【正文】 間，￠/bbl原油。用于各流出口產(chǎn)品性質(zhì)測(cè)量，保持生產(chǎn)符合產(chǎn)品規(guī)格；可以控制低溫特性（冰點(diǎn)、煙點(diǎn)、傾點(diǎn)）。通過(guò)實(shí)時(shí)檢測(cè)進(jìn)料性質(zhì)，及時(shí)精確調(diào)整CDU餾出口分割點(diǎn)，與改造前比較，有時(shí)可提高產(chǎn)物收率4%。在NIR分析技術(shù)改造后的CDU上，根據(jù)原油進(jìn)料性質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，可以精確控制降低進(jìn)料流速的時(shí)間和降低流速的幅度與速度，操作者采取如圖5所示的上部曲線控制原油的流量。案例4：1992年至1994年，BP公司在法國(guó)Lavera煉廠采用NIR過(guò)程分析技術(shù)（TOPNIR）和APC對(duì)傳統(tǒng)CDU進(jìn)行技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了CDU的進(jìn)料原油和餾出產(chǎn)物性質(zhì)的實(shí)時(shí)檢測(cè)，如圖4所示。比如，當(dāng)從一種原油向另一種原油過(guò)渡時(shí)，CDU操作者不得不在控制條件上留出很大余地。三、原油蒸餾（CUD）對(duì)現(xiàn)代煉廠生產(chǎn)，操作靈活性尤為重要?！笆澜缛加鸵?guī)范”要求，對(duì)汽油硫含量等性質(zhì)指標(biāo)有嚴(yán)格限制；%，總芳烴小于25%，多環(huán)芳烴小于5%，十六烷值大于15%等。我國(guó)燃油調(diào)合工藝基本上是依靠手工操作。通過(guò)實(shí)時(shí)控制產(chǎn)品性質(zhì)，柴油產(chǎn)品可直接給用戶裝船不需要做進(jìn)一步實(shí)驗(yàn)室分析。主要原因?yàn)椋簶悠凡蓸雍头治鰰r(shí)間冗長(zhǎng)，為防止產(chǎn)品不合格，控制產(chǎn)品質(zhì)量保持富余，產(chǎn)生質(zhì)量（giveaway）浪費(fèi)；在裝船前需要試驗(yàn)罐；對(duì)產(chǎn)品規(guī)格進(jìn)行確認(rèn)分析不同性質(zhì)需要很多種分析儀器，投資較大。表1 SK的汽油規(guī)格與庫(kù)存組分的性質(zhì)庫(kù)存組分RONRVP ARO BENOX2API調(diào)合目標(biāo)61~92 0~32 0~ ~4 0~100重ARO0烷基化油00丁烷000重整油0LCN0戊烷00TLSR 0抽余油0MTBE 00C4抽余油00表2 SK汽油調(diào)合工藝改造前后組分庫(kù)存用量比較庫(kù)存組分用量差值（MBBL）改造前改造后重 ARO 2,7622,7233烷基化油8968960 丁烷702804 +102 重整油8,3208,070250 FCC 汽油 8,6248,507117 戊烷 1,2881,247 41 TLSR 2,5032,542 +39 抽余油422722 +300 MTBE 1,7131,683 30總量27,19427,1940 2 柴油調(diào)合由于NIR分析可以測(cè)量柴油的許多性質(zhì)（如表3所示），與汽油調(diào)合類似，繼汽油調(diào)合改造之后，很快將這項(xiàng)技術(shù)用于煉廠傳統(tǒng)柴油調(diào)合工藝技術(shù)改造。主要在以下幾個(gè)方面獲得大的經(jīng)濟(jì)效益：（1）降低質(zhì)量損失：表1為SK公司的成品與庫(kù)存組分的性質(zhì)數(shù)據(jù)。在操作中為防止產(chǎn)品偏離規(guī)格對(duì)實(shí)際性質(zhì)進(jìn)行反饋補(bǔ)償，需要調(diào)合性質(zhì)控制系統(tǒng)與NIR分析儀結(jié)合。該公司稱這套系統(tǒng)為GASOLINEplus。通過(guò)DCS系統(tǒng)，實(shí)時(shí)快速提供汽油調(diào)合組分和成品的8種性質(zhì)：RON、MON、RVP、E70、E100、E180、FBP和密度。