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在炼油厂运营中使用实时粘度测量以提高效率,敏捷性和盈利能力

粘度和密度测量和管理在炼油厂操作中起着关键作用的炼油厂的流程如下:

  • 精确的混合操作
  • 炼油运动:确保运输过程中正确的质量和数量
  • 改善炼油厂运营:工艺单元质量平衡和损失控制
  • 了解原油调合的化学过程以进行优化

精炼工艺概述| 参考:美国石油学会(https://www.api.org/)

介绍

原油的供应和价格不断变化。 在这种情况下,炼厂生产商在维持或增加产能的同时降低成本的任务变得越来越复杂。 随着运营商在寻求更高效率和利润的道路上,他们依赖于在所有应用程序中始终获得准确的过程测量数据。

石油仍然是全球市场上最重要的碳氢化合物之一。 它仍然是液体和运输燃料的主要来源,也是聚合工业的重要实体。 出于多种原因,粘度是重要的流体特性。 它可以是功能属性,也可以与专有属性关联。 这可能与利用率有关。 更重要的是,粘度是如何处理,泵送,过滤和搅拌流体的指标。

炼油厂-粘度和密度

精炼工艺和产品| 资料来源:Valero Energy(https://www.valero.com/)

精炼石油产品及其用途

从原油获得的每种精炼石油产品都有特定用途:

  • 液化石油气(LPG),也称为丁烷和丙烷,被用作汽车燃料或包装在瓶中并用于家庭用途。
  • 汽油和柴油用作机动车辆的燃料。
  • 煤油用作航空燃料。
  • 石脑油是主要的石化原料。
  • 取暖油用于加热
  • 基础油用于制造润滑剂。
  • 沥青有时被称为沥青,用于铺路。

应用领域

根据分子量,粘度,密度和API重力等不同的物理特性,原油可分为轻油或重油。 粘度和密度在石油生产,管道运输和采油过程中起着非常重要的作用。

粘度是在炼油厂中执行的最关键的测量之一。 所有客户都根据国际认可的标准(例如ASTM)购买粘度等级优异的炼油产品。 粘度对于确定产品质量至关重要。 同样,对于保护过程机械(例如泵和压缩机)也至关重要。

精制产品的粘度已定义。 随着时间的推移,已经开发出方法和技术,以使操作员可以更好地控制其操作。 如今,粘度测量和控制方面的改进导致精炼商的盈利能力大幅提高。 在储层条件下进行粘度和密度测量的困难和高成本是在其他温度下缺乏此类数据的主要原因。 此外,粘度和密度是进行数值模拟以确定经济性和提高采油率(EOR)项目成功与否的重要准则。

炼油工艺

炼油厂的加工阶段

石油精炼厂将原油转变为石油产品,用作运输,供暖,铺路和发电的燃料,并用作制造化学品的原料。

精炼将原油分解成各种成分,然后有选择地将其重新配置为新产品。 炼油厂是复杂而昂贵的工业设施。 所有炼油厂都有三个基本步骤:

  • 分离
  • 转化
  • 疗程

分离

包括汽油和液化炼厂气在内的最轻馏分蒸发并上升到蒸馏塔的顶部,在那儿它们冷凝成液体。

中等重量的液体(包括煤油和馏出物)留在蒸馏塔的中间。

较重的液体(称为粗柴油)在蒸馏塔中向下分离,而沸点最高的最重馏分则沉降在蒸馏塔的底部。

转化

蒸馏后,可以将重的低价值蒸馏馏分进一步加工成较轻的高价值产品,例如汽油。 来自蒸馏单元的馏分被转化为最终成为成品的中间组分。

疗程

为了生产汽油,炼油厂技术人员会仔细地将处理单元中的各种物流合并在一起。 辛烷值,蒸气压额定值和其他特殊考虑因素决定了汽油的混合物。

存储: 输入的原油和输出的最终产品都临时存储在炼油厂附近的一个油库中的大型油罐中。 管道,火车和卡车将最终产品从储罐运送到全国其他地方。

粘度测量在链中何处增加价值?

