原油和重质燃料中污染物的在线监控及其精炼厂应用的制作方法

原油和重质燃料中污染物的在线监控及其精炼厂应用的制作方法
【专利摘要】一种技术，包括相关的方法和系统，用于精炼厂的原油或重质燃料流中痕量元素的在线测量，在一个实施例中包括：在精炼厂的某点处提供至少一个x-射线荧光（“XRF”）分析器；使用分析器针对氯分析石油流；将结果从分析器提供给精炼厂操作者，以改进精炼厂操作。分析器可以是单色波长XRF分析器，其中，分析器使用x-射线引擎将能量聚焦至流/聚焦来自流的能量，x-射线引擎具有至少一个聚焦、致单色x-射线光学器件。分析器可以是MWDXRF或ME-EDXRF分析器；痕量元素可以是以下元素中的一种或多种：S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn、Hg、As、Pb和Se；在一个实施例中，所述流是原油，痕量元素是氯。
【专利说明】原油和重质燃料中污染物的在线监控及其精炼厂应用
[0001]相关专利申请的交叉引用
[0002]本申请要求于2011年6月20日提交的美国临时专利申请序列号N0.61/498，889的优先权，其由此通过引用整体并入本文中。
【技术领域】
[0003]本发明总体上涉及一种实时、在线样品流和分析系统，用于原油及其它重质燃料中的污染物监控，用于精炼应用。
【背景技术】
[0004]诸如硫、氯、钒及其它的燃料污染物对原油和重质燃料施加了较大的管理和精炼工艺负担，当前没有适合的在线分析器来测量这些污染物。本发明涉及一种实时、在线样品流和分析系统，用于原油及其它重质燃料中的污染物监控，用于精炼应用。通过实时测量这些污染物，燃料精炼厂会得益于扩充的总体正常运行时间、增大的加工效率及改进的安全性。
[0005]污染物在石油进料中痕量级的存在正成为石油精炼中的问题。硫是原油流中常见的组分一按照US EPA根据Clean Air Act的规定，因为其对环境的影响，从最终产品中将其去除是强制性的。硫对环境是有害的，其去除的成本很高。因此，在精炼加工中早期监控硫的水平是重要的。
[0006]主要出于非管理的加工控制原因，氯和钒污染物被精炼行业视为“捣乱者”。在2004年由原油质量组制定的行业白皮书中，这些污染物包括在行业最关注的8种污染物的组中。
[0007]氯化物对精炼行业造成一个最大的问题。按照国际腐蚀工程师协会(“NACE”)的2005年的文件:“近来，数量不断增长的精炼厂遭受原油蒸馏单元馏出物和/或石脑油加氢处理装置中的极端腐蚀和结垢。根本原因在于氯化物水平非常高。”
[0008]原油中的大多数氯盐是无机的(氯化钠、氯化镁、或氯化钙)，可以由脱盐设备有效地去除。不可萃取的氯化物未在脱盐设备中去除，会由下游加热和处理以形成氢氯酸而分解，导致了腐蚀和结垢问题。2005年的NACE文件证明了对生产设备的超过20个情况的氯化物损害。它还报告了在不同精炼厂系统的某些受限区域中氯化物聚集，因此，即使在低输入水平的情况下，也增加了其腐蚀效果。NACE报告还说明了精炼者必须监控这个问题的程度:“一些公司要求[最大]5ppm，而其它的要求Oppm有机氯化物。通常，大多数公司要求
从I至3ppm。从腐蚀的角度来看,3ppm的上限过高一更现实的限度是lppm。......其它公司
坚决拒绝包含任何量的有机氯化物的任何或所有原油。” (NACE国际公布34105)。
[0009]因为氯化物会造成问题，由于未知的氯化物水平的风险，精炼者实际上可以排除使用某些原料。并且，随着世界上令人满意的原油来源耗尽，不太纯的原油变得更为常见。这些来源有可能具有更多的盐、或者更高的硫含量，这需要监控。
