姜美玲

(上海中珏石油化工工程有限公司，上海 201108)

国内汽油调和组分中催化裂化(FCC)汽油占75%，其硫含量占汽油调和组分硫含量的90%～99%[1]。近年来汽车使用量成倍增加，汽车尾气污染越发严重，国家对汽车尾气排放提出严格的要求，对车用汽油实施更高的标准。面对严峻的环境形势，环保压力日益增大，生产低硫和超低硫汽油的任务越来越紧迫。加氢是生产出清洁燃料油的主要方式。该厂引进法国Axens公司Prime-G+技术对催化裂化汽油进行加氢精制，得到低硫精制汽油。

1 工艺流程简述

Prime-G+是采用固定床双催化剂的加氢脱硫技术，工艺流程主要包括：全馏分选择性加氢(SHU)及分馏，重汽油选择性加氢脱硫(HDS)[2]。选择性加氢部分主要进行二烯烃加氢、硫醇和轻硫化物转变成重硫化物、烯烃异构化等反应[3]。反应产物在汽油分馏塔中被切割为轻、重两个组分，使重质硫切割到重汽油中。加氢脱硫部分，重汽油在高选择性加氢脱硫催化剂作用下脱除硫的同时，尽可能减少烯烃加氢饱和避免辛烷值损失。轻汽油与加氢脱硫后的重汽油混合作为低硫精制汽油至罐区。

在汽油分馏塔轻汽油抽出管线设置在线总硫分析仪，参与轻汽油产品抽出控制，优化汽油分馏塔的分馏切割点。在重汽油产品管线设置在线总硫分析仪监测重汽油中总硫含量。

2 在线总硫分析仪的检测原理

总硫分析是测量液体或气体样品中无机硫和有机硫含量的仪器。目前在线总硫分析的方法前有能量和波长X射线荧光法、醋酸铅纸带比色法、化学发光法、气相色谱-火焰光度法和紫外荧光法几种[4]。紫外荧法由于精确度高、有较高的稳定性和可靠性，抗干扰能力强几乎不受其他物质干扰对气体液体都适用而被广泛应用。

2.1 紫外荧光法检测原理

紫外荧光法总硫分析仪的检测方法是基于对含有硫的多种化合物氧化裂化反应后产生的SO2浓度的精确测量。待测样品进入氧化裂解炉，在氧气充足的高温工况下发生氧化裂化反应，生成CO2、SO2、少量水蒸气等组分，经干燥器除去其中的水蒸气后进入紫外荧光检测器进行检测。SO2在波长190～230nm中心波长214nm的紫外光源照射下生成激发态SO2，激发态SO2不稳定，会很快衰变到基态并释放能量辐射出240～420nm波长的荧光，经过滤波片滤掉其他波长光波只保留SO2辐射荧光，样品氧化裂化生成的SO2含量与辐射荧光成正比，而SO2浓度又与总硫浓度一致[5]，所以SO2辐射荧光与总硫浓度成正比。SO2辐射荧光经过光电倍增管和电路进行信号处理得到总硫含量。

2.2 在线总硫分析系统

在线总硫分析系统主要由采样和预处理系统、在线总硫分析仪、样品回收系统及分析柜或分析小屋组成。样品经采样、预处理后进入分析仪进行检测，以本装置轻汽油总硫含量检测为例，简述在线总硫分析系统工作流程，分析仪采用赛默飞世尔 SOLA II 在线总硫分析仪。

2.2.1 采样和预处理

防止管垢和其他沉积在工艺管壁上颗粒进入分析仪，采样探头应插入轻汽油管线0.3倍～0.5倍管道公称通径处进行取样。然后轻汽油通过316SS管线传输到分析小屋附近，经过冗余的直通式自清洗过滤器(粗过滤：15μm)初步过滤后进入预处理箱。

预处理系统由系统分析仪厂家集成在预处理箱内，安装在分析小屋侧面。在预处理箱入口设置开关球阀，便于总硫分析仪维护时切断轻汽油进样。轻汽油样品进入预处理系统后，一路样品经过自清洗膜式过滤器(F，10μm)、中间过滤器(TF，2μm)，然后经过减压阀减压后进入精细过滤器(F，0.5μm)，经过三级过滤后进入总硫分析仪进样阀。另一路通过流量检测后经快速回路返回轻汽油管线低压返样点。在预处理部分经过三级过滤保证进入分析仪的轻汽油样品颗粒减小到0.5μm以内。所有管线在安装前都要经过多次清洗去除油污，然后用洁净的仪表风吹干。