广义上讲,在炼油厂中,粘度测量和管理在炼油作业中起着核心作用的过程如下:

  • 混纺
  • 接送/运输
  • 检测
  • 测光
  • 研发,混合化学

精确的混合操作

混合是将所有特性和价值各不相同的原油,凝析油或沥青混合到一条流中,从而使新型原油更适合运输和炼油加工。 炼油厂的混合操作有很多考虑。 它是由–

  • 井口产量和数量;
  • 物流,即通过管道,铁路,驳船将货物运到市场;
  • 炼油厂的进料口要求和工艺单元配置。

首先要考虑的是每种产品混合到给定配方中的准确比例。 这种混合精度取决于系统中的许多变量。 初级测量设备确定总体系统精度; 因此,仪表的选择非常重要。

混合两种或多种原油以达到适当的进料质量平衡会引入原油不相容性的未知问题。 反过来,这可能导致加速结垢,从而增加了使用粗机组的加热器的能源消耗,并可能导致更早关闭换热器。

 

通常,由于管道中条件的变化,测量误差以及温度和压力的变化,很难区分泄漏和模型的可接受偏差。 需要可靠的仪器来检测过程流中的任何变化,并使操作员能够有效地对任何此类变化做出反应。 有使用仪器监测实时融合的性能和适当地选择纠正措施,必要时几个好处:

  • 处理页岩油和沥青时,提高炼油厂特定产品的产量
  • 对混合/混合操作进行适当的终点检测,以节省能源并确保质量
  • 炼厂加工非常规重质原油和家用页岩油的原料流质量始终如一。
  • 处理变体时更加敏捷:利用原油和沥青市场中的价格变化优势。
  • 通过改进的乳液液位检测减少相关的结垢和腐蚀。
  • 将质量控制与实时过程自动化仪器相结合可以减少炼油厂的升级需求。

炼油厂利用在线粘度测量来提高生产一致性。 粘度计位于干线的旁通管路中,用于维护稀释剂添加量,从而首次实现理想的客户规格。 使用分析仪驱动的混合系统的炼油厂具有确定每种原油重要特性的能力。 这样可以进行混合调整,从而影响所需的产品质量和数量。 通过查看传入的原油特征以及在装入原油单元之前进行的其他现场分析,还可以改善计划。

炼油运动:确保运输过程中正确的质量和数量

贸易交接是指涉及将物质从一个经营者运输到另一经营者的交易。 在此类操作期间进行质量控制对于确保交易涉及的各方很有用。

原油生产必须符合管道公司定义的用于贸易交接的特定密度,粘度和含水率规格。 在运输之前不满足这些条件会导致大量的后处理费用和操作停机时间。 工程师正在寻找能够进行准确合规性测量的完整解决方案。 他们需要确保原油质量在运输离开工厂或贸易交接点之前达到或超过所有要求的处理条件。

陆上计量是其中粘度和密度测量符合质量要求的终端活动之一。 当原油上岸时,将对其进行计量。 这会影响税收或贸易交接付款。 买卖双方之间使用可比较的系统,并比较数据。 平台,管道和陆上存储与分配之间的转移是测量的机会,因为每个买家都想确定已经提供了什么。 密度测量对于这些估计和计算很有用。

计量系统的主要考虑因素是应用的计量器类型,选择计量器的主要因素是粘度和空气脆弱性。 需要考虑其他影响,例如管道,振动,电气安装,流量调节,化学兼容性,系统液压和过去的经验。 设备选择的完整列表包括仪表,过滤器,控制阀和空气消除系统,由于必须防止任何空气进入计量系统,因此需要认真考虑。

改善炼油厂运营:工艺单元质量平衡和损失控制

由于测量误差,工艺单元的质量平衡可能是一个挑战。 没有准确的测量,就无法确定实际损失,并且优化模型变得不可靠。 许多精炼厂依靠体积和实验室密度测量来保持平衡,即使这两种测量均受工艺条件变化的影响。 在线密度计通过测量在线密度显着改善了天平,可以代替实验室密度测量以提供更准确的计算。

了解原油调合的化学过程以进行优化

 除了在码头进行调配的适当基础设施之外,了解原油调配的化学方法也至关重要。 国际上大约有150多种原油交易,这些原油的特性,质量和特性各不相同。 原油,沥青和凝析油的混合操作取决于其物理和化学性质,以满足精炼厂的规格。

