进行多流方法”使用FT-NIR作为基民盟优化

在一个合格的地区泰估计是必需的,这是典型的用推理模型,根据实证过程参数之间的相关性(流量/压力/温度)和和解的沸点(真沸点)曲线名义原油饲料试验。

炼油厂

过程的红外光谱用人与单独加热样品fiber-optic-based配置各个流程流的流动池橱柜,使进行多流,”喂多物业,实时,准确的产品质量数据迅速在一个合适的数据速率基民盟在线优化器。这将使侧斜流分割点和品质的控制,允许更有效的优化单元,至关重要的是防止产量损失高价值产品为低端流由于pump-around控制和可怜的热平衡。

原油蒸馏装置(CDU)

原油蒸馏装置(CDU)可能是最高的吞吐量对整个炼油厂加工单位,一般考虑到可能会有两个,三个,甚至更多的并行原油蒸馏火车,可以预计,基民盟的操作将会收到相当大的注意力方面的先进过程控制(APC),这种期望是正确的。然而,与此同时,基民盟本质上不是单位炼油厂中最受到关注的在线过程分析,直到最近。这个明显的矛盾的原因是什么?

原油蒸馏装置(ADU和VDU) whole-refinery上下文

基民盟的本质是负责这个。转换单元操作在炼油厂下游单位,和他们做化学-烷基化、裂化、加氢处理、改革和异构化——所有涉及重大(倍)分子重组。

没有(故意)化学发生在基民盟——它只是一个分馏塔。因此,基民盟的严格数学模型操作至少可以尝试,和APC的帮助下实现标准技术通过多个控制回路,压力/温度/流量测量和热/质量平衡。地区设置点和一个流质量估计需要作为APC计划的一部分,这是典型的用推理模型,基于实证的物理过程参数之间的相关性(流量/压力/温度),实验室确定产品流的品质,和协调(即纠正)真沸点曲线的名义原油饲料试验。

必须指出的是,这种类型的建模运动是实质性的和模型应用于这些推论技术可能非常复杂,需要成百上千的实验室检查样品。

热量平衡、pump-arounds和分割点在基民盟的操作

基督教民主联盟过程的实时分析流

产量和质量

正确理解的性质原油提要的起点基民盟操作进行了优化。考虑到极高的变量值,美元价格而言,原油,它越来越重要的知道这样经济优化的购买和混合选择。

原油提要通常表现为一个通用的试验(这是典型的领域,而不是特定于任何装运)真沸点曲线。这是典型的APC的主要输入模型——没有它,一个质量的估计,从而可以设置精确的分割点的精度,是无用的。

通常,这个输入往往是既不知道也不估计有足够的确定性。它通常会实现,如果需要更新,通过漫长而昂贵的实验室测试程序,一个复杂的物理蒸馏装置。实际上,这里有很多提供实验室FT-NIR技术,快速和原油分析数据库存在,这使实验室化验使用该技术。

一个结束沸点,中间馏分油冷属性(例如,浊点、闪点)将APC计划最关键的控制参数。此外,真正的在线直接测量所需的大量的属性通过离散,缓慢的物理性质分析是禁止性的资本成本、维护成本和安装成本。

这些传统的分析程序还提供数据周期在延长20 - 80分钟,在强烈的对比APC从推理模型的输入提供估计每隔几分钟。

实时分析原油饲料和Side-Streams使用过程FT-NIR光谱学

过程FT-NIR使用fiber-optic-based配置分别加热样品flow-cells为每个必要的流程流(原油饲料和side-draws),配有适当的调节水去除样本,进行多流,”使快速拥有多家,实时,准确的产品质量数据是美联储在一个合适的数据速率基民盟在线优化器。

考虑到快速变化和动态的原油采购和混合模式,推行严厉的市场经济,结合真沸点和解的疑虑和推理模型的复杂性估计精确预测的一个终端,实时在线分析与过程FT-NIR将是越来越有吸引力和越来越多的实现。

ABB FTPA2000-HP260X多渠道FT-NIR在线分析仪进行多流基督教民主联盟”的优化

案例研究使用FT-NIR基督教民主联盟

本文描述的安装和操作在线过程FT-NIR分析仪系统在欧洲炼油厂真空和原油蒸馏产能约为160000桶(bpcd)日历天,每年约610万吨(吨)。炼油厂在问题的纳尔逊复杂性指数为11.5和广泛的加氢裂化和热功能,它限制深残渣升级能力。因此,正确的基民盟和最佳操作对中间馏分油的有效生产是至关重要的。

