。

管道调合合用于大批量的调合。

5）在操作中轻易变化调合方案，并可防止对有毒添加剂的直

接操作，若在线控制仪表稳定、可靠，可保证调合精确。

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，面对常常变化的原油品质及原油价格,

以及不停推出的政府环境保护法案，国外的某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8()

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2()世纪90年代，伴随油品性质在线分析技术(重要是近

红外分析技术)的日趋成熟，某些控制软件厂商如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，如采用计划优化、离线优化、在线优化、常规控制的构造，如图

所示

◊多周期多产品调合

◊考虑市场需求

◊优化经济效益和库存

◊调合任务顺序分配

◊非线性调合模型

♦非线性调合模型

♦调合结果预测

♦非线性优化

♦分析仪反馈

♦经济指标

◊维持调合配方

◊调合总或控制

◊没有在线优化

◊没有分析仪器反馈

图2-22调合优化系统结构

二、国外油品调合软件

下面对目前国际上流行的各企业商业调合软件进行简朴简

介。

1.Honeywell

Honeywell的调合处理方案属于BusinessFLEX@应用和服务的

一部分，是炼油厂完毕调合计划、调合执行及调合性能监视的详尽处

理方案，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(B1END)、调合属性控制(BPC——BlendPropelty

Control)、调合比率控制(BRC-BlendRatioCon-trol)、调合管理(Blend

Management)oHoneywell还提供OpenBPC模块，供非BRC调合控制

系统的顾客使用。

UNIFORMANCE

图2-23Honeywell调合优化系统

BLEND模块为计划和调度人员提供最佳的调合配方，将中间组

分准时调合为成品，使得质量过剩最小。它是一种多周期多产品的调

合计划和调度优化工具，综合考虑组分的生产、产品销售，其目的是

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规定的同步进行优化。

BRC模块通过管理调合开始到结束的次序控制在线调合过程，

保证被调合的产品符合配方各项指标的规定。

OpenBPC模块使用工业原则的OPC客户机/服务器构造实现

和第三方调合控制系统的连接。

BlendManagement应用结合11111砧「01@起©@数据库，是一套决策

支持系统。它通过保留所有历史数据、为计划工具提供反馈、提醒操

作中的变动，在经营层评估重要绩效指标(KPIs),形成一种业务流程

的闭环。

2.Aspen

AspenTech的调合处理方案由如下两部分构成：

(1)AspenMBO(MultiperiodBlendOptinuzation)

AspenMBO是一种多周期调合优化工具。可以在多种周期的基

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-BlendControlIntelface)导人至调合控制

系统oAspenMBO属于AspenPPIMS(-个多周期线性规划优化工具)

应用中的一种模块。

(2)AspenBlend

AspenBlend将AspenPIMS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，同步优

化组分的使用。

3.ABB

ABB企业的调合处理方案重要由两部分构成：先进调合控制.和

常规调合控制。

(1)先进调合控制(ABC-AdvancedBlendControl)

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。它从一种调合计划优化系

统下载电子调合指令，或者顾客直接创立调合指令。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