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目前，隨著城市居民生活水平的提高，我國汽車占有率在不斷地上升，汽油燃燒的不充分會(huì)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生極大的影響。輕汽油醚化技術(shù)是將汽油提純的過程，能夠有效減少汽油的烯烴含量，從而提升烯烴轉(zhuǎn)化率。恩德斯豪斯在保持原有醚化工藝段的基礎(chǔ)上，使用智能儀表無紙記錄儀可有效對(duì)醇烯比值分析并上傳至上位機(jī)，極大方便了操作工日常的操作和檢測(cè)。

1 引言

在國家質(zhì)量總局聯(lián)合國家標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)發(fā)布的新車用汽油標(biāo)準(zhǔn)中，對(duì)中國車用汽油品質(zhì)提出了更嚴(yán)苛的標(biāo)準(zhǔn)。國V汽柴油標(biāo)準(zhǔn)早已從2017年1月1日起全面施行，而第六階段汽柴油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將于2019年1月1日起實(shí)施。這一系列的新標(biāo)準(zhǔn)中，最重要的一條體現(xiàn)在對(duì)烯烴含量的控制上：國VI的烯烴含量為15%，相比于國V降低了9個(gè)百分點(diǎn)，這也就對(duì)煉油廠成品油的生產(chǎn)提出了更高的要求。

本文結(jié)合我國某煉油廠40萬噸/年輕汽油醚化裝置，其成品油烯烴含量低于15%的基礎(chǔ)上，使用恩德斯豪斯提供的無紙記錄儀RSG45，在關(guān)鍵工藝段——烯烴異構(gòu)化反應(yīng)釜的控制系統(tǒng)中實(shí)時(shí)監(jiān)控關(guān)鍵參數(shù)，有效地監(jiān)測(cè)當(dāng)前工藝段的反應(yīng)狀態(tài)，保證了反應(yīng)釜的正常穩(wěn)定工作。

無紙記錄儀RSG45又稱高級(jí)數(shù)據(jù)管理儀，它是一個(gè)靈活強(qiáng)大的過程值處理系統(tǒng)。RSG45不僅能將過程測(cè)量值清晰顯示在顯示屏中，還能對(duì)收集到的數(shù)據(jù)分析處理，從而達(dá)到滿足用戶需求、節(jié)約時(shí)間的目的。

圖1 恩德斯豪斯無紙記錄儀RSG45

2 輕汽油醚化技術(shù)概述

催化裂化汽油（FCC）占據(jù)了市面上60%的成品汽油市場(chǎng)份額，在催化裂化汽油中含有大量的硫與烯烴，如果這些物質(zhì)無法充分燃燒，就會(huì)對(duì)環(huán)境造成污染。FCC汽油醚化技術(shù)不僅能降低汽油烯烴含量，還可以提高汽油的辛烷值，不會(huì)存在像加氫工藝的辛烷值損失等問題。

輕汽油醚化技術(shù)采用FCC作為原料，利用甲醇和FCC成分（叔戊烯、叔己烯和叔庚烯）在催化作用下發(fā)生醚化反應(yīng)。這種催化反應(yīng)將烯烴轉(zhuǎn)化成醚類，從而得到更高品質(zhì)的催化汽油。

圖2則是通用的輕汽油醚化工藝技術(shù)：FCC進(jìn)入蒸餾塔T101，經(jīng)過水洗后進(jìn)入加氫反應(yīng)器，然后通過催化劑催化發(fā)生醚化反應(yīng)得到大量的C6和少許C7，二者從塔頂蒸出，反應(yīng)過后的輕汽油成分進(jìn)行回收與汽油產(chǎn)品調(diào)和使用。

圖2 輕汽油醚化工藝流程

3 烯烴轉(zhuǎn)化率的影響因素

從上述的工藝流程中，我們不難發(fā)現(xiàn)：輕汽油與催化劑的比值投用是決定烯烴轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵。甲醇是醚化反應(yīng)的催化劑原料，必須使用足夠的甲醇來和烯烴反應(yīng)中和。一旦甲醇量太少，則烯烴轉(zhuǎn)化率就會(huì)降低導(dǎo)致成品油不合標(biāo)。若是甲醇的投入量太多，則會(huì)造成汽油質(zhì)量不合格，回收過量甲醇也會(huì)增加甲醇回收的運(yùn)行成本。

還有一個(gè)影響烯烴轉(zhuǎn)化率的關(guān)鍵因素就是反應(yīng)釜的溫度，溫度升高會(huì)提升化學(xué)反應(yīng)速率，也就是會(huì)提高烯烴的轉(zhuǎn)化率。但是并不意味著溫度越高越有利于反應(yīng)的發(fā)生，醚化反應(yīng)是一種放熱反應(yīng)，過高溫度反而會(huì)抑制催化劑活性，不利于烯烴轉(zhuǎn)化率的提升。

