大连石化柴油在线调和工艺包

中国石油大连石化分公司柴油在线调合项目设计工艺包
北京华创中实科技发展有限公司
霍尼韦尔（中国）有限公司
二○○五年四月
编制：王建北京华创中实科技发展有限公司游浩霍尼韦尔（中国）有限公司
审核：佟军北京华创中实科技发展有限公司叶心宇霍尼韦尔（中国）有限公司
Pingleung 霍尼韦尔有限公司
审核及批准：
大连石化分公司
目录
1设计基础 (1)
项目背景 (1)
设计依据 (2)
设计范围 (3)
调合系统规模及组成 (3)
调合系统设计原则 (4)
物流数据模拟计算 (7)
2工艺说明 (14)
工艺原理及特点 (14)
主要工艺操作条件 (15)
工艺流程说明 (15)
工艺流程图 (18)
工艺管线与流控阀的选型 (20)
化验分析 (22)
操作方式 (22)
1 设计基础
项目背景
大连石化分公司作为中国石油天然气股份有限公司的主要炼油基地之一，现在的原油加工能力已达到1050万吨/年，2004年柴油产量达到了近450万吨，2005年10月三蒸馏投产后，原油加工能力将达到1450万吨/年，柴油产量将达到600万吨/年，2006年9月远期规划的新区装置开车后，原油加工能力为2000万吨/年，柴油的最终产量将达到1009万吨/年。

大连石化分公司现有柴油产品的调合和储运系统是为原油加工能力为500万吨/年配置的，柴油产品储运系统的发展严重滞后，储运系统罐容不足的问题日益突出，已不能满足当前和今后生产的需要，柴油产品的储运系统已经成为企业发展的瓶颈，因此对储运系统的改造成为当务之急。

1.1.1 柴油储运系统存在的问题
大连石化分公司柴油储运系统存在的主要问题：首先是罐容不足，柴油储罐少，与装置加工能力不配套；其次现有的人工罐-罐调合方式占用时间长，产品质量不容易控制，一次调成率低，延长了调合时间；为提高一次调成率，往往以产品质量过剩为代价，影响了企业的经济效益。

1.1.2 解决问题的方案
由于大连石化分公司现有厂区内、外可用于改扩建的土地资源有限，重新再建新的罐区难度非常大，所以解决储运油品库容不足问题的主导思想是：尽可能减少新建储罐数量，在储运系统现有设施的基础上优化储罐用途，改造罐区的工艺流程，提高自动化水平，通过提高油罐使用效率的办法，来优化油品储运系统格局，提高管理水平，满足发展的需要。

只有改进现有的柴油调合及移动方式，并对储运车间油罐做部分调整，提高油罐的使用效率，提高一次调成率，才能从根本上解决柴油库容不足与柴油生产总量大幅度增加的矛盾；再者，可通过采用柴油在线调合和移动自动化，在确保调合后柴油产品质量合格的基础上进行优化，合理利用各种调合组分，减少质量过剩，实现效益最大化。

设计依据
1.《大连石化分公司柴油在线调合及移动自动化项目开工会会议记要》
2.《大连石化分公司柴油在线调合项目阶段总结的会议记要》大石化技发字【2005】12号
3.《2005年4月19~22日大连石化分公司柴油在线项目工艺和设计方案讨论会会议纪要》
4.大连石化分公司提供的基础数据
1）、2006年改造前的各装置柴油调合组分的主要性质和产量（大连石化公司提供）见表1：
表－1过渡期各柴油调合组分的性质及产量
2）、2006年改造后的各装置柴油调合组分的主要性质和产量（大连石化公司提供）见表－2：
表－2 新装置开工后各柴油调合组分的性质及产量
设计范围
本工艺包所涉及的柴油在线调合和罐区移动自动化项目的设计范围包括：
1、调合系统的原则工艺流程和控制方案；
2、对各种工况进行模拟计算，为调合管线尺寸的确定和流量控制阀与压力控制阀的选型提供依据；
3、根据在线调合的需要，确定待控的属性指标，及相关在线分析仪的配置；
4、根据柴油调合和罐区移动自动化的需要，针对罐区布局提出相关改造建议；调合系统规模及组成
柴油在线调合系统的设计总调合能力为41000m3/d，开工时间为8400小时/年，1180万吨/年。

