用于監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的系統(tǒng)和方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明通常涉及用于監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的系統(tǒng)和方法。更具體而言，本發(fā)明涉及脫鹽自動(dòng)化系統(tǒng)和使用乳液水平指示器測(cè)量與原油和水相之間界面的乳液相關(guān)的至少一項(xiàng)性能的方法。本發(fā)明特別與廢水運(yùn)行、原油裝置設(shè)備的腐蝕與結(jié)垢以及其他下游應(yīng)用相關(guān)。
【背景技術(shù)】
[0002]在原油精煉中，通常將原油從貯存槽泵送至原油裝置用于加工。原油裝置通過(guò)在脫鹽器中水洗來(lái)清潔原油，然后在常壓蒸餾塔中將原油分成餾分。這些餾分被泵送至原油裝置下游的各種加工裝置(例如真空蒸餾、延遲焦化裝置、催化裂化裝置、氫化加工裝置等)。在原油裝置的很多區(qū)域中發(fā)生腐蝕和腐蝕副產(chǎn)物沉積(本文中有時(shí)將后者稱(chēng)為結(jié)垢)。
[0003]近年來(lái)精煉原油裝置加工已變得日益困難，并且由于若干原因預(yù)計(jì)會(huì)變得更有挑戰(zhàn)性。例如，原油價(jià)格的顯著上升已使得精煉廠積極地尋求可以折扣價(jià)獲得的“機(jī)遇”或“挑戰(zhàn)性”的原油。較低的價(jià)格與原油特性例如高酸或高固體含量有關(guān)，該特性使得其與輕質(zhì)低硫基準(zhǔn)原油相比不那么理想。
[0004]由于最低的現(xiàn)有原油庫(kù)存結(jié)合增加的原油品種，精煉廠比過(guò)去更頻繁地(每2至3天)更換原油板巖。原油板巖的更換通常將原油裝置的穩(wěn)態(tài)條件擾亂最多至數(shù)小時(shí)。通常，約百分之八十的腐蝕和結(jié)垢發(fā)生在這些通常持續(xù)約百分之二十的時(shí)間的轉(zhuǎn)換或紊亂期間。如果結(jié)垢和腐蝕問(wèn)題足夠嚴(yán)重，精煉廠將停止加工引起該問(wèn)題的原油或原油混合物。然而，這些挑戰(zhàn)性原油對(duì)精煉廠而言可以折扣獲得，因而使得其更有利可圖。因此停用這些產(chǎn)生問(wèn)題的原油不是非常常見(jiàn)的選擇。
[0005]為了減少腐蝕，原油裝置可以每周兩次或三次、或在一些情況下每天維護(hù)。每天維護(hù)提供最好的動(dòng)態(tài)原油裝置系統(tǒng)的快照視圖。原油類(lèi)型和/或粗原油貯存槽每周更換數(shù)次，有時(shí)每天更換。各槽的內(nèi)容物與其他槽不同，因此每次更換都引起原油裝置的進(jìn)料品質(zhì)改變，很多時(shí)候擾亂穩(wěn)態(tài)狀態(tài)并且引起系統(tǒng)內(nèi)的紊亂。預(yù)熱、脫鹽和蒸餾操作隨著新的原油而轉(zhuǎn)變，運(yùn)送不合格的產(chǎn)品和/或流出物水源。通常進(jìn)行許多持續(xù)數(shù)小時(shí)(在一些情況下數(shù)天)的調(diào)節(jié)以使原油裝置回到穩(wěn)態(tài)運(yùn)行。
[0006]控制這種紊亂和優(yōu)化原油裝置運(yùn)行的最常用的現(xiàn)行工業(yè)實(shí)踐是提供足夠的人力和工時(shí)。例如，根據(jù)原油裝置的尺寸和復(fù)雜度，各原油裝置可以具有三至十人的操作人員組。該人員組可以全天收集各種樣品用于濕化學(xué)實(shí)驗(yàn)室測(cè)試，以及測(cè)量和調(diào)節(jié)溫度和流速，以保持裝置在規(guī)范內(nèi)運(yùn)行。這種實(shí)踐通常適用于在分餾品質(zhì)分割點(diǎn)和終點(diǎn)方面保持該裝置正常運(yùn)行，而很少關(guān)注特定的化學(xué)控制程序。