项目的目的是提供实时饲料和产品流为原油品质饲料基民盟以及六个破旧side-streams,如重石脑油(HN),轻石脑油(LN),直馏汽油(C₅- c₆),大气轻油(前),重型轻油(HGO)和煤油(煤油)。有一个广泛的不同安排的FT-NIR在线过程,包括萃取多单元使用光导纤维,采掘单细胞,内联使用光导纤维和调查。FT-NIR分析仪,基民盟的不同方面的应用程序可能会聚集在萃取多单元的方法。

首先,这些广泛不同的温度、粘度、密度和样品流,这使它难以实现身体stream-switch流之间的一个或几个细胞,其次,光谱的应用程序的需求。少,重采样的FT-NIR光谱变化迅速与变量样本品质;因此,应用程序在石脑油或汽油本身通常是简单的,从建模的角度来看,相比原油提要或重型轻油应用程序。样本的缺乏控制固有的在线取样光纤探针和潜在的额外失真光谱多单元的采掘采样方法最可靠。

一个ABBFTPA2000-HP260 8路光纤多路复用FT-NIR乐器在这个应用程序中使用的分析器。这个特定的分析器安排的一个好处是,它使分配单独的近红外探测器对个别样本流。时,这是非常有用的一个原油原料流包含在应用程序。完全可用的是原始原油饲料样品的近红外光谱和类似的碳氢化合物光谱长波近红外光谱(4000 - 5000厘米¹带地区)组合。

相反,较短的波长泛音带地区(5500 - 9500厘米¹),很快就会变得不可用,因为原油的光谱吸光度的基线偏移和曲率引起的沥青质微粒和尾巴near-visible地区的光学吸收带。简而言之,而长波NIR原油是透明的,它是黑色的。

结合区域(4000到4800厘米¹白到黑烃产品)FT-NIR光谱。

下面的表显示了纤维和探测器的摘要流分配FT-NIR分析仪使用。

流分配与细胞通路长度、探测器类型和操作范围

流的名字	范围 (cm1)	纤维类型	探测器类型 (所有te冷却)	细胞通路长度 (毫米)	电池温度 (°C)
c5c6	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	25
轻石脑油	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	25
重石脑油	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	25
煤油	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	25
前	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	75年
HGO	5500年到9500年	低哦硅	InGaAs 2.1	2	75年
原油饲料	4000年到4800年	ZrF4	在	0.5	35

每个流包括原油原料流是通过合适的采样调节系统温度控制光纤液体样本传输单元,FT-NIR谱在哪里记录(约1分钟每流数据采集)。

FT-NIR分析器模型仅仅雇佣了软件问题,选择每个测量的专用探测器的通道,因此,不需要拥有选择。

基民盟的示例调节流

在这种类型的应用程序中,每个fiber-optic-coupled示例液体流传输细胞被纳入一个示例调节系统的气流。细胞使大量样本的设计温度控制策略,如独立样本使用热交换器温度控制上游的细胞,细胞如何将换热流体流经身体,或整个单元外壳组装和样品在一个绝缘温控调节系统内阁。

这些方法是有效的,和物理环境的安装将决定选择。

在这个特定的例子中,有一个专门的环境稳定样本流板的房间,这样的简单的上游温度控制是足够了。每个基民盟流将包括不同的样本条件。对大多数人来说,最低温度控制和溢水通过聚结过滤需要移除。任何合并过滤器之前,它是非常重要的,下面的示例流降低的温度的温度测量单元,使所有水在温度下降的解决方案事先被移除。

流单元电路和流细胞都装有低流量警报和流量计量,以及RTD温度探测器集成到胞体和连接通过一个内部Modbus FT-NIR分析仪给积极的保证系统状态。

空调系统和样品流动池面板中,典型的功能块

基民盟的示例调节流

sample-shutoff截止阀(SSOV)保证完整性测量时样品阶段。这SSOV作用于每个测量周期以块流中的样本单元的操作压力下样本系统(止回阀、压力调节器和其他系统细节图中没有显示)。

SSOV操作的帮助下完成一个air-actuator,其电磁阀的控制下分析仪通过内部ABB PLC模块。在实践中,基于物理空间用于安装和环境的环境温度控制(控制在这种情况下),两个柜的功能示意图可以集成在一个面板和网站照片所示。

两个加热样品流- HGO和前一个额外的内阁圈地主动加热和温度控制,由FT-NIR分析器执行控制器,给出了为每一个面板。

开发示例流细胞本身有两个主要设计目标——首先,易用性和可维护性,其次,光谱可转让性和等价的数据相比传统实验室FT-NIR分析仪样品传输单元。大部分的样品石英光纤流单元设计采用短焦距镜头,结合fast-diverging光退出纤维,与细胞体积小流。