设计为2个调合头，调合头1为主调合头，其最大设计调合能力为30000m3/d，正常量为27000～28000m3/d ；调合头2为辅调合头其最大设计调合能力为13000m3/d，正常量为10000 m3/d。

可以同时生产两个柴油品种。

调合系统设计原则
1.5.1调合头的设计原则
调合头的设计原则，首先在确保装置安全生产的情况下，保证调合后的柴油产品质量合格,尽量减少过剩组分；其次是在产品合格的基础上，进行优化，合理利用各柴油组分，达到尽量减少质量过剩，争取效益最大化的目的；柴油调合系统为连续调合。

为使实际生产和长远规划相结合，设计柴油调合系统时考虑了过渡期和改造后两种情况。

一、过渡期的设计原则：
过渡期是指2006年9月份装置未改造之前的时间，此间用于柴油调合的组分主要是：
1、一蒸馏装置的常一线油（1B1）、常二线油（1B2）、常三线油（1B3）和常四线油（1B4）；
2、二蒸馏装置的常一线油（2B1）、常二线油（2B2）、常三线油（2B3）和减一线油（2C1）；
3、三蒸馏装置的常一线油（3B1）、常二线油（3B2）、常三线油（3B3）和减一线油（3C1）；
4、四催化装置部分柴油组分；
5、柴油加氢精制柴油组分；
6、去蜡油组分；
7、航煤组分。

过渡期柴油调合系统设计为两个调合头，过渡期调合头1主要用于生产0#、5#及10#柴油产品，过渡期调合头2主要用于生产0#、-10#、-20#及-35#等低凝点的柴油，两个调合头均为可控，可同时生产两个牌号柴油。

为使得调合后的各组分在进柴油产品罐前混合均匀和调合系统运行平稳，在调合头的出口设静态混和器和压控阀。

二、新区开工后的调合头设计原则：
新区装置开工后是指2006年9月在大连石化分公司加工进口含硫原油技术改造工程完工以后的情况，此时用于柴油在线调合的组分主要为：
1、轻柴加氢柴油组分；
2、直馏柴油加氢组分；
3、加氢裂化柴油组分；
4、加氢精制柴油组分；
5、渣油加氢柴油组分；
6、二蒸馏装置的常一线油（2B1）、常二线油（2B2）、常三线油（2B3）和减一线油（2C1）；
7、去蜡油组分；
8、航煤组分。

新区装置开工后柴油调合系统设计为两个调合头，调合头1主要用于生产欧Ⅲ标准柴油，调合头2主要用于生产欧Ⅳ标准柴油，两个调合头均为可控，与过渡期一样可同时生产两个牌号的柴油产品。

1.5.2 调合管线的设计原则
一、调合管线设计的原则
1、既满足生产需要，又要节省投资。

2、尽量满足近红外在线分析仪的建模需要。

3、兼顾过渡期和新区开车后的总体情况。

基于以上考虑，将进调合头的部分管线进行合并，使调合管线既能满足过渡期的生产又能够满足新区装置开工后的生产。

尽可能节省近红外在线分析仪的通道数，在满足调合分析的基础上，减少建模工作量。

二、调合组分管线合并的原则
调合组分管线进调合头之前的合并主要是将性质相近组分进行合并，管线的合并包括：
1、一蒸馏的B1与三蒸馏的B1合并；
2、一蒸馏的B2与三蒸馏的B2合并；
3、一蒸馏的B3、B4与三蒸馏的B3、C1合并；
4、二蒸馏的B1与B2合并；
5、二蒸馏的B3与C1合并。