1996年~1998年完成了對(duì)其傳統(tǒng)汽油調(diào)合裝置（GBU）的改造，實(shí)現(xiàn)了罐區(qū)現(xiàn)代化，增加許多新管道，馬達(dá)驅(qū)動(dòng)閥門，和23個(gè)組分泵，新加了在線調(diào)合剎車（inline Blender Skid），2套染料和添加劑注入剎車，一套在線NIR分析儀和一套自動(dòng)調(diào)合控制與優(yōu)化系統(tǒng)?，F(xiàn)代信息技術(shù)的應(yīng)用可以節(jié)省大量分析費(fèi)用（設(shè)備與試劑）和人力；同時(shí)汽油產(chǎn)品可以直接裝船，有效利用儲(chǔ)罐資源。其開發(fā)原因是這項(xiàng)技術(shù)的應(yīng)用對(duì)于煉油廠有巨大利潤(rùn)可圖，主要來(lái)自以下三個(gè)方面：（1）清潔空氣法案（EPA）的實(shí)施，環(huán)保部門對(duì)煉廠生產(chǎn)的不同規(guī)格汽油產(chǎn)品征收不同的環(huán)保稅，如在我國(guó)臺(tái)灣地區(qū)，不同規(guī)格汽油產(chǎn)品的環(huán)保稅征收情況：I類油（0元臺(tái)幣/公升），II類油（），III類油（）。被廣泛地用于煉廠燃料調(diào)合、原油蒸餾、FCC、催化重整、潤(rùn)滑油、乙烯裂解、加氫裂化和石油化工等主要工藝[16]。NIR在應(yīng)用中，根據(jù)測(cè)量光譜和模型計(jì)算得到所需的性質(zhì)數(shù)據(jù)。這些技術(shù)的成功應(yīng)用都離不開現(xiàn)代信息技術(shù)的進(jìn)步。參考文獻(xiàn)[1] Knott D，J. Oil amp。與國(guó)際上現(xiàn)有在線近紅外光譜儀（包括光柵掃描、傅立葉變換、AOTF和二極管陣列等）產(chǎn)品相比，在技術(shù)上具有新穎性。圖11 在線近紅外跟蹤一輪催化劑評(píng)價(jià)試驗(yàn)所記錄的RON變化（采樣時(shí)間間隔10min）5 結(jié)論（1）采用固定光路CCD檢測(cè)設(shè)計(jì)和光纖耦合等技術(shù)研制出了CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀樣機(jī)。反應(yīng)初始，隨反應(yīng)溫度的升高，辛烷值急速增加，當(dāng)反應(yīng)溫度趨于恒定后，辛烷值基本保持平穩(wěn)，并隨著反應(yīng)時(shí)間增加，催化劑活性的降低而逐漸下降。圖10為跟蹤21輪（共126天，涉及評(píng)價(jià)21個(gè)重整催化劑，105個(gè)辛烷值數(shù)據(jù)，間隔24h取一次樣品進(jìn)行離線實(shí)驗(yàn)室NIR或標(biāo)準(zhǔn)方法分析RON。CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀將在線測(cè)量結(jié)果通過(guò)DCS系統(tǒng)及時(shí)輸送到生產(chǎn)裝置的控制系統(tǒng)，對(duì)生產(chǎn)優(yōu)化具有指導(dǎo)作用。CCD近紅外在線油品質(zhì)量分析儀樣機(jī)及樣品預(yù)處理系統(tǒng)安裝在距離監(jiān)測(cè)點(diǎn)20米的儀器分析小屋內(nèi)，分析樣品由φ15mm的不銹鋼管引入樣品預(yù)處理系統(tǒng)內(nèi)，用光纖將光譜儀和流通池連接。表1 NIR方法與標(biāo)準(zhǔn)方法測(cè)定驗(yàn)證集樣品辛烷值的結(jié)果序號(hào)NIR方法標(biāo)準(zhǔn)方法偏差1234567891011（6）分析結(jié)果的傳遞精度對(duì)生產(chǎn)控制具有重要影響。