粘度和密度是原油的重要物理性质。 然而,缺乏用于计算高温下重油的这些性质的实用模型。 粘度计和密度计可以使工程师获得精确的模型,这些模型可以成功预测这两个重要的流体特性,并在很宽的温度范围内针对不同流体优化混合过程。

原油品质的在线表征提供了一种有效的工具,可以利用原油以最低的成本获得最高的炼油利润。 根据精炼设备和不同原油的全球市场价格,这迫使精炼厂和调和站经常改变原油质量。

通过连续在线粘度测量进行泄漏检测和功耗优化

使用粘度测量进行原油管道的功率优化和泄漏检测

快速检测管道泄漏对于防止环境灾难以及保护运营商和投资者免受随之而来的财务和监管影响至关重要。 这是一项巨大的责任,管理大型原油管道中的泄漏并非易事。 它需要训练有素的工程师,可靠的仪器以及最重要的是两者都有快速响应的能力。 从管道系统的长度(可能长达数百英里或数千英里)到各种粘度不同的产品以及具有不同直径的内部管道,各种各样的因素使泄漏检测工作变得复杂。 从过程条件的正常变化中识别出什么是泄漏是困难的,但必不可少。 成功取决于速度和准确性。

 管道操作员和检漏组使用物料平衡系统(MBS),其中会监视许多条件和参数,以确保进入系统的条件与离开系统的条件相同。 将该MBS与管道的已知模型进行比较。 通常,由于管道中条件的变化,测量误差以及温度和压力的变化,很难区分泄漏和模型的可接受偏差。 这意味着绝对需要收集和分析实时数据并使用可靠的模型来设计纠正措施序列。

泄漏检测系统(基于实时瞬态模型的方法)显着受益于在线粘度监测oring 提供泄漏警报、泄漏率和泄漏位置的设备。 粘度数据可以更准确地计算压力分布和流体特性跟踪。 对于原油来说尤其如此,因为不同油田的流体特性可能存在显着差异。 连续的粘度数据跟踪还可以帮助改进泵的选择,以优化性能和功耗管理。

优化炼油厂(1)

在线粘度计在精炼石油产品中的价值–沥青,润滑油和燃烧产品的案例

沥青

客户的要求因地区而异,因为道路会受到完全不同的环境的影响。 提取沥青或精制高价值产品后,制造沥青的原料基本上是原油桶中的剩余物品。 该材料可能是非常不均匀的,并且根据原油的来源,每桶的组成可能会发生根本变化。 客户规格基于在整个生产过程中定期进行的国际标准测试方法,并且根据测试结果对过程进行调整。 然后,将这些材料在储罐中进行测试,然后重新混合以符合确切的客户规格。

不幸的是,沥青特性在实验室测试之间可能会发生很大变化,并且实验室测量值只能在瞬间提供有关过程流体的信息。 这可能需要进行大量的后期处理混合,以满足客户的要求。 或者,精炼厂利用在线测量来提高生产一致性。

炼油厂

所有润滑油均根据其粘度特性进行分级和出售。 粘度是衡量流体流动阻力的量度,因此理想的润滑剂通常是使运动部件保持尽可能低的粘度的润滑剂。 工业上通常使用VI或粘度指数来表征润滑剂。 润滑剂生产需要高精度的粘度测量。 第一次生产具有指定特性的润滑剂而不是稍后尝试将其掺混可带来明显的成本优势。 要在线满足实验室结果,通常需要将过程仪表安装在旁路管线中,该管线应进行恒温,流量调节并进行颗粒过滤。 过程粘度计可提供很高的精度,并且与大多数此类润滑油的实验室结果相符。

为了获得更高的精度,温度补偿后的密度信息可能甚至比使用“双粘度计”更为关键和合适。 要获得这些结果,就需要粘度计在精炼厂所处的各种环境条件下极其精确且极其可靠。

在线控制润滑剂生产的盈利能力非常重要。 在某些炼油厂,需要花费4到12个小时才能实现并纠正不合格的生产。 对于低价值的材料(例如沥青),每发生一次不合格事故,炼油厂可能要花费150,000万美元,而对于高价值的材料(例如润滑油),则可能要花费多达500,000美元。 另一方面,安装在线粘度计是一次性的,而且成本要低得多。 除了节省开支外,对润滑油粘度保持更严格的控制还可以提高产量并增加每条生产线每年的收入。

