蘇豪育 許英杰 李大東 邱 穎 李 陽(yáng) 曹 凌

中國(guó)石油管道西安輸油氣分公司 （陜西 西安 710018）

由于成品油管道順序輸送的特點(diǎn)，混油的產(chǎn)生是不可避免的，諸如汽柴油界面切割產(chǎn)生的混油段，設(shè)備清洗維護(hù)產(chǎn)生的落地油等。此外，還可能因?yàn)榻缑姹O(jiān)測(cè)儀表或其他設(shè)備出現(xiàn)故障導(dǎo)致混油切割失敗而出現(xiàn)大批量的混油。其中，有大部分不合格油品非常接近合格，重新煉化分離顯然不是最好的選擇，通過(guò)摻混很經(jīng)濟(jì)地來(lái)處理此類(lèi)混油已被證明是個(gè)很好的選擇。為此，在建立大量的實(shí)際摻混作業(yè)的基礎(chǔ)上,通過(guò)不斷摸索總結(jié),建立了比較恰當(dāng)?shù)臄?shù)學(xué)模型，借助計(jì)算機(jī)軟件，對(duì)摻混后重要指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)，探討其參數(shù)變化規(guī)律，以期能夠高效、安全地處理混油。

1 柴油的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)

我國(guó)最新的柴油標(biāo)準(zhǔn)為強(qiáng)制性國(guó)標(biāo)GB 252《普通柴油》和推薦性國(guó)標(biāo)GB/T 19147《車(chē)用柴油》。GB/T 19147的質(zhì)量項(xiàng)目包括氧化安定性、硫含量、10%蒸余物殘?zhí)?、灰分、銅片腐蝕、水分、機(jī)械雜質(zhì)、潤(rùn)滑性、運(yùn)動(dòng)黏度、凝點(diǎn)、冷凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、著火性、餾程及密度等。隨著對(duì)產(chǎn)品品質(zhì)要求的煉化工藝水平的提高，上述質(zhì)量指標(biāo)還可能進(jìn)一步調(diào)整，對(duì)于-20號(hào)柴油的閃點(diǎn)，普通柴油（即國(guó)Ⅱ）要求是不低于55℃，而車(chē)用柴油（即國(guó)Ⅲ)則要求不低于50℃[1-5]。

隨著油品質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)的改變，借助油品質(zhì)量潛力摻混的比例也應(yīng)該做適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，尤其要確定新標(biāo)準(zhǔn)中因混油易于引起變化的質(zhì)量項(xiàng)目指標(biāo)與摻混比例的關(guān)系，以保證被摻混油品的各項(xiàng)指標(biāo)滿(mǎn)足新標(biāo)準(zhǔn)要求。

2 不合格油品產(chǎn)生的原因

根據(jù)近年來(lái)的情況，不合格油品的產(chǎn)生主要有以下幾種原因：

2.1 設(shè)備故障

2.1.1 界面監(jiān)測(cè)設(shè)備故障

密度分析撬座或光學(xué)界面監(jiān)測(cè)儀等油品界面監(jiān)測(cè)設(shè)備工作異常，未能準(zhǔn)確對(duì)來(lái)油管線汽柴油界面進(jìn)行混油切割，造成油品不合格。

2.1.2 閥門(mén)內(nèi)漏

油品切換閥或儲(chǔ)油罐進(jìn)出罐閥門(mén)內(nèi)漏，導(dǎo)致汽柴油罐之間油品互竄，造成油品不合格。

2.2 設(shè)計(jì)缺陷

由于轉(zhuǎn)輸泵入口閥門(mén)開(kāi)關(guān)時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，導(dǎo)致切換外輸油品時(shí)汽柴油罐竄油，造成油品不合格。

2.3 施工失誤

施工過(guò)程中未完全按設(shè)計(jì)要求進(jìn)行，例如某些裝置的回注管線和閥組區(qū)匯管接反，就會(huì)造成大量的油品不合格。

2.4 銷(xiāo)售方調(diào)整收油標(biāo)準(zhǔn)

通常，汽柴油批次切割方法是：1%～99%的混油切入混油罐，包含有99%的后行油品切入純油罐。由于含有1%的前行油品，所以切入純油罐的油品尚不能完全滿(mǎn)足合格油品要求，隨著后行純油比例的不斷提高、接近100%，達(dá)到合格油品標(biāo)準(zhǔn)。由于純油頭和純油尾均切入純油罐，且柴油閃點(diǎn)指標(biāo)很敏感，導(dǎo)致柴油罐油品質(zhì)量潛力較低，一旦銷(xiāo)售方提高收油標(biāo)準(zhǔn)或批次切割標(biāo)準(zhǔn)稍有降低，就會(huì)造成柴油罐油品不合格。