如果紊亂嚴(yán)重，可以對(duì)工藝化學(xué)品做出改變和/或可以圍繞原油裝置建議水平、流速或溫度的改變，以保持動(dòng)態(tài)系統(tǒng)在盡可能最優(yōu)的條件。因而存在對(duì)用于自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制原油裝置中脫鹽的系統(tǒng)和方法的持續(xù)需要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]因此本發(fā)明提供了用于自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的系統(tǒng)和方法。在一個(gè)方面，本發(fā)明提供了包括混合閥、脫鹽器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器、以及操作地耦聯(lián)至混合閥、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器的控制器的系統(tǒng)?；旌祥y通過(guò)跨混合閥的壓降來(lái)混合原油和洗滌水，從而形成原油/水相流。脫鹽器容器接收該原油/水相流，由此在原油和水相之間的界面形成乳液。脫鹽器容器配置為在外加電場(chǎng)中使原油/水相流與一定劑量的破乳劑接觸。乳液水平指示器耦聯(lián)至脫鹽器容器的外表面，并且能夠測(cè)量與乳液相關(guān)的至少一項(xiàng)性能。氯分析器能夠測(cè)量原油的總氯量。水分析器能夠測(cè)量原油的水百分比。控制器響應(yīng)于所測(cè)量的性能、總氯量和水百分比中的至少一項(xiàng)來(lái)基本實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)壓降和破乳劑劑量中的至少一項(xiàng)。
[0008]在另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的方法。該方法包括通過(guò)跨混合閥的壓降來(lái)混合原油和洗滌水，從而形成原油/水相流。將原油/水相流供應(yīng)至脫鹽器容器，由此在原油和水相之間的界面形成乳液。在外加電場(chǎng)中使原油/水相流與一定劑量的破乳劑接觸。使用乳液水平指示器測(cè)量與乳液相關(guān)的至少一項(xiàng)性能。測(cè)量原油的總氯量和水百分比。響應(yīng)于所測(cè)量的性能、總氯量和水百分比中的至少一項(xiàng)來(lái)基本實(shí)時(shí)地調(diào)節(jié)壓降和破乳劑劑量中的至少一項(xiàng)。
[0009]本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，所公開(kāi)的構(gòu)思和特定實(shí)施方案可以容易地用作修改或設(shè)計(jì)用于實(shí)現(xiàn)與本發(fā)明相同目的的其他實(shí)施方案的基礎(chǔ)。本領(lǐng)域技術(shù)人員還應(yīng)當(dāng)理解，這種等效實(shí)施方案不偏離如所附權(quán)利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施方案的用于監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的系統(tǒng)的示意圖，該系統(tǒng)包括混合閥、脫鹽器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器和控制器。