燃烧产品

精确控制燃料粘度也很重要。 粘度控制燃料雾化中的液滴尺寸,这对于有效燃烧至关重要。 这包括从重燃油到柴油和汽油以及喷气燃料的燃料。 实时监控oring 能够满足严格的监管标准,并提供产品质量的审计跟踪确认。

传统方法的问题

对于炼油厂的粘度测量,使用ASTM-D445方法进行离线测量是传统方法。 除了手动任务和大量维护之外,在实验室中使用毛细管还存在一些主要缺点。 它们仅提供特定时间瞬间的快照。 抽取样品的那一刻。 实验室测量不能准确地表征实时生产流体的行为。 在8到12个小时内完成测量时,总是有可能遗漏某些东西。 一旦失去了对流程的控制,在精炼流程中恢复到合格的性能可能至少需要10个小时。 精炼厂每次烧毁可烧掉$ 100,000 +至$ 500,000。

使用密度和粘度的单独仪器的缺点

操作员通常使用2种不同的仪器来测量密度和粘度。 使用两种单独的工具存在主要问题:

  • 用于密度和粘度测量的大多数传统仪器需要单独的流体样品进行分析,消耗了大量无法再使用的极有价值的流体样品
  • 在两个单独的仪器中很难达到相同的温度和压力条件,从而导致测量误差
  • 由于空间和安装限制,难以将大型笨重的密度计和粘度计共置
  • 需要在硬件和软件方面进行大量集成工作,以同步测量数据并确保合规性

在炼油厂应用中,生产不合格材料每天可能花费数十万美元,炼油厂越来越依赖实时连续在线测量来扩展传统的离线实验室测试,以确保产品质量。 在线粘度测量常用的技术有:毛细管、振动和振荡活塞。 所有这些都需要对被测流体进行调节,使其在温度、流量和颗粒方面与实验室样品保持一致。 沥青和润滑油的在线粘度控制的投资回报率以天为单位来衡量。 Rheonics扭转谐振器原理是在线粘度计的首选技术,因为它比竞争方法具有固有的精度和可靠性优势。 对于难以满足需求的炼油厂来说,这种差异至关重要。

Rheonics' 炼油工艺质量控制和保证解决方案

自动化在线粘度测量和控制对于控制混合过程中的粘度并确保关键特性完全符合多个批次的要求至关重要,而无需依赖离线测量方法和取样技术。 Rheonics 为配方、加工、放大和测试中的过程控制和优化提供以下解决方案。

粘度和密度计

  1. 一致 粘性 测量: Rheonics和 SRV 是一种范围广泛的在线粘度测量设备,能够实时检测任何工艺流中的粘度变化。
  2. 一致 粘度和密度 测量: Rheonics和 SRD 是一种在线式同时密度和粘度测量仪器。 如果密度测量对您的操作很重要,则SRD是满足您需求的最佳传感器,它具有类似于SRV的操作能力以及精确的密度测量。

集成式交钥匙 质量 颠覆性技术 用于炼油厂

Rheonics 为质量管理提供集成的交钥匙解决方案,其中包括:

  1. 一致 粘性 测量: RheonicsSRV –具有内置流体温度测量功能的多种在线粘度测量设备
  2. Rheonics 进程监视器:高级 预测跟踪控制器 监视和控制过程条件的实时变化
  3. Rheonics 流变脉冲 自动 ding:4级自主系统,确保不影响设定的粘度极限,并自动激活旁通阀或泵以适应性地计量混合成分

SRV 传感器位于串联位置,因此可以连续测量粘度(如果是 SRD,则还测量密度)。 可以配置警报以通知操作员采取必要的行动,或者可以使用 RPTC 完全自动化整个管理流程(Rheonics 预测跟踪控制器)。 在混合生产线中使用 SRV 可提高生产率、利润率并实现监管合规性。 Rheonics 传感器具有紧凑的外形,可实现简单的 OEM 和改造安装。 它们需要零维护或重新配置。 无论安装方式或位置如何,传感器都能提供准确、可重复的结果,无需特殊的腔室、橡胶密封件或机械保护。 SRV 和 SRD 不使用任何消耗品,也不需要重新校准,操作极其简单,从而导致生命周期运行成本极低。