2.2.2 总硫检测

总硫分析仪安装在分析小屋内，分析小屋由分析仪厂家根据相关标准规范集成。

SOLA II总硫分析仪组成主要由进样阀、混合室、裂解炉、干燥器、脉冲紫外荧光检测器等组成，图1为SOLA II典型功能图。初次使用SOLA II总硫分析仪时需要对分析仪进行初始设置，设置完成后打开进样阀，自预处理来轻汽油样品通过由载气驱动的进样阀周期性的、精确的输送到分析仪，经过加热汽化并与空气完全混合后进入裂解炉，在高温下燃烧转换成CO2、SO2和少量水蒸气，经过干燥后进入脉冲式紫外荧光检测器进行检测。脉冲式紫外荧光检测器是总硫分析仪的核心部件，它是集检测和数据处理一体的整体集成的独立部件，同时还包含一个软件程序和用户操作界面，主要对脉冲紫外光源及其相关系统和裂解炉温度进行控制，对光电倍增管输出信号进行处理。

图1 SOLA II典型功能图

2.2.3 样品回收

回收样品包括进样阀输出的轻汽油样品和分析仪分析后的微量样气两部分。

进样阀输出的轻汽油样品输送到样品回收罐，通过在PLC设置样品回收罐液位和泵的控制回路，实现样品回收自动控制。回收罐液位低于液位低限，停回流泵；高于液位高限，启动回流泵主泵、高于液位高高限，两台回流泵同时启动。样品经过滤加压后送回轻汽油工艺管线返样点。回收罐顶配置氮气密封，同时回收罐顶出口还设置背压阀、单向阀、阻火器及管线至低压火炬管网。回流罐底部设置低点排污，排至装置排污罐。整个样品回收系统整体集成安装在分析小屋侧面。

由于SOLA II总硫分析仪不能有背压，分析后的微量样气按照相关规范通入放空管排空，在排空管设置阻火器和防雨帽。

3 在线总硫分析仪在轻汽油抽出控制中的应用

轻汽油抽出控制是催化汽油加氢装置的关键控制，它能够实现汽油分馏塔轻汽油和重汽油分馏切割点的最优化，在轻汽油硫含量可控的同时能最大化保留辛烷值。工艺包给出的复 杂控制方案，在轻汽油抽出管线设置在线总硫分析仪，实现了轻汽油总硫含量自动控制。

如果所有的参数是稳定的，那么汽油分馏塔分馏切割点也是稳定的，轻汽油侧线抽出只需要流量单回路控制就可以，但是正常情况下操作参数是不稳定的。反映质量指标的最直接参数是成分或物性参数[6]，由于在线分析仪检测分析频率低，响应时间长等原因，不能将成分作为受控对象进行直接控制。目前大多数还是采用对间接指标的控制来实现对产品品质的控制。灵敏点温度是最常用的指标，但是如果分馏塔的进料的硫含量发生变化，轻重汽油的切割点就要调整，即灵敏点温度设定值要调整，需要引入补偿信号来修正灵敏点温度。图 2为轻汽油抽出控制流程图，选择轻汽油总硫含量作为补偿信号来修正灵敏塔板温度设定值。总硫控制器的输出(AIC-10601)作为灵敏塔板的温度(TIC-10601)的设定值来修正灵敏塔板温度，灵敏塔板的温度(TIC-10601)与轻汽油抽出流量(FIC-10601)串级控制克服操作参数干扰保证灵敏塔板温度稳定。这个控制在最大化的保留轻汽油辛烷值的同时控制轻汽油中硫含量，保证轻汽油产品质量合格。其中温度控制器和流量控制器都是常规的 PID 控制器。由于总硫分析仪输出是半连续的，总硫控制器不是常规的 PID 控制器。根据总硫含量与灵敏点温度之间的对应关系，在保证过程控制平稳的条件的限定下，在 DCS 搭建功能模块实现总硫控制器的组态。

4 结束语

在线总硫分析仪在该厂催化汽油加氢装置的成功应用，实现了轻汽油总硫含量自动控制，降低人工成本，避免了由于人工分析数据实时性差而可能引起的产品质量问题。随着环保要求日趋严格，越来越多的在线分析仪应用到生产生活过程中，无论是参与过程监测还是过程控制，都大幅的提高了企业工作效率和经济效益。做好在线分析仪系统的日常维护以及维护人员定期培训和知识的更新，使在线分析仪效能在生产过程中得到充分发挥。

图2 轻汽油抽出控制流程图