象元能量響應(yīng)值 mV/μJ/cm2圖5 同一光纖反正方向光通量象元能量響應(yīng)值 mV/μJ/cm2圖6 不同準(zhǔn)直透鏡對(duì)光通量傳輸?shù)挠绊憟D7 鐠銣玻璃標(biāo)準(zhǔn)片的光譜圖圖8 連續(xù)10次的重復(fù)測(cè)量光譜圖及微分與偏差（4）光譜測(cè)量的重復(fù)性和再現(xiàn)性對(duì)分析結(jié)果精確度具有最重要的直接影響?！妗D6使用固定光纖和30個(gè)不同準(zhǔn)直透鏡的CCD能量響應(yīng)曲線，這30個(gè)準(zhǔn)直透鏡在896象元處的能量極差僅為115mV/μJ/cm2。在光譜儀核心部分檢測(cè)通道數(shù)目、檢測(cè)模型種類、檢測(cè)條件方面充分考慮參數(shù)設(shè)置變化范圍，因此，使它具有一定擴(kuò)展性。上微機(jī)負(fù)責(zé)近紅外在線油品質(zhì)量分析儀儀器狀態(tài)控制、在線測(cè)量控制和與裝置控制系統(tǒng)間的數(shù)據(jù)傳遞。4）自動(dòng)化：整機(jī)運(yùn)行全靠軟件智能系統(tǒng)自動(dòng)控制，無(wú)須人工干預(yù)。3）安全性：近紅外在線油品質(zhì)量分析儀的重要特征之一是對(duì)安全性的要求很高。近紅外在線油品質(zhì)量分析儀的在線軟件具有精確控制這些儀器條件參數(shù)的功能，使儀器具有很好的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。溫度變化還影響樣品的物理化學(xué)狀態(tài)變化，也會(huì)造成光譜的變化。（7）在線測(cè)量與離線近紅外分析不同，CCD近紅外在線油品質(zhì)量分析儀測(cè)量方式是實(shí)時(shí)測(cè)量，這種功能通過(guò)硬件和軟件相互配合來(lái)實(shí)現(xiàn)。但后者的阱容量大，具有更寬的線性響應(yīng)范圍，有利于提高信噪比。因此，對(duì)于現(xiàn)場(chǎng)復(fù)雜物料的檢測(cè)效果更穩(wěn)定。如果進(jìn)一步提高光纖和光纖多路轉(zhuǎn)換器的光傳輸效率，分析速度還可以進(jìn)一步提高。（2）單色器與現(xiàn)有專利技術(shù)CCD近紅外光譜儀（NIR2000/3000）相比，采用正交光路，增加了穩(wěn)定性，縮小了焦距，減小了單色器的體積，有利于光學(xué)工作環(huán)境條件的控制。3）數(shù)據(jù)管理功能包括：建立模型用光譜歸檔；分析模型庫(kù)；各通道分析測(cè)量結(jié)果的儲(chǔ)存；模型輸入；模型報(bào)警和質(zhì)量報(bào)警樣品光譜的保存等。5%滯后時(shí)間：≤2min模型界外樣品的自動(dòng)采集：≥500mL（4）流通池系統(tǒng)設(shè)計(jì)壓力：光程：70mm樣品容量：8mL（5）防爆箱系統(tǒng)防爆等級(jí)：pⅡT6氣源：供電電源：220V 交流主要功能：主柜壓力60Pa時(shí)，自動(dòng)斷電；150Pa時(shí)，自動(dòng)補(bǔ)氣；100Pa時(shí)，自動(dòng)報(bào)警溫度控制精度：≤177。5V頻率50177。上部分為正壓防爆機(jī)箱，內(nèi)裝近紅外光譜儀，電源和計(jì)算機(jī)等，防爆機(jī)箱的正面有液晶顯示屏和觸摸鍵盤，側(cè)邊有光纖出入孔和制冷管線等，下部分是正壓防爆的控制系統(tǒng)。圖2所示是樣品前處理系統(tǒng)。采用多路光切換技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)一臺(tái)近紅外光譜儀對(duì)多點(diǎn)（4~8點(diǎn)/臺(tái)）快速測(cè)量，具有分析速度快和測(cè)量效率高的優(yōu)點(diǎn)。近紅外光可通過(guò)光纖進(jìn)行長(zhǎng)距離傳輸，大大拓寬了近紅外光譜儀器的測(cè)量范圍。傳統(tǒng)光譜定量方法（即使用比爾定律工作曲線）對(duì)于這種有多組分干擾的定量是十分困難的。近紅外光譜的波長(zhǎng)范圍為700~2500 nm。組成變化或性質(zhì)變化與光譜變化是相關(guān)的。