国产振动插入式在线粘度分析仪在润滑油酮苯脱蜡装置中的应用

刘衍攀 郭望明 罗海涛

（1中国石化济南分公司润滑油车间，济南250101；2武汉华天通力科技有限公司，武汉430223）

1 概述

随着石化行业炼油化工工艺及自控技术的高速发展，生产过程人员逐渐不满足于从传统的实验室获取的不连续的离线粘度参数来控制产品质量的方式，而更期望应用安装于生产工艺现场，能够连续为工艺操作室提供粘度参数的在线粘度分析仪，使生产过程能够得到更有效地控制，产生更大的经济效益。

济南分公司重质基础油光亮油基地采用“浅度糠醛精制－高压加氢处理／精制－酮苯脱蜡脱油”技术路线，生产市场上紧缺的HVIⅡ150BS光亮油（粘度指数95以上）、HVIⅡ6和HVIⅡ10高粘度基础油。润滑油车间酮苯脱蜡装置馏出口脱蜡油的粘度是考核该装置油品质量的一项重要指标，由于该原料油是从常减压装置不同的侧线经过糠醛精制、加氢改质，因此，各种原料的脱蜡油的粘度指标各不相同，其分布情况如表1所示。物料：酮苯脱蜡油，温度：60～100℃，密度：0.85～0.9g／cm3，100℃运动粘度：2.5～34mm2／s。

表1 6种物料性质表 （温度 ℃：60～100）

从表1中我们可以看出，6种物料的粘度指标各不相同，且差别较大。

在实际工艺操作过程中，酮苯脱蜡装置馏出口油品经常是在上述6种不同性质的油中进行切换，为了准确把握产品脱蜡油的切换过程，使酮苯脱蜡装置及下道工序的工艺操作能够在切换中保持平稳，需要在每次切换过程中及时准确知道各种脱蜡油产品的粘度数据。以便有针对性地及时调整相关的工艺参数，保证装置馏出口产品的质量，增加效益。

2 分析仪及系统方案特点

为了使所用脱蜡油粘度在线分析仪能够长周期、稳定、准确和可靠地在酮苯脱蜡装置现场运行，中国石化济南分公司相关部门（技术处、机动处、工艺生产车间和仪表车间等）的技术人员对此作了大量的调研、考察和技术交流等工作，最终选择了“IVA－2型振动插入式智能在线粘度分析仪”，并于2012年10月在酮苯脱蜡装置现场投入应用。目前，该粘度分析仪已在现场安装投用一年，从实际现场所获取的运行数据及记录曲线表明，分析数据准确性满足技术要求，跟踪响应及时，使用效果超过预期。

2.1 分析原理

IVA－2振动式在线粘度分析仪基于扭转振荡原理，利用粘性流体物质分子间剪切力的变化特性，直接从工艺现场流体管线中快速获取粘度数据，其测量过程为：通过一只特制的一端固定的振动金属杆部件，金属杆的另一端即传感器与被测介质接触，金属杆的特定部位设置一电磁激励振荡源和一电磁感应部件，在激励源的作用下，其金属杆沿其轴向方向按特定频率进行振荡，当被测流体在金属杆端部传感器表面流动时，具有一定振荡频率和幅值的端部传感器表面会剪切被测流体介质，其剪切力的大小会随被测介质粘性值大小的变化而产生变化，通过电磁感应部件获取其变化，再通过特定的算法，即可精确地得到被测介质的粘度值。此外，根据被测介质粘性范围的不同，设计不同尺寸和几何形状的振动体，可使该分析仪能够适应不同粘度范围的被测介质，具有在非常宽的粘度范围进行测量工作的特点。由于没有可动部件，其实际应用的可靠性是一般毛细管等方式工作的粘度分析仪无法比拟的。

2.2 主要技术特点

（1）采用特制的振动式一体化不锈钢检测器直接插入被测工艺管道，检测液体粘度，无需恒温系统，无活动连接部件、体积小、安装方便。

（2）采用高性能西门子PLC实时处理被测油品的粘温特性，所测粘度在要求的范围内不受被测管道油品温度、压力、流量变化的影响，检测结果与GB／T 10247－2008相对应。