一旦建立了过程环境,通常不需要付出什么努力来维持系统的完整性一致性——操作员可以依赖于严格的控制 Rheonics 炼油厂质量管理解决方案。

炼油厂可以通过以下方式充分利用自动化技术的进步 Rheonics

Rheonics 自动化系统包括超越传统系统的功能,例如嵌入式高级过程控制算法、统计监控oring、智能设备监控oring 和资产健康监控oring。 他们将流程和资产状况数据引入运营和维护,从而实现集成工作流程并提高决策的及时性和准确性的新且有效的方法。

Rheonics' 优势

紧凑的外形,无活动部件,无需维护

RheonicsSRV 和 SRD 的外形尺寸非常小,适合简单的 OEM 和改装安装。 它们可以轻松集成到任何流程中。 它们易于清洁,无需维护或重新配置。 它们占地面积小,可在任何生产线中进行内联安装,从而避免任何额外的空间或适配器需求。

高稳定性,对安装条件不敏感:可以进行任何配置

Rheonics SRV和SRD采用独特的专利同轴谐振器,其中传感器的两端以相反方向扭转,抵消了安装上的反作用扭矩,从而使它们对安装条件和流量完全不敏感。 传感器元件直接位于流体中,没有特殊的外壳或保护笼要求。

Sensor_Pipe_mounting 安装-管道
Sensor_Tank_mounting 安装-坦克

即时准确地读出生产质量–完整的系统概述和预测控制

Rheonics和 流变脉冲 该软件功能强大,直观且易于使用。 可以在集成IPC或外部计算机上监视实时过程流体。 可通过单个仪表板管理遍布工厂的多个传感器。 泵送压力脉动对传感器操作或测量精度无影响。 没有振动的影响。

在线测量,无需旁路

直接在过程流中安装传感器以进行实时粘度(和密度)测量。 无需旁路管线:传感器可以在线浸入; 流速和振动不会影响测量的稳定性和准确性。

Tri-clamp_SRV_安装
流通池

易于安装,无需重新配置/重新校准–零维护/停机时间

万一传感器损坏,请更换传感器,而无需更换或重新编程电子设备。 传感器和电子设备的直接更换,无需任何固件更新或校准更改。 安装方便。 提供标准和定制过程连接,如 NPT、 Tri-Clamp、DIN 11851、法兰、Varinline 和其他卫生连接。 没有特殊的室。 易于拆卸以进行清洁或检查。 SRV 还适用于 DIN11851 和 tri-clamp 连接方便安装和拆卸。 SRV 探头采用气密密封,可进行原位清洁 (CIP),并支持使用 IP69K M12 连接器进行高压清洗。

Rheonics 仪器配有不锈钢探头,并可选择为特殊情况提供保护涂层。

低功耗

正常工作期间消耗的电流小于24 A的0.1V DC电源。

快速响应时间和温度补偿粘度

超快且强大的电子设备与全面的计算模型相结合,使 Rheonics 设备是业内速度最快、用途最广、最准确的设备之一。 SRV 和 SRD 每秒提供实时、准确的粘度(以及 SRD 的密度)测量,并且不受流量变化的影响!

广泛的运营能力

Rheonics' 仪器专为在最具挑战性的条件下进行测量而设计。

SRV 可用于 在线过程粘度计的市场上最广泛的操作范围:

  • 压力范围高达5000 psi
  • 温度范围为-40至200°C
  • 粘度范围:0.5 cP至50,000 cP(及更高)

SRD:单仪器,三功能 –粘度,温度和密度

RheonicsSRD 是一款独特的产品,可替代三种不同的粘度、密度和温度测量仪器。 它消除了同时放置三种不同仪器的困难,并在最恶劣的条件下提供极其准确和可重复的测量。

管理 混纺 更有效地降低成本并提高生产率

将SRV集成到生产线中,并确保多年来的一致性。 SRV不断监测和控制粘度(在SRD情况下为密度),并自适应地激活阀门以计量混合物成分。 使用SRV优化流程,减少停机次数,降低能耗,减少不合规情况并节省材料成本。 最后,它有助于改善底线和改善环境!