二、新区开工后和过渡期的调合管线的匹配原则
为使新装置开工后，柴油调合系统尽量不做大的调整，使过渡期的调合系统用
于新区开工后的柴油调合。

根据基础数据中调合组分管线流量的大小，匹配新增装置的调合组分线：
1、轻柴加氢柴油使用1B1+3B1的管线；
2、直柴加氢柴油使用1B2+3B2的管线；
3、加氢裂化柴油使用1B3+1B4+3B3+3C1的管线；
4、渣油加氢柴油使用四催化柴油的管线。

1.5.3 剩余组分线的设计原则
一、设置剩余组分线的目的
1、由于进调合系统的组分直接来自装置馏出口，装置馏出口量的大小一般受塔底或回流罐液位的控制，所以不是均一稳定的流量，要随着液位的变化而变化，当馏出口的量大于调合头所需量时，受控量以外的组分通过压控阀进入剩余组分罐，不至于装置憋压而影响上游装置的正常运行；
2、设置剩余组分线可使两个调合头均为可控，从而使调节手段更加灵活；
3、调合组分线上流量计或控制阀出现故障或需要进行校验时，剩余组分线可作为该控制阀或流量计的跨线，通过剩余组分线将该组分引入剩余组分罐，再由剩余组分罐的变频泵泵送至调合头进行调合，可确保上游生产装置和柴油调合系统的正常运行；或通过进剩余组分罐前的组立经跨线回调和头。

二、剩余组分线的设计原则
剩余组分线是与进调合头1和调合头2的管线同时从调合组分总线上引出的一条管线，为保证在进调合头1或调合头2 的控制阀或流量计故障时，使该组分及时进入剩余组分罐，建议其管径与进调合头1和调合头2中管径较大的管线相同。

压控阀设在该线的跨线上，用于平衡装置馏出口的流量波动，流量波动按最大流量的10%考虑，所以压控阀的最大流量应按该组分进调合系统的最大流量的10%考虑。

为消除启动压差，保证压控阀的随时可调节，所以压控阀要始终保持一定开度。

压控阀为风关阀。

1.5.4 剩余组分罐的设计原则
将V625、V626、V627和V628四个罐作为柴油在线调合的剩余组分罐，每罐罐容为1*104m3。

设立剩余组分罐的主要目的是为了平稳上游装置操作，在柴油调合装置正常生产时，不使上游装置产生憋压。

剩余组分罐出口设有三台变频泵，用于将调合组分打入调合头，两开一备，三台泵的设计流量均为120m3/h。

根据实际情况，可利用罐区倒油泵将重组分送至催化原料罐或将合格产品送入产品罐。

物流数据模拟计算
为能实现大连石化分公司柴油在线调合系统的生产目标，对不同工况下的柴油生产方案进行可行性研究，即物流数据模拟计算。

由于柴油的闪点、凝点以及D95点的性质在混合后不具有线性关系，故选择了非线性的调合规则作为模拟计算基础，以保证模拟计算结果的相对准确性。

按照过渡期和新区开工后的两个不同阶段，根据2B2不同生产情况，进行模拟计算工况的划分，工况选取的原则是尽可能涵盖目前和将来柴油生产的各种工况，对于发生机率较小和偏离实际生产的工况不予考虑。

本次模拟计算围绕着调合头1生产0＃，调合头2生产－20＃选取工况，因为当调合头1能满足生产0＃时，就能满足0＃以上产品需要；同时因为－20＃的柴油产品对凝点和闪点的要求都比较苛刻，当柴油凝点或闪点能满足－20＃时，就能满足－20＃以上的柴油产品需要，同时其闪点也能满足－35＃柴油的质量需要。

根据以上原则对生产过渡期和新区开工、2B2生产不同的柴油组分、出现装置停工、对凝点过剩进行限制以及某个组分只进一个调合头等61种工况下的调合进行了模拟计算。

通过模拟计算对柴油在线调合方案进行可行性研究，为工艺设计提供依据。

详细的模拟计算结果请见附件，对于各种情况下的调合后的柴油质量情况见表3—表9：
一、过渡期
根据大连石化公司提供的基础数据，过渡期影响柴油产品质量的主要因素是凝点和闪点，因此在模拟计算中，柴油产品的质量主要考虑了凝点和闪点。