（3）分析仪操作面板设有液晶显示器和操作按键，可随时在现场对分析仪相关参数进行设置和修改，并提供4～20mA.DC或RS485（modbus协议）输出信号。

（4）防爆等级符合国家标准，适应现场环境要求。

（5）产品性能稳定可靠，实现了长周期安全运行，无需人工日常维护。

2.3 主要技术参数

粘度检测范围：2～200000mm2／S（石化企业 典型：2～200mm2／S）

温度检测范围：－40～280℃，（典型：0～200℃，分辨率±0.1℃）

压力：典型0～5MPa，可根据用户要求进行扩展

重复性：±0.2%

输出 方式：电流 （4～20 mA.DC ）；RS485／MODBUS协议

材质：316L不锈钢，可根据用户要求选择其它材质不锈钢。

3 现场实施方案

图1～图3是IVA－2型粘度在线分析仪济南分公司酮苯脱蜡现场实际安装和工艺流程。

图1 工艺安装示意图

图2 济南炼化酮苯脱蜡装置粘度安装位置

图3 工艺流程

4 人工化验分析与在线分析仪数据对比分析

为了考核在线粘度分析仪的分析数据的准确性，我们收集了2012年1月30日至3月7日时间段的人工化验和在线分析数据，并做统计对比分析，表2为统计对比的数据表，图4为记录曲线。

在济南分公司酮苯脱蜡装置馏出口脱蜡油的应用对比中，通过上述对比数据和运行期间的观测记录情况，分析仪工作稳定、测量数据准确、日常几乎免去维护，获得工艺使用人员高度评价。此后，该公司又在新建的30万吨高压润滑油加氢装置含蜡油产品线上再度安装投用多套此种在线粘度分析仪，分别用于此装置多个馏出口线的轻质润滑油、中质润滑油和重质润滑油含蜡油产品粘度的在线检测，以便更有利于装置工艺参数的调整，更好地保证和提高馏出口润滑油的产品质量，提高经济效益。

表2 统计对比的数据表

图4 记录曲线

5 效益分析

正常情况下，酮苯脱蜡装置脱蜡油产品是根据粘度的不同，分别出厂送到润滑油公司不同的成品储油罐。而实际工艺操作过程中，脱蜡油产品经常是在6种不同粘度性质的油品中进行切换，而切换过程油品从一种粘度性质过度到另外一种粘度性质时，过渡产品由于油品粘度性质的不确定性和不稳定性，既不是前一种粘度的产品，又不能作为后一种粘度的产品，不能作为合格产品，只能作为过渡产品降价让步出售。

因此，实际操作过程是一旦切换开始，把管道中的油品打入到中间罐，待其油品粘度性质从一种性质稳定到另外一种性质之后，再切换到要求的成品储油罐。在投用粘度在线分析仪之前，判别切换过程是否完成，是基于对切换时不断的人工取样进行粘度化验分析来确定，而人工化验从采样到完成整个分析过程需要一定的时间，而且要进行多次人工化验分析才能够判断切换是否达到稳定，因此，实际情况往往是切换过程早已经结束了而人工化验数据还没有出来，此时，为了确保产品合格，工艺操作人员又不敢轻率切换到下一种油品的合格罐，而是等人工化验数据出来后在进行切换操作，因此，往往2～3个小时的切换过程被延长到4～5小时，从而把已经粘度合格的成品油打入了中间罐作为过渡产品，造成很大的效益损失。

自安装投用粘度在线分析仪之后，操作人员就可根据DCS计算机上显示的粘度数据趋势曲线（图5、图6），一旦粘度数据大幅变化立即将产品改到过滤产品罐，油品粘度过渡到另一种油品粘度并稳定后，立即将油品切换至另一种成品罐，从而，使切换过程时间大大压缩，有效减少了过渡产品量。初步估算投用在线粘度仪后，每次换料可减少过渡产品20吨，过渡产品和其它合格产品差价按500元／吨计算，每次换料可增效1万元，每月平均换料4次，每年可增效48万元。

图5 HVIⅡ6产品切换至HVIⅡ10产品的换料过程

图6 HVIⅡ10产品切换至HVIⅡ6产品的换料过程

［1］通力分析自控技术有限公司《在线粘度分析仪说明书》.