样本训练和样本流动池面板fastloop过滤器、热交换器,聚结器。

这带来了两个问题。首先,快速折射光学产生色差,扭曲了近红外光谱和防止实现第二个设计目标,其次,光导纤维和细胞的紧耦合意味着任何维护操作将迫使的光纤连接。这两个问题都是由目前的电池设计,避免使用反射耦合(防止光谱失真的离轴抛物面镜)以及大型分离样本流细胞块,可以很容易地删除和维护而不造成任何干扰光纤安排。

光纤示例流细胞(细节)

相反,原油原料流的样本条件要求更大,和进一步比简单的除水和温度控制。通常情况下,这种原油中涉及到的各个阶段饲料样品调节系统必须包括一个双阶段可切换的back-flushable样本fastloop系统轻油反冲过滤器再生,样本de-salter起飞后,和换热电路调节原油饲料样品的温度之前所需的聚结过滤去除游离水。整体标定建模发展战略也是一个主要的考虑因素。

目前项目的一个重要方面是所有校准模型开发通过兼容实验室FT-NIR分析仪,和过程样本捕获在一个长时间的基民盟操作。这也包括原油饲料样品。这种方法提供了许多优势,项目启动时间减少候选模型已经用于确证,和模型开发过程是长期在一段时间内,捕捉一系列代表原油板岩以及基督教民主联盟的动态操作。然而,这个方法确实暗示应该小心调和在线过程的等效样本在流程FT-NIR分析仪并捕获和等效实验室FT-NIR分析仪。

结果与讨论

所示是整个组467校准样品六个基民盟破旧流。这里,每个类(相当于流类型)是彩色的。

综合数据集所有基民盟破旧流samples-recorded 8厘米¹分辨率和路径长2毫米。

校准模型为所有流的帮助下创建标准的偏最小二乘(PLS)方法通过标准商业软件包(Infometrix旋转,西雅图,美国)。使用前校准,所有光谱数据受到简单的光谱数据预处理过程,限制在一个固定的点基线偏移量和一个面积归一化。没有其他程序,例如,乘法散射校正或正交投影,或要求使用。

因子分析(PCA)的情节显示不同的破旧的分离流的建模空间。

流属性校准模型数据(纲要)

流	财产	单位	模型精度*	模型范围	数量的样品	许多因素
C5C6	D5%卷。	°C	0.2	38对43	76年	6
	D95%卷。	°C	0.5	65年到72年	76年	3
	出口押汇	°C	1.3	66年到78年	75年	3
	IBP	°C	0.6	30 - 38	76年	5
轻石脑油	D5%卷	°C	0.8	75年到85年	72年	5
	D95%卷	°C	1.1	120年到150年	68年	6
	出口押汇	°C	2.5	135年到170年	60	6
	IBP	°C	1.4	60——75	66年	6
	密度	g / l	0.5	716年到728年	69年	6
重石脑油	D5%卷。	°C	1.3	108年——120年	80年	3
	D95%卷。	°C	1.5	160年到180年	78年	6
	出口押汇	°C	2.2	168年到186年	74年	7
	IBP	°C	1.6	96年到114年	72年	3
煤油	D5%卷。	°C	0.6	175年到200年	74年	5
	D95%卷。	°C	1.2	220年到255年	74年	6
	出口押汇	°C	1.5	235年到260年	66年	6
	IBP	°C	1.8	160年到185年	70年	4
	闪点	°C	1.7	45到70	73年	6
前	D5%卷。	°C	1.8	240年到255年	73年	4
	E250	卷%	0.6	4到10	70年	5
	E350	卷%	1.1	82年到97年	69年	6
	出口押汇	°C	2.4	355年到372年	76年	6
	IBP	°C	3.6	200年到215年	68年	7
	闪点	°C	1.8	70年到82年	76年	5
	浊点	°C	1.0	4 + 4	75年	6
HGO	E350	卷%	0.4	1.5到6.5	43	6
	闪点	°C	2.3	196年到208年	48	3
	密度	g / l	0.4	892年到906年	78年	4
	粘度	中科	0.5	18岁到35岁	70年	5

* SECV 1σ

例子标定块的基民盟破旧流

在这里,这将是适合对这些数据作几句话。首先,必须指出之间的光谱差异数据对于任何一个一个流很低——即使是轻流,但越来越重的情况下削减。高分子量组件少利用近红外光谱吸光度;这个地方非常高溢价光谱测量的稳定性和分析之间的等价性,从而使FT-NIR作为唯一的近红外光谱技术能够可靠地实现稳定校准基民盟的应用程序。