3 合格柴油中摻入汽油或低閃點(diǎn)不合格柴油后的變化規(guī)律

3.1 允許摻入汽油的最大濃度

實(shí)驗(yàn)表明，當(dāng)0號(hào)柴油中摻入不超過(guò)0.4%的93號(hào)汽油時(shí)，除了閃點(diǎn)值會(huì)明顯低于標(biāo)準(zhǔn)外，其他值均合格。所以當(dāng)0號(hào)柴油中不慎摻入少量93號(hào)汽油形成混油時(shí)，將少量此類(lèi)不合格油品與高閃點(diǎn)的合格柴油相摻混，著重關(guān)注其摻混后閃點(diǎn)值的變化規(guī)律，就基本能清楚摻混后油品是否合格。

通過(guò)大量的摻混作業(yè)發(fā)現(xiàn)，當(dāng)純凈柴油中加入汽油后，柴油的閃點(diǎn)指標(biāo)在一定范圍內(nèi)有規(guī)律性地快速下降。

柴油中允許摻入汽油的最大濃度（Kmax）建議參照以下公式[6]：

式中 T10—汽油的10%溜出溫度，℃；

Tmin—柴油的最低允許閃點(diǎn)，℃；

T—柴油的實(shí)際閃點(diǎn)，℃。

實(shí)驗(yàn)采用93號(hào)汽油的10%溜出溫度為61.5℃,0號(hào)柴油的實(shí)際閃點(diǎn)為70℃，按照GB 261標(biāo)準(zhǔn)要求，0號(hào)柴油閃點(diǎn)不低于55℃，經(jīng)核算得到最大允許摻混量為0.473%，與實(shí)際情況十分相符。

3.2 閃點(diǎn)的下降規(guī)律

當(dāng)純柴油中，按一定比例摻入汽油，其閃點(diǎn)的下降規(guī)律推薦使用以下公式[6]：

式中 Ts—混油的閃點(diǎn)，℃；

Tso—純柴油的閃點(diǎn)，℃；

Cq—混油中汽油的體積濃度，kg/m3;

k—與純柴油閃點(diǎn)相關(guān)的系數(shù)，一般取9.988。

3.3 柴油混合后的閃點(diǎn)變化規(guī)律

當(dāng)已知閃點(diǎn)的2種柴油 （包括閃點(diǎn)較低的不合格油品）混合后，最終油品的閃點(diǎn)符合以下規(guī)律。

式中 Tx—2種油品混合后的閃點(diǎn)，℃；

V1—油品 1 的體積，m3；

V2—油品 2 的體積，m3；

T1—A油品的閃點(diǎn)，℃；

T2—B油品的閃點(diǎn)，℃。

表1是實(shí)際摻混作業(yè)的記錄，通過(guò)將實(shí)際摻混后閃點(diǎn)實(shí)測(cè)值與理論計(jì)算閃點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比發(fā)現(xiàn)，結(jié)果十分吻合，平均誤差未超過(guò)1℃。

4 實(shí)際摻混舉例

表1 混油摻混記錄

因摻混過(guò)程中，除須考慮要摻入的混油閃點(diǎn)外，還需考慮摻入罐罐底油及來(lái)油閃點(diǎn)，不僅僅是2種油品的摻混，所以實(shí)際的摻混作業(yè)應(yīng)參考以下實(shí)例。

現(xiàn)某油庫(kù)中7號(hào)罐為3×104m3柴油罐，存有閃點(diǎn)為35℃的混油（因少量汽油混入柴油罐所致），按計(jì)劃2天后將有4×104m3閃點(diǎn)為68℃的0號(hào)柴油進(jìn)庫(kù)，現(xiàn)準(zhǔn)備擇機(jī)處理7號(hào)罐不合格油品，為保證摻混后柴油閃點(diǎn)不低于59℃（為保證作業(yè)安全，應(yīng)留有一定余量，切勿緊卡55℃臨界值），若計(jì)劃來(lái)油先進(jìn)罐容3×104m3的9號(hào)柴油罐，對(duì)此，可做如下?lián)交旆桨浮?/p>

首先測(cè)取9號(hào)罐罐位為2.5m，合計(jì)4 162m3，閃點(diǎn)為58℃。通過(guò)查表計(jì)算9號(hào)罐可接收24 642m3，若不進(jìn)行摻混，9號(hào)罐收油至滿(mǎn)罐后的閃點(diǎn)按公式（3）計(jì)算為66.5℃，說(shuō)明9號(hào)罐具有良好的摻混潛力。