卓越的传感器设计和技术

先进的专利电子设备是这些传感器的大脑。 SRV 和 SRD 可采用行业标准过程连接,例如 11851/XNUMX” NPT、DIN XNUMX、法兰和 Tri-clamp 允许操作员用 SRV/SRD 替换生产线中的现有温度传感器,除了使用内置 Pt1000(可用 DIN EN 60751 AA、A、B 级)精确测量温度之外,还提供粘度等非常有价值且可操作的过程流体信息。

满足您需求的电子产品

传感器电子装置既可以在变送器外壳中使用,也可以在小尺寸DIN导轨安装中使用,从而可以轻松集成到生产线和机器内部的设备柜中。

中小企业DRM
中小企业_TRD
探索电子和通讯选项

易于整合

传感器电子设备中实现了多种模拟和数字通信方法,从而使与工业PLC和控制系统的连接变得简单明了。

模拟和数字通讯选项

模拟和数字通讯选项

可选的数字通讯选项

可选的数字通讯选项

符合ATEX和IECEx

雷奥尼克斯 提供通过ATEX和IECEx认证的本质安全传感器,用于危险环境。 这些传感器符合与潜在爆炸性环境中使用的设备和保护系统的设计和构造有关的基本健康和安全要求。

拥有本质安全、防爆认证 Rheonics 还允许对现有传感器进行定制,从而使我们的客户能够避免与识别和测试替代品相关的时间和成本。 可为需要一台至数千台的应用提供定制传感器; 交货时间为数周而不是数月。

Rheonics SRV & SRD 均通过ATEX和IECEx认证。

SRV EX组件01
SRV EX组件01
SRD EX组件01
SRV EX组件01SRD EX组件01

通过ATEX(2014 / 34 / EU)认证

Rheonics经过 ATEX 认证的本质安全传感器符合 ATEX 指令 2014/34/EU,并通过 Ex ia 本质安全认证。 ATEX 指令规定了与健康和安全相关的最低和基本要求,以保护危险环境中的工人。

Rheonics经过 ATEX 认证的传感器在欧洲和国际上得到认可。 所有经过 ATEX 认证的零件均标有“CE”以表明符合要求。

IECEx认证

Rheonics本质安全型传感器已通过国际电工委员会 IECEx 认证,符合爆炸性环境中使用的设备相关标准的认证。

这是一项国际认证,可确保危险区域使用的安全合规性。 Rheonics 传感器经过 Ex i 本质安全认证。

SAP系统集成计划实施

直接在过程流中安装传感器以进行实时粘度和密度测量。 无需旁路管线:传感器可以在线浸入; 流速和振动不会影响测量的稳定性和准确性。 通过对流体进行重复,连续和一致的测试来优化混合性能。

在线质量控制地点

  • 在坦克中
  • 在各种处理容器之间的连接管中

仪器/传感器

SRV 粘度计或 SRD 为了增加密度

Rheonics 仪器选型

Rheonics 设计、制造和销售创新的流体传感和监测oring 系统。 瑞士精密制造, Rheonics' 在线粘度计和密度计具有应用所需的灵敏度以及在恶劣操作环境中生存所需的可靠性。 即使在不利的流动条件下,结果也稳定。 不受压降或流速的影响。 它同样非常适合实验室中的质量控制测量。 无需更改任何组件或参数即可在全范围内进行测量。

建议的应用产品

  • 粘度范围广–监控整个过程
  • 在牛顿和非牛顿流体,单相和多相流体中均可重复测量
  • 密封,所有不锈钢316L润湿部件
  • 内置流体温度测量
  • 紧凑的外形尺寸,易于在现有生产线中安装
  • 易于清洁,无需维护或重新配置
  • 单一仪器,可进行过程密度,粘度和温度测量
  • 在牛顿和非牛顿流体,单相和多相流体中均可重复测量
  • 全金属(316L不锈钢)结构
  • 内置流体温度测量
  • 紧凑的外形尺寸,易于在现有管道中安装
  • 易于清洁,无需维护或重新配置
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