有限的数据的一个额外的因素区别是典型的基督教民主联盟操作——一个流的品质差别并不是太多,这地方重视(低)测量噪声以达到成功的校准模型。对于这些数据集,报道校准模型精度符合或接近ASTM标准实验室的再现性(R)技术用于生产的参考数据。

总的来说,网络的预测性能FT-NIR分析仪相比,产生的验证数据标准的技术是由:

ASTM (R) > RMSEP > ASTM(右)

地点:

ASTM (R) =再现性/ ASTM实验室参考方法的准确性
ASTM (r) =重复性/精度的方法
RMSEP =均方根标准FT-NIR分析仪校准模型的预测误差与标准的实验室方法

这种说法有一些解释。correlation-based技术校准数据集(例如,请使用网站技术实验室引用属性数据和FT-NIR光谱),和应该建立在一个时间周期变化样本质量,最大化跨越尽可能意想不到的变化过程,以及原料的季节性或其他周期性的区别。这意味着ASTM (r) -短期,单焊工重复性的实验室技术)——将低估了lab-origin错误的数据集。

实际上,服务或维护干预可能发生在实验室标准设备校准数据集的时间积累。app亚博体育然而,ASTM (R) -完整的实验室内部,multi-analyzer再现性的实验室技术)——可能高估了当地lab-origin错误注入校准数据集的样本属性引用值。因此,可能的结果请/ FT-NIR校准运动,对校正模型的准确性,位于这两个之间。

在线FT-NIR分析仪结果和过程控制的数据

先进的在线过程FT-NIR分析仪分析时间每流低于一分钟每流时,在当前情况下,操作快速TE-cooled近红外探测器,基于软件的选择探测器通道(没有任何机电选择需要解决时间延迟)和快速扫描时间可能操作在1^圣泛音区域(64的分辨率扫描8厘米¹)。数据实际上是报DCS通过Modbus RTU(或TCP / IP)协议与更新所有六个破旧的流每3分钟。

这个数据速率实际上略快于预期或所需的任何APC优化器,因此长期数据,移动平均线在一组数据点是绰绰有余。

下面是一些实例从网上获得的实时趋势FT-NIR分析仪数据:

蒸发百分比在250和350°C绘制光点轻油(LGO)。

重型轻油(HGO)进化百分比在350°C / 18个小时vs细胞温度稳定在同一时期。

如此重要的测量系统,在实现一个良好的投资回报,因为它使大大增强LGO / HGO切割点控制和避免损失的高价值产品残留物。下面的表显示了观测精度在线FT-NIR分析仪(重复性)/属性/流

在线FT-NIR分析仪可重复性/流/属性

流	财产
C5C6	IBP (°C)	5卷% (°C)	95卷% (°C)	出口押汇(°C)
	0.15	0.23	0.06	0.12
LN	IBP (°C)	5卷% (°C)	95卷% (°C)	出口押汇(°C)
	0.11	0.15	0.42	0.48
接下来的	IBP (°C)	5卷% (°C)	95卷% (°C)	出口押汇(°C)
	0.34	0.21	0.15	0.33
煤油	闪点(°C)	IBP (°C)	5卷% (°C)	95卷% (°C)	出口押汇(°C)
	0.77	0.46	0.42	0.89	0.74
前	闪点(°C)	浊点(°C)	IBP (°C)	5卷% (°C)	E250(卷%)	E350(卷%)	出口押汇(°C)
	1.10	0.62	0.38	0.55	0.16	0.62	0.91
HGO	闪点(°C)	比重(公斤/米3)	E350(卷%)	粘度(毫米2/秒)
	1.16	0.22	0.01	0.53

结论

上述数据显示,当时采取的措施的实际实现一个项目委员会拥有多家,multi-stream、在线FT-NIR分析仪基民盟的过程控制操作。操作所需的光谱范围、光纤类型探测器类型和要求的液体样本流细胞和调节已被详细讨论。

请校准模型的性能分析中通过光谱方法等效实验室FT-NIR分析仪开发离线,限制光谱差异的特点基民盟破旧流是指出,这个要求地方FT-NIR分析仪的精密度和重现性被认为是。

结果表明FT-NIR分析仪能够提供实时拥有多家数据在一个适当的时间和适当的可重复性,使操作简单的基民盟先进过程控制优化。

引用

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