在某煉油廠40萬噸/年輕汽油醚化裝置中，工藝要求醇烯比值設(shè)置在1.55左右，反應(yīng)釜溫度應(yīng)設(shè)置在45攝氏度左右。在輕汽油進(jìn)料管線處設(shè)有無紙記錄儀實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)烯烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，并將反應(yīng)釜的溫度測(cè)量數(shù)值傳入無紙記錄儀中實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)顯示，隨后將這些關(guān)鍵參數(shù)一并傳入中控室中，裝置現(xiàn)場(chǎng)圖如圖3所示。

圖3 40萬噸/年輕汽油醚化裝置現(xiàn)場(chǎng)圖

4 無紙記錄儀在醚化車間上的應(yīng)用

輕汽油醚化系統(tǒng)是一個(gè)復(fù)雜工藝過程的集合體，涉及了溫度、流量、壓力、液位、分析等多個(gè)性能指標(biāo)，每一個(gè)指標(biāo)都決定著工藝過程是否能順利進(jìn)行，關(guān)系到工藝過程的安全和穩(wěn)定。

本文主要針對(duì)該40萬噸/年輕汽油醚化裝置，其進(jìn)料管線段處安裝的無紙記錄儀進(jìn)行詳細(xì)的闡述。RSG45既能設(shè)計(jì)安裝在面板或機(jī)柜柜門上，也可安裝在現(xiàn)場(chǎng)型外殼中使用。它可通過最多5個(gè)外插卡（每個(gè)卡件可實(shí)現(xiàn)4個(gè)信號(hào)傳輸）來分別拓展基本型儀表中的輸入信號(hào)數(shù)量。輸入信號(hào)包括電壓、電流、熱電偶、熱電阻、脈沖和頻率信號(hào)、HART輸入信號(hào)、數(shù)字量輸入信號(hào)等20路通用信號(hào)，同時(shí)支持12路限位繼電器輸出、數(shù)字量和模擬量輸出信號(hào)等。

RSG45的通信接口支持USB、以太網(wǎng)和RS232/485等協(xié)議，可與上位機(jī)通訊，提供Modbus、ProfibusDP、PROFINET I/O或工業(yè)以太網(wǎng)（EtherNet/IP）通信。同時(shí)提供基本版現(xiàn)場(chǎng)數(shù)據(jù)管理器（FDM）軟件，可以在個(gè)人計(jì)算機(jī)上進(jìn)行SQL數(shù)據(jù)分析。

無紙記錄儀可以在記錄歷史趨勢(shì)的同時(shí)，對(duì)收集到的數(shù)據(jù)信息進(jìn)行分析處理，并將分析數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)顯示在顯示屏內(nèi)，可以達(dá)到實(shí)時(shí)監(jiān)控的目的。這也是醚化車間為何選用RSG45作為在線分析儀表的原因。RSG45提供算數(shù)、批處理、能量計(jì)算等多功能應(yīng)用軟件包，最大限度地滿足用戶的不同需求。

針對(duì)提升烯烴轉(zhuǎn)化率的業(yè)主要求，RSG45可實(shí)現(xiàn)定制化設(shè)計(jì)顯示界面，將進(jìn)料管道中的甲醇流量和輕汽油流量實(shí)時(shí)記錄，并在界面中直接給出輕汽油與催化劑的比值，保證了業(yè)主可直觀的看到比值的變化情況。
反應(yīng)釜由于溫度不算很高，業(yè)主選用了恩德斯豪斯的重工業(yè)溫度計(jì)TR61即可滿足反應(yīng)釜的正常溫度測(cè)量。RSG45讀取了TR61的溫度測(cè)量數(shù)據(jù)，并將甲醇、輕汽油比值和流量放在同一界面中實(shí)時(shí)顯示，保證了工藝人員監(jiān)控設(shè)備的正常運(yùn)行，極大地提升了工作效率，也保證了烯烴轉(zhuǎn)化率的穩(wěn)定提升趨勢(shì)。

圖4 RSG45的通訊方式示意圖

5 結(jié)語

無紙記錄儀能夠在正常傳輸、顯示數(shù)據(jù)的同時(shí)，還會(huì)對(duì)數(shù)據(jù)分析處理，查閱歷史趨勢(shì)，輸入數(shù)學(xué)公式進(jìn)行相應(yīng)計(jì)算。這一系列的功能保證了工藝流程的正常穩(wěn)定運(yùn)行，也為智能化工廠提供了有效的數(shù)據(jù)分析。

我國煉油廠儀器儀表雖然大部分仍舊是采用普通儀表作為測(cè)量，但隨著智能工廠的普及和發(fā)展，智能儀表也漸漸在傳統(tǒng)工藝段上綻放出它的光彩。智能儀表不僅是通訊上的方便和快捷，它更是改變了傳統(tǒng)操作習(xí)慣，極大地簡(jiǎn)便了工廠日常工作內(nèi)容，為提高工廠效率做出重要的貢獻(xiàn)。

作者簡(jiǎn)介：

陳俊希（1991-），男，山東青島人，初級(jí)工程師，研究生，現(xiàn)就職于恩德斯豪斯（中國）自動(dòng)化有限公司，主要從事測(cè)控與智能儀表方面的工作。

摘自《自動(dòng)化博覽》2018年10月刊