[0010]氯化物不仅可以是自然引入的，还可以产生于加工来源。这些来源包括:用于增强油回收过程中的化学品；用于原油生产、运输和存储中的氯化物溶剂；用于生产、运输和存储中的氯化物添加剂(有可能包括蜡结晶改良剂、生物杀灭剂、阻蚀剂、絮凝添加剂和破乳齐IJ);和/或原油副产品(溢出物)或其它材料与作为(非法)提升销售和废物的处置方式而在公开市场上购买的新天然物质的混合物。
[0011]尽管大多数氯化物污染物的这些来源在精炼厂的控制以外，但它们在输入、处理和输出阶段对于精炼厂加工都有影响。
[0012]在另一挑战中，元素钒使裂化催化剂失活。此外，当燃烧包含钒的产品时，会发生涡轮机叶片的腐蚀。依据原油质量组，当原油中钒的水平过高时，会产生不合格的焦炭。
[0013]技术挑战一对于原油和重质燃料的在线测暈的样品处理:
[0014]本行业中任何提出的对上游原油流或其它重质燃料中低水平污染物的在线测量技术都不得不面临某些技术挑战。
[0015]通常的痕量分析方法包括化学技术，例如滴定、离子和气相色谱分析、微库伦滴定法、和燃烧光谱学。存在对这些方法的限制。第一个限制是低量化限度(LOQ)是必要的。石油工业中的过程控制会要求对于氯化物的0.5ppm或者更少的L0Q。除了微库伦滴定法以夕卜，这些方法中没有一个提供了低于Ippm的L0Q，但微库伦滴定法需要频繁的校准和繁重的维护，因此是难以使用的方法。另一个限制是这些技术中大多数是基于实验室的方法，由于复杂的样品制备和处理要求，不能应用于在线测量。最后，这些方法中的一些不能测量样品中所有的氯化物(例如，气相色谱分析)。
[0016]另一个主要挑战是这些重上游流中的大多数在分析意义上是“脏的”，具有不易于平滑流过分析器的粘度。为了准确地在线测量这些污染物，粘度范围上一致的样品流是必要的。

【发明内容】

[0017]本发明克服了现有技术中的缺陷，并提供了额外的优点，其在一个方面中是一种技术，包括相关的方法和系统，用于精炼厂的原油或重质燃料流中痕量元素的在线测量，在一个实施例中包括:在所述流流过的精炼厂的某点处提供至少一个X-射线荧光(“XRF”)分析器；使用分析器针对氯分析石油流；将来自分析器的结果提供给精炼厂或其它操作者，以改进精炼厂操作。
[0018]分析器可以包括实现单色光学器件的XRF分析器，其中，所述分析器使用X-射线引擎将能量聚焦至所述流/聚焦来自所述流的能量，X-射线引擎具有至少一个聚焦、致单色X-射线光学器件。所述分析器可以是MWDXRF或ME-EDXRF分析器。
[0019]痕量元素可以是以下元素中的一种或多种:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb和Se ;在一个实施例中,所述流是原油,痕量元素是氯。
[0020]精炼厂中的点可以是前脱盐设备、后脱盐设备、氢化提纯器和/或重整器；蒸馏单元、ADU、VDU、馈送冷凝器、热交换器、汽提塔和/或氢化裂解器；或者可以包括在精炼厂或例如涡轮机的其它原油消耗操作之前的进料区。
[0021]此外，通过本发明的技术获得了额外的特点和优点。本文详细说明了本发明的其它实施例和方案，并认为是所要求发明的一部分。【专利附图】

【附图说明】
[0022]在说明书结束后的权利要求书中特别指出并明确要求了视为本发明的主题。由以下结合附图的详细说明，本发明前述的及其它目的、特征和优点是显而易见的，在附图中:
[0023]图1a以示意形式示出了具有X-射线光学能力的MWDXRF分析器；
[0024]图1b以示意形式示出了具有X-射线光学能力的ME-EDXRF分析器；
[0025]图2以示意形式示出了用于X-射线分析器的改进的样品流处理装置；
[0026]图3以示意形式示出了根据本发明一个和多个方面的炼油厂和在线X-射线分析器的位置；
[0027]图4以示意形式示出了根据本发明一个和多个方面的在线X-射线分析器的石油脱盐设备和位置 '及