近幾年來(lái)，為提高生產(chǎn)水平和經(jīng)濟(jì)效益，國(guó)內(nèi)石化工業(yè)大力推廣集中控制和先進(jìn)過(guò)程控制（APC）信息技術(shù)，以期實(shí)現(xiàn)資源的合理利用、產(chǎn)品質(zhì)量“卡邊”控制以及裝置平穩(wěn)操作，所以特別需要在線近紅外分析技術(shù)快速、準(zhǔn)確、可靠和及時(shí)地為其提供質(zhì)量信息。但是，依靠引進(jìn)國(guó)外在線近紅外分析技術(shù)尚存諸多問(wèn)題：首要的問(wèn)題是儀器與售后服務(wù)價(jià)格高昂。它與先進(jìn)控制技術(shù)結(jié)合，可明顯提高工業(yè)生產(chǎn)效率。該儀表與APC技術(shù)或其它自動(dòng)化系統(tǒng)聯(lián)用，將對(duì)石化等大型生產(chǎn)裝置的技術(shù)進(jìn)步產(chǎn)生積極的推動(dòng)作用。在蘭州煉油廠聯(lián)合重整裝置上連續(xù)5個(gè)月的工業(yè)試驗(yàn)表明，具有精度高、穩(wěn)定性好、測(cè)試速度快、安全性強(qiáng)、自動(dòng)化程度高和分析測(cè)試項(xiàng)目擴(kuò)展性寬等特點(diǎn)。在線近紅外光譜分析技術(shù)是當(dāng)前最先進(jìn)和最有前途的過(guò)程分析技術(shù)之一。在線近紅外光譜分析技術(shù)的應(yīng)用為國(guó)際石化工業(yè)帶來(lái)了巨大的經(jīng)濟(jì)效益，受到越來(lái)越多石化企業(yè)的青睞。因?yàn)槲覈?guó)燃料組分主要來(lái)源于催化裂化工藝，在原料和產(chǎn)品組成上，與國(guó)際煉油工業(yè)相比有重大區(qū)別，導(dǎo)致在國(guó)外建立的校正模型不能直接適用國(guó)內(nèi)情況。2 CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀 測(cè)量原理當(dāng)油品的組成和結(jié)構(gòu)發(fā)生變化時(shí)，則油品的物化性質(zhì)和近紅外光譜也隨之改變。對(duì)待測(cè)樣品，根據(jù)其近紅外光譜和上述建立的模型便可計(jì)算出被測(cè)油品的性質(zhì)數(shù)據(jù)。但是，近紅外光譜譜帶一般很寬，各基團(tuán)的譜帶交疊現(xiàn)象嚴(yán)重。本文采用PLS1方法進(jìn)行關(guān)聯(lián)建立模型。由于采用光纖傳輸，光譜儀放在控制室內(nèi)就可實(shí)現(xiàn)對(duì)一些復(fù)雜、危險(xiǎn)環(huán)境中的樣品進(jìn)行實(shí)時(shí)測(cè)量。 分析儀與樣品前處理系統(tǒng)構(gòu)造CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀主要由光譜儀系統(tǒng)、電源電路與控制系統(tǒng)、光纖及其附件與檢測(cè)流通池系統(tǒng)、防爆系統(tǒng)、樣品前處理系統(tǒng)、模型界外樣品抓樣系統(tǒng)、實(shí)時(shí)光譜測(cè)量和化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件系統(tǒng)等部分組成，其構(gòu)造框圖如圖1所示。外觀如圖3所示，外部是由不銹鋼制成的防爆機(jī)柜，分為上下兩部分。圖3 CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀主機(jī)外觀A 光譜儀 B 光纖、光開關(guān)及測(cè)量附件1光源 2透鏡組 3光纖會(huì)聚透鏡 4光纖 5光開關(guān) 6流通池 7鐠銣玻璃標(biāo)準(zhǔn)片 9測(cè)量樣品10狹縫 11平面鏡 12光柵 13平場(chǎng)正交光學(xué)組 14 CCD；圖4 CCD在線近紅外油品質(zhì)量分析儀光學(xué)原理圖 主要技術(shù)指標(biāo)與功能（1）光譜儀系統(tǒng)波長(zhǎng)范圍：700~1100nm光譜帶寬：波長(zhǎng)重現(xiàn)性：（10次連續(xù)掃描）光 柵：600 l/mm檢 測(cè) 器：CCD/2048 pixels光 源：12V/50W電源電壓：~220177。