1、过渡期正常情况
是指参与柴油调合的各组分的生产装置正常开工，能够基本按照大连石化公司提供的基础数据进行正常生产，对于调合质量过剩没有约束的情况，见表－3：表－3 过渡期正常情况下调合后的柴油产品质量情况
0#、-20#和-35#柴油产品，有一定质量过剩，没有剩余组分。

2、当有装置停工的异常情况时
当有装置停工且不添加航煤的情况，产品质量情况请见表-4：
表-4 当单套生产装置停工时，调合后产品质量情况表
、-10#和-20#柴油产品。

3、对调合后的产品质量进行约束
当限制凝点过剩不大于5℃时，产品质量情况见表-5：
表-5 在对调合后的柴油的凝点进行限制时，调合系统的生产情况
量的常一线组分过剩。

4、常一线进入调合头量对调合后产品性质的影响
常一线部分或全部不进调合头时，调合系统的生产状况见表-6：
表-6 常一线组分进调合头的量与调合系统产品情况
点过剩较多，当每年有100万吨常一线组分不参与柴油调合时，可生产0#和-20#柴油，闪点过剩。

二、新区装置开工后
新区开车后柴油品种及调合组分的改变，使得凝固点不再是柴油调合的主要矛盾，影响柴油产品的主要因素是硫含量，因此在模拟计算中，主要产品针对生产欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准的柴油考虑的。

各种工况下的模拟计算是依据大连石化公司提供的基础数据表（表-2），由于表-2中的数据是生产装置的柴油调合组分质量卡边情况，如果各装置都质量卡边时，无论有无柴油在线调合系统，柴油产品将无法满足出厂要求。

因此，各生产装置的柴油调合组分质量的各个指标都应有一定的调整裕度，通过工艺模拟计算，各主要装置的柴油调合组分的性质应控制在一定的范围之内，即满足反约束条件，只有调
合组分的性质满足模拟计算提出的反约束条件时，在线调合后的柴油产品才能达到所期望的结果。

模拟计算的工况可分为以下几种情况：
1、正常工况
正常情况是指，各种柴油调合组分的生产装置正常开工，调合组分的质量满足所给出的反约束条件，生产不同牌号的欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准的柴油的各种工况的产品质量情况。

表-10 正常工况的产品情况
由上表可以看出，正常情况下，柴油调合系统能够满足生产需要，可生产0#及0#以上、-10#、-20#和-35#欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准柴油产品，有一定质量过剩，没有剩余组分。

-11
2、对进调合头的调合组分进行约束时
当有些柴油调合组分全部进某一调合头时的生产情况见表-11：
表-11 调合组分进调合头量受约束时的生产情况
从上表可以看出，当轻柴加氢组分全部进调合头1时，生产欧Ⅲ0#标准和欧Ⅳ-20#标准柴油，产品合格无剩余组分；当轻柴加氢组分全部进调合头2生产欧Ⅲ0#标准和欧Ⅳ-35#标准柴油时，要确保产品质量合格，会有1358m3/d的二蒸馏B3+C1组分过剩。

渣油加氢柴油组分全部进调合头2和直柴加氢组分全部进调合头1时生产欧Ⅲ0#标准和欧Ⅳ0#标准柴油时，产品质量合格且无剩余组分。

当减少轻柴加氢组分a，生产欧Ⅲ0#标准和欧Ⅳ-20#标准柴油时，要保证产品质量合格，需要有700m3/d的二蒸馏B3+C1组分过剩；当减少轻柴加氢组分a生产欧Ⅲ0#标准柴油时，产品质量合格且无剩余调合组分。

