低闪点柴油掺混处理方案的制定

2013-05-02苏豪育许英杰李大东

石油工业技术监督 2013年10期

苏豪育许英杰李大东邱颖李阳曹凌

中国石油管道西安输油气分公司（陕西西安 710018）

由于成品油管道顺序输送的特点，混油的产生是不可避免的，诸如汽柴油界面切割产生的混油段，设备清洗维护产生的落地油等。此外，还可能因为界面监测仪表或其他设备出现故障导致混油切割失败而出现大批量的混油。其中，有大部分不合格油品非常接近合格，重新炼化分离显然不是最好的选择，通过掺混很经济地来处理此类混油已被证明是个很好的选择。为此，在建立大量的实际掺混作业的基础上,通过不断摸索总结,建立了比较恰当的数学模型，借助计算机软件，对掺混后重要指标进行预测，探讨其参数变化规律，以期能够高效、安全地处理混油。

1 柴油的质量标准

我国最新的柴油标准为强制性国标GB 252《普通柴油》和推荐性国标GB/T 19147《车用柴油》。GB/T 19147的质量项目包括氧化安定性、硫含量、10%蒸余物残炭、灰分、铜片腐蚀、水分、机械杂质、润滑性、运动黏度、凝点、冷凝点、闪点、着火性、馏程及密度等。随着对产品品质要求的炼化工艺水平的提高，上述质量指标还可能进一步调整，对于-20号柴油的闪点，普通柴油（即国Ⅱ）要求是不低于55℃，而车用柴油（即国Ⅲ)则要求不低于50℃[1-5]。

随着油品质量标准的改变，借助油品质量潜力掺混的比例也应该做适当的调整，尤其要确定新标准中因混油易于引起变化的质量项目指标与掺混比例的关系，以保证被掺混油品的各项指标满足新标准要求。

2 不合格油品产生的原因

根据近年来的情况，不合格油品的产生主要有以下几种原因：

2.1 设备故障

2.1.1 界面监测设备故障

密度分析撬座或光学界面监测仪等油品界面监测设备工作异常，未能准确对来油管线汽柴油界面进行混油切割，造成油品不合格。

2.1.2 阀门内漏

油品切换阀或储油罐进出罐阀门内漏，导致汽柴油罐之间油品互窜，造成油品不合格。

2.2 设计缺陷

由于转输泵入口阀门开关时间过长，导致切换外输油品时汽柴油罐窜油，造成油品不合格。

2.3 施工失误

施工过程中未完全按设计要求进行，例如某些装置的回注管线和阀组区汇管接反，就会造成大量的油品不合格。

2.4 销售方调整收油标准

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%的后行油品切入纯油罐。由于含有1%的前行油品，所以切入纯油罐的油品尚不能完全满足合格油品要求，随着后行纯油比例的不断提高、接近100%，达到合格油品标准。由于纯油头和纯油尾均切入纯油罐，且柴油闪点指标很敏感，导致柴油罐油品质量潜力较低，一旦销售方提高收油标准或批次切割标准稍有降低，就会造成柴油罐油品不合格。

3 合格柴油中掺入汽油或低闪点不合格柴油后的变化规律

3.1 允许掺入汽油的最大浓度

实验表明，当0号柴油中掺入不超过0.4%的93号汽油时，除了闪点值会明显低于标准外，其他值均合格。所以当0号柴油中不慎掺入少量93号汽油形成混油时，将少量此类不合格油品与高闪点的合格柴油相掺混，着重关注其掺混后闪点值的变化规律，就基本能清楚掺混后油品是否合格。

通过大量的掺混作业发现，当纯净柴油中加入汽油后，柴油的闪点指标在一定范围内有规律性地快速下降。

柴油中允许掺入汽油的最大浓度（Kmax）建议参照以下公式[6]：

式中 T10—汽油的10%溜出温度，℃；

Tmin—柴油的最低允许闪点，℃；

T—柴油的实际闪点，℃。

实验采用93号汽油的10%溜出温度为61.5℃,0号柴油的实际闪点为70℃，按照GB 261标准要求，0号柴油闪点不低于55℃，经核算得到最大允许掺混量为0.473%，与实际情况十分相符。

3.2 闪点的下降规律

当纯柴油中，按一定比例掺入汽油，其闪点的下降规律推荐使用以下公式[6]：

式中 Ts—混油的闪点，℃；

Tso—纯柴油的闪点，℃；

Cq—混油中汽油的体积浓度，kg/m3;

k—与纯柴油闪点相关的系数，一般取9.988。

3.3 柴油混合后的闪点变化规律

当已知闪点的2种柴油（包括闪点较低的不合格油品）混合后，最终油品的闪点符合以下规律。

式中 Tx—2种油品混合后的闪点，℃；

V1—油品 1 的体积，m3；

V2—油品 2 的体积，m3；

T1—A油品的闪点，℃；

T2—B油品的闪点，℃。

表1是实际掺混作业的记录，通过将实际掺混后闪点实测值与理论计算闪点进行对比发现，结果十分吻合，平均误差未超过1℃。

4 实际掺混举例

表1 混油掺混记录

因掺混过程中，除须考虑要掺入的混油闪点外，还需考虑掺入罐罐底油及来油闪点，不仅仅是2种油品的掺混，所以实际的掺混作业应参考以下实例。

现某油库中7号罐为3×104m3柴油罐，存有闪点为35℃的混油（因少量汽油混入柴油罐所致），按计划2天后将有4×104m3闪点为68℃的0号柴油进库，现准备择机处理7号罐不合格油品，为保证掺混后柴油闪点不低于59℃（为保证作业安全，应留有一定余量，切勿紧卡55℃临界值），若计划来油先进罐容3×104m3的9号柴油罐，对此，可做如下掺混方案。

首先测取9号罐罐位为2.5m，合计4 162m3，闪点为58℃。通过查表计算9号罐可接收24 642m3，若不进行掺混，9号罐收油至满罐后的闪点按公式（3）计算为66.5℃，说明9号罐具有良好的掺混潜力。

为保证9号罐最终闪点不低于59℃，继续利用公式（3）通过赋值的方式计算可得知，9号罐接收24 642m3闪点不低于59.2℃的柴油即可满足条件，而这样的油品可以由7号罐35℃的混油和即将接收的68℃的高闪点柴油混合得到。

对此可以假定允许掺入7号罐35℃的混油Xm3，那么还能接收68℃的高闪点柴油即（24 642-X）m3，又已知这24 642m3的油品闪点为59.2℃，将数据代入公式（3），构成一个简单方程，解之得X=5 170m3。

为达到上述掺混效果，实际过程中可采取以下2种掺混方式：

（1）静压压油，就是指利用罐位差所产生的静压，将7号罐的油品压入9号罐中去，这种情况只能在7号罐的罐位高于9号罐罐位的情况下操作，而且在实际过程中，为避免压油速度过快导致罐内浮盘上涨或下降过快，最好选用管径较细的管线来压油，通过手动控制细管线上的阀门来启停压油流程和控制压油速度，精确控制，做到要压多少就可以压到多少，可控性好，不多压也不少压。

（2）利用倒罐泵，这种方法通常不受罐位的限制，效率高。在0号柴油不外输的情况下就可能具备条件启动倒罐流程进行掺混作业，缺点就是掺混的量没法像压油可以做到很精细。