5%壓力控制精度：177。2）顯示功能包括顯示：各個(gè)通道所測(cè)的當(dāng)前性質(zhì)或組成結(jié)果及歷史趨勢(shì)圖；光譜儀狀態(tài)及操作參數(shù)；各個(gè)通道的歷史數(shù)據(jù)；質(zhì)量報(bào)警內(nèi)容等。（1）掃描方式與傳統(tǒng)光柵掃描式產(chǎn)品和現(xiàn)在流行的FTNIR型產(chǎn)品（具有動(dòng)鏡的干涉儀）相比[6]，具有無(wú)易于磨損的移動(dòng)機(jī)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，穩(wěn)定性更高，特別適合在現(xiàn)場(chǎng)苛刻條件下進(jìn)行長(zhǎng)期不間斷無(wú)故障運(yùn)行；光柵掃描和傅立葉變換光譜測(cè)量速度為：張/1~2分鐘，而CCD具有快速掃描的特點(diǎn)（50張光譜/秒），根據(jù)多次測(cè)量的平均效應(yīng)能顯著提高光譜信噪比；與現(xiàn)有AOTF（聲光調(diào)制）先進(jìn)技術(shù)相比，二者都具有無(wú)移動(dòng)磨損部件的優(yōu)點(diǎn)，但固定光路CCD陣列檢測(cè)具有更高的光譜分辨率，有利于信息提取，成本也相對(duì)便宜。（4）測(cè)量速度采用設(shè)計(jì)合理的光纖多路轉(zhuǎn)換器、CCD檢測(cè)器件以及在線化學(xué)計(jì)量學(xué)軟件，分析測(cè)量速度快，完成一個(gè)測(cè)量點(diǎn)分析時(shí)間為40秒，按6路計(jì)算，測(cè)量全部周期為4分鐘。CCD檢測(cè)器件響應(yīng)曲線范圍在700~1100nm，即短波近紅外光譜區(qū)，可以使用長(zhǎng)的光程（30~70mm），光程變化帶來(lái)的擾動(dòng)影響小，在測(cè)量上具有統(tǒng)計(jì)代表性，痕量的污染不會(huì)對(duì)分析結(jié)果造成顯著的影響。CCD與陣列二極管相比，前者具有更多的象元數(shù)，光譜分辨率高，有利于信息的提取。CCD器件生產(chǎn)批量大，更有利于降低儀器成本和技術(shù)推廣。而影響光譜測(cè)量精度的因素很多，首先是溫度引起儀器的飄移，包括溫度變化引起光學(xué)結(jié)構(gòu)，檢測(cè)器的漂移、光源色溫和電子線路漂移等微弱變化。通過(guò)盡量縮短這兩次測(cè)量間時(shí)間，會(huì)減小這種誤差。在線測(cè)量軟件的校正部分具有這種功能。測(cè)量結(jié)果的準(zhǔn)確性是由軟件的樣品模式識(shí)別、質(zhì)量閾值控制、信號(hào)假象識(shí)別、以及信號(hào)傳輸安全性等功能的監(jiān)控來(lái)保證。5）數(shù)據(jù)庫(kù)：近紅外在線油品質(zhì)量分析儀的另一重要特征是，在線測(cè)量軟件分為上微機(jī)和下微機(jī)部分，上下微機(jī)通過(guò)通訊接口連接。但是，作為近紅外在線油品質(zhì)量分析儀，設(shè)計(jì)是面向多種油品和多種煉油裝置在線檢測(cè)用途。可以看出，光纖不同傳輸方向的一致性較好，說(shuō)明加工的插頭及光纖封裝效果較好。連續(xù)60天儀器恒溫考核結(jié)果表明，采樣間隔1h，實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度在16℃~29℃范圍內(nèi)變化，該光譜儀的恒溫精度為36℃177。連續(xù)60天監(jiān)測(cè)鐠銣玻璃標(biāo)準(zhǔn)片特征峰的變化（實(shí)驗(yàn)室的環(huán)境溫度為16℃~29℃），采樣間隔1h，在整個(gè)測(cè)試時(shí)間范圍內(nèi)特征峰未發(fā)生任何波動(dòng)。（5）分析結(jié)果準(zhǔn)確性：樣機(jī)在工業(yè)試驗(yàn)之前，