-12
3、有装置停工的情况
生产装置停工时的柴油调合生产情况，见表-12
表-12 部分生产装置停工时的柴油调合生产情况
从上表可以看出，当二蒸馏装置停工时能生产欧Ⅲ0#标准和欧Ⅳ0#标准柴油，其它生产装置停工时，能生产欧Ⅲ0#标准的柴油，有一定的质量过剩，无剩余组分。

-13
柴油调合系统可行性分析
从以上所选取的具有代表性的各种工况的模拟计算可以看出：
1、在过渡期影响柴油产品质量的主要因素是凝点，质量过剩较大。

当对凝点质量过剩进行约束时，蒸馏装置B1线会有大量过剩，因此当航煤或石脑油市场情况较好时，B1线可大量生产航煤或石脑油。

当航煤市场不好时，航煤可参与调合，能够生产出合格的柴油产品，但质量过剩较多。

可生产的产品包括：+10#、+5#、0#、-10#、-20#和-35#柴油。

在有些调合组分的生产装置停工时仍能生产出合格的柴油产品。

2、在新区装置开工后，影响柴油产品质量的主要因素是产品的硫含量，在各调合组分满足模拟计算中所给出的反约束条件时，调合系统能够满足生产需要，轻柴加氢组分过剩较多，因此当航煤或石脑油市场情况较好时，轻柴加氢装置可生产大量航煤或石脑油。

当航煤市场不好时，航煤可参与调合，能够生产出合格的柴油产品，但质量过剩较多。

生产的产品包括：欧Ⅲ标准和欧Ⅳ标准的+10#、+5#、0#、-10#、-20#和-35#柴油。

在有些调合组分的生产装置停工时仍能生产出合格柴油产品。

2 工艺说明
工艺原理及特点
来自不同装置的柴油组分，经流量计和近红外分析仪后，根据柴油产品性质的要求和近红外分析的结果，由调合软件生成调合配方，依据调合配方，将各柴油组分按照不同的比例分别进入两个调合头，经调合头直接进入产品罐，生产不同牌号的柴油产品。

同时在两个调合头的出口分别设置近红外在线分析仪，对产品质量进行监测，把监测结果反馈回调合软件系统，及时调整调合配方，确保调合头柴油产品质量合格。

为保证调合组分的生产装置安全正常生产，设置了四个剩余组分罐，将受控量以外的剩余组分进入剩余组分罐。

系统采用先进的油品比例控制、油品属性控制、库存管理和储罐监视系统、油品移动任务自动控制系统、油品移动路径自动寻找系统等一系列新技术，结合柴油油罐区的现状和公司长远规划，为有效解决柴油储运系统瓶颈，保证产品顺利出厂，根据实际生产需要进行科学的油品调合，生产不同牌号的柴油，减少质量过剩；同时，减少储存空间，缩短调合时间，提高一次调成合格率，避免重调，提高生产效率。

主要工艺操作条件
油品在线调合为连续工艺流程，基本为常温下的物理混合，无需特殊工艺条件，整个柴油调合系统的压降为。

工艺流程说明
2.3.1过渡期的工艺流程和控制方案描述：
一、工艺流程描述
工艺流程的描述是针对每一条调合组分线进行详细的说明
1、一蒸馏和三蒸馏的常一线：
一蒸馏和三蒸馏的常一线组分出装置时分别分成两路，一路去航煤罐，另一路去柴油调合系统，来自一蒸馏和三蒸馏去柴油调合系统的组分线出装置后汇合，进入该调合组分主线，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

2、一蒸馏和三蒸馏的常二线
一蒸馏和三蒸馏常二线出装置后汇合进入该调合组分主线，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

3、一蒸馏常三、常四线和三蒸馏的常三、减一线：
一蒸馏常四线出装置分成两路，一路去催化原料罐，一路去柴油调合系统；三蒸馏的减一线出装置也分成两路，一路去催化原料罐，一路去柴油调合系统；一蒸馏的常三线和三蒸馏的常三线组分出装置去柴油调合系统，去柴油调合系统的四条管线出装置汇合后进入该调合组分主线，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