[0028]图5以示意形式示出了根据本发明一个和多个方面的精炼厂管理对在线分析结果的使用。
【具体实施方式】
[0029]两种商业技术对于重样品的在线污染物测量是有用的。一种是UV突光(UVF)技术，另一种是X-射线荧光(XRF)。UVF方法是操作者和维护密集型的，需要高温炉和气体设施。MWDXRF在线分析器(例如，SINDIE/CL0RA-以下进一步论述)通常对于清洁的、低粘度燃料(柴油/汽油)是鲁棒的，但在上游应用中存在挑战，例如原油监控和进料管线内混合-主要因为XRF分析器中的X-射线窗口会受到这些“脏”流体的污染。
[0030]单色波长色散X-射线荧光(MWDXRF);和单色激发、能暈色散X-射线荧光分析器(ME-EDXRF):
[0031]本发明的受让人以前已经公开了单色波长色散X-射线荧光(MWDXRF)在线馏出物分析器，其使用两个单色光学器件(美国专利6，934，359和7，072，439-由此通过参考在其整体上并入本文中)，在图1a中示意性地显示为系统10。用于柴油燃料及其他燃料馏出物中硫的测量的相关SINDIE (柴油中的硫)生产线提供了许多优点，包括:(I)由于由DCCl的样品的单色激发而改进了信号/背景(S/B)，即具有低于荧光峰值的能量的轫致辐射光子(其通常淹没这些感兴趣的峰值)仅能够通过散射到达检测器，因此相比于多色激发而显著改进了 S/B比率；(2)较高的能量分辨率-这消除了所有常见的干涉问题，并为上游应用提供了物理基础；(3)固有的鲁棒性和低维护性-分析引擎是低功率、紧凑的，没有移动部分或可消耗气体；及(4)前所未有的动态范围,例如,样品中从0.3ppm到5%的硫的量化级。
[0032]MWDXRF中双曲晶体(DCC)光学器件14、16将强烈的微米尺寸的单色x_射线束从管12引导到样品18并到检测器20，增强传统波长-色散XRF。按照布拉格衍射定律，这些3-D形状的光学器件选择性地聚焦X-射线波长的极窄频带，用于样品激发。
[0033]一种工作台实现方式是特别设计用于在石油管线终端、精炼厂和测试实验室批量测试从0.15-10, OOOppm (wt.)含硫燃料样品。一种在线实现方式是工业级处理硫分析器，设计用于例如在管线终端的柴油、汽油及其他洁净馏分中的连续硫监控，用于监控燃料分界面馏分和油箱污染预防，在此，测量速度和可靠性及最少的维护是基本要求。取决于应用，例如硫的浓度可以每10到300秒不断更新。
[0034]类似的MWDXRF工作台分析器使得用户能够量化低于0.5ppm水平的氯浓度，不存在可消耗的气体或高温处理的困难。使用与SINDIE分析器相同的MWDXRF技术，这个CLORA工作台分析器实现方式提供了 0.15ppm和高达4%的动态范围的氯检测的限制。
[0035]根据本发明，在线单色激发、能量色散X-射线荧光(ME-EDXRF)分析器也可以用于这个应用。例如，在题为 XRF System Having Multiple Excitation Energy Bands InHighly Aligned Package的共同受让的PCT公布N0.W02009111454(A1)中公开了该引擎技术，其整体由此通过参考并入本文中。在一个实施例中，这个技术涉及称为HDXRF系统30的单色激发，如图1b中示意性示出的。HD XRF是多元素分析技术，提供了超过传统ED或WDXRF的显著增强的检测性能。这个技术现有技术的单色和聚焦光学器件34，其将来自管32的X-射线聚焦到样品38，使得多个选择能量的激发束能够有效地激发样品中宽范围的目标元素，这可以由例如能量色散检测器40检测到，其可以同时检测一个或多个元素的存在。单色激发显著地减小了在荧光峰值下的散射背景，极大地增