[0011]圖2是圖1中控制器的顯示的示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0012]本文描述了用于自動(dòng)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)和控制原油蒸餾裝置中脫鹽的系統(tǒng)和方法。該系統(tǒng)和方法在減小裝置的變化中可以是有利的，所述變化可以導(dǎo)致脫鹽的擾動(dòng)，所述擾動(dòng)進(jìn)而可以影響廢水運(yùn)行、原油裝置設(shè)備的腐蝕和結(jié)垢，以及其他下游應(yīng)用。該系統(tǒng)包括混合閥、脫鹽器容器、耦聯(lián)至脫鹽器容器外表面的乳液水平指示器、氯分析器、水分析器、以及操作地耦聯(lián)至混合閥、乳液水平指示器、和/或氯分析器、和/或水分析器的控制器。在一些實(shí)施方案中，乳液水平指示器、氯分析器和水分析器可以改裝至現(xiàn)有混合閥和脫鹽器容器。
[0013]傳統(tǒng)的脫鹽器分析器或乳液水平指示器使用了通過(guò)合適的端口插入脫鹽器容器的探針。因此，如果脫鹽器容器中不存在端口，傳統(tǒng)的脫鹽器分析器可能不能使用。插入脫鹽器容器的探針可能由于存在蠟和/或鐵硫化物而易于結(jié)垢和讀數(shù)錯(cuò)誤。此外，插入脫鹽器容器的探針可能由于插入、縮回、校準(zhǔn)過(guò)程以及在停工中的檢查或清潔操作期間被損壞。相比之下，本文所公開(kāi)的乳液水平指示器耦聯(lián)至脫鹽器容器的外表面。因此，本文所公開(kāi)的脫鹽器系統(tǒng)可以不需要任何插入脫鹽器容器以測(cè)量與乳液相關(guān)的至少一項(xiàng)性能的探針。此夕卜，該乳液水平指示器可以在不需要關(guān)閉脫鹽器系統(tǒng)的情況下安裝。
[0014]1.定義
[0015]除非另行限定，否則本文所使用的所有技術(shù)和科學(xué)術(shù)語(yǔ)具有與本領(lǐng)域普通技術(shù)人員通常所理解的相同的含義。在沖突的情況下，以本文件(包括定義)為準(zhǔn)。優(yōu)選的方法和材料在下文描述，但是與本文所描述的相似或等效的方法和材料可以在本發(fā)明的實(shí)踐或測(cè)試中使用。本文所提及的所有公開(kāi)、專(zhuān)利申請(qǐng)、專(zhuān)利和其他參考文獻(xiàn)通過(guò)引用整體并入本文。本文所公開(kāi)的材料、方法和實(shí)例僅為說(shuō)明性而無(wú)意為限制性的。
[0016]本文所使用的術(shù)語(yǔ)“包含”、“包括”、“具有”、“可以”、“含有”和其變體旨在為開(kāi)放式的連接語(yǔ)、術(shù)語(yǔ)或單詞，其不排除另外的行為或結(jié)構(gòu)的可能性。除非上下文清楚地另有指示，否則單數(shù)形式包括復(fù)數(shù)的所指內(nèi)容。無(wú)論是否明確提出，本公開(kāi)還考慮到“包含”本文所提供的實(shí)施方案或要素、由本文所提供的實(shí)施方案或要素“組成”以及“基本組成”的其他實(shí)施方案。
[0017]盡管描述本發(fā)明中寬范圍的數(shù)值范圍和參數(shù)是近似值，但盡可能精確地記錄了在特定實(shí)施例中提出的數(shù)值。然而任何數(shù)值固有地包含一定的誤差，其不可避免地來(lái)自存在于其各自的試驗(yàn)測(cè)量中的標(biāo)準(zhǔn)偏差。此外，對(duì)于本文數(shù)值范圍的列舉，顯然考慮到具有相同精確度的介于其間的各數(shù)字。例如，對(duì)于6至9的范圍，除6和9外還考慮到數(shù)字7和8，而對(duì)于 6.0 至 7.0 的范圍，顯然考慮到數(shù)字 6.0,6.1,6.2,6.3,6.4,6.5,6.6,6.7,6.8,6.9 和7.0。
[0018]術(shù)語(yǔ)“控制器”是指手工操作器或具有例如處理器、記憶裝置、數(shù)字存儲(chǔ)介質(zhì)、包括通信回路的通信界面(該回路可運(yùn)行以支持通過(guò)任何數(shù)目的通信協(xié)議和/或網(wǎng)絡(luò)的通信)、用戶(hù)界面(例如圖形用戶(hù)界面，其可以包括陰極射線管、液晶顯示器、等離子顯示器、觸摸屏或其他