為保證9號(hào)罐最終閃點(diǎn)不低于59℃，繼續(xù)利用公式（3）通過(guò)賦值的方式計(jì)算可得知，9號(hào)罐接收24 642m3閃點(diǎn)不低于59.2℃的柴油即可滿(mǎn)足條件，而這樣的油品可以由7號(hào)罐35℃的混油和即將接收的68℃的高閃點(diǎn)柴油混合得到。

對(duì)此可以假定允許摻入7號(hào)罐35℃的混油Xm3，那么還能接收68℃的高閃點(diǎn)柴油即（24 642-X）m3，又已知這24 642m3的油品閃點(diǎn)為59.2℃，將數(shù)據(jù)代入公式（3），構(gòu)成一個(gè)簡(jiǎn)單方程，解之得X=5 170m3。

為達(dá)到上述摻混效果，實(shí)際過(guò)程中可采取以下2種摻混方式：

（1）靜壓壓油，就是指利用罐位差所產(chǎn)生的靜壓，將7號(hào)罐的油品壓入9號(hào)罐中去，這種情況只能在7號(hào)罐的罐位高于9號(hào)罐罐位的情況下操作，而且在實(shí)際過(guò)程中，為避免壓油速度過(guò)快導(dǎo)致罐內(nèi)浮盤(pán)上漲或下降過(guò)快，最好選用管徑較細(xì)的管線來(lái)壓油，通過(guò)手動(dòng)控制細(xì)管線上的閥門(mén)來(lái)啟停壓油流程和控制壓油速度，精確控制，做到要壓多少就可以壓到多少，可控性好，不多壓也不少壓。

（2）利用倒罐泵，這種方法通常不受罐位的限制，效率高。在0號(hào)柴油不外輸?shù)那闆r下就可能具備條件啟動(dòng)倒罐流程進(jìn)行摻混作業(yè)，缺點(diǎn)就是摻混的量沒(méi)法像壓油可以做到很精細(xì)。

5 摻混過(guò)程中的注意事項(xiàng)

（1）摻混前的閃點(diǎn)等參數(shù)一定要做到最新、最準(zhǔn)，特別是要摻入的混油，摻混前一定要及時(shí)化驗(yàn)待摻入部分油品的閃點(diǎn)，因?yàn)閷?shí)際作業(yè)中發(fā)現(xiàn)低閃點(diǎn)的混油偶爾存在著明顯的分層情況，上層、中層及下層的閃點(diǎn)有著明顯的差異。

（2）利用倒罐泵，缺點(diǎn)就是摻混的量不能像壓油可以做到很精細(xì)，那么在實(shí)際的摻混過(guò)程中，就要采取“少量多次”的原則。因?yàn)樯婕暗揭獑⒈?，摻混過(guò)程中涉及的管路可能就會(huì)稍微多一下，這些管道的管存油品質(zhì)量情況一定要分析到位。

6 預(yù)防措施

為了預(yù)防不合格油品事件，主要采取了以下幾項(xiàng)措施：

（1）查找運(yùn)行管理上存在的不足，舉一反三，提高質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)意識(shí)，杜絕不合格油品事件的發(fā)生。

（2）加強(qiáng)罐位等運(yùn)行參數(shù)分析，摸索罐位變化和溫度變化之間關(guān)系，加強(qiáng)基礎(chǔ)研究。

（3）更換故障油品界面監(jiān)測(cè)設(shè)備和內(nèi)漏閥門(mén)。

（4）從源頭掌握罐區(qū)油品質(zhì)量情況，每次切換外輸批次前確認(rèn)油品合格，在停輸期間，關(guān)閉所有油品切換閥。

（5）樹(shù)立油品質(zhì)量控制的“紅線意識(shí)”，交流總結(jié)混油切割控制方面的經(jīng)驗(yàn)和做法，對(duì)發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題和存在的不足進(jìn)行深入的分析，從密度計(jì)設(shè)置、油品物性、切割比例等方面總結(jié)混油切割的經(jīng)驗(yàn)和技巧。

[1]趙曉剛.成品油管道混油量計(jì)算方法及減少混油量措施探討[J].當(dāng)代化工,2012,41(3):328-330.

[2]郭祎,張道全,劉鵬，等.西部成品油管道末站混油切割改進(jìn)措施[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2011,30(7):520-522.

[3]李會(huì)朵,梁靜華,朱峰,等.成品油混油摻混實(shí)驗(yàn)與臨界摻混比例計(jì)算[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2011,30(3):180-182.

[4]朱峰,梁靜華,李會(huì)朵,等.成品油混油切割與摻混試驗(yàn)[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2011,30(5):364-368.

[5]張連生.成品油順序輸送混油處理方法[J].油氣儲(chǔ)運(yùn),2001,20(3）:15-18.

[6]李晶,李欣,富軍，等.成品油順序輸送中混油情況分析及摻混方案的制定[J].控制與測(cè)量,1998(4):37-39.