4、二蒸馏的常一、常二线：
二蒸馏的常一线组分出装置时分成两路，一路去航煤罐，另一路去柴油在线调合系统；二蒸馏的常二线出装置后去柴油在线调合系统。

常二和常一线作为作为柴
油调合组分的线出装置汇合进入该调合组分主线，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

5、二蒸馏的常三、减一线：
二蒸馏的减一线出装置时分成两路，一路去催化原料罐，一路去柴油调合系统；二蒸馏的常三线组分出装置去柴油调合系统，二蒸馏装置去柴油调合系统的两条管线出装置后汇合进入该调合组分主线，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

6、加氢精制线
来自加氢精制装置的柴油组分，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后分别进入剩余组分罐。

7、四催化柴油组分线
来自四催化装置的柴油组分，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经剩余组分线和压控阀后进入剩余组分罐。

8、去蜡油组分线
来自去蜡油储罐的柴油调合组分，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经手动阀、跨线和转油线去成品罐，用于在线分析仪出现故障造成柴油产品粘度不合格时，调合成品罐的粘度。

9、航煤组分线
来自航煤储罐的柴油调合组分，经近红外在线分析仪和流量计后分为三条线：分别经调合1线、流量计和控制阀进入调合头1；经调合2线、流量计和控制阀进调合头2；经手动阀、跨线和转油线去成品罐，用于在线分析仪出现故障造成柴油产品凝点不合格时，调合成品罐的凝点。

10、剩余组分罐为四个*104m3的罐，剩余组分罐出口设有三台变频泵，其中两台分别用于将剩余组分打入调合头1和调合头2，流量由变频泵来控制，进两个调合头
之前均设有流量计，另一台变频泵为备用泵。

在剩余组分罐前的组立上设有一条进两个调合头的线，手阀控制。

11、在两个调合头的出口，设有静态混合器、在线分析仪和压控阀，调和组分在静态混合器中充分混合后，经过在线分析，进入各成品油罐。

同时，在两个调合头的出口预留装船口，在静态混和器之前预留添加剂口。

二、过渡期的控制方案
正常生产时，柴油调合软件对两个调合头统一考虑，当调合组分的量或质量发生变化时，柴油调合软件将同时对进入两个调合头的组分的量进行相应调整。

1、对于所有柴油调合系统的调合组分，在线调合软件根据对两个调合头柴油品种的设定，计算出需要进入两个调合头的流量，生成调合配方，根据配方通过流量控制阀对进入两个调合头的流量进行控制，进入两个调合头组分与其它组分进行调合。

2、当该调合组分出装置分的量大于进入两个调合头的量时，则该调合组分主线的压力就会升高，当压力高于设定值时，剩余组分线上的压控阀会自动调节，受控量以外的组分经过压力控制阀进入剩余组分罐，压控阀的阀位开度受压力控制，压控阀设在剩余组分线的旁路上且压控阀要保持一定的开度。

3、对于所有进柴油调合系统的组分，当质量发生变化时，调合软件根据近红外在线分析仪的分析数据对各组分进入调合头的量作相应调整。

4、剩余组分进入调合头的流量由变频泵控制，在其进入调合头之前有流量计，用于提供回讯。

5、当进入调合头1或调合头2的流量计或控制阀不能正常工作时，剩余组分线可做为故障阀的跨线，打开剩余组分线的手阀，使该调合组分与其它剩余组分一起进入剩余组分罐。

当流经故障阀的调合组分的流量较大，无法通过变频泵将剩余组分全部打入调合头时，可通过罐区转油线将剩余组分转入产品罐，作为罐底油；当转油线长时间占线时，将该调合组分与其它剩余组分一起经剩余组分罐前的组立经跨线进入故障阀所在的调合头，入口在静态混和器之前，手阀控制，此时该调合头为不可控。

2.3.2 新区装置开工后的柴油在线调合工艺流程和控制方案描述
一、新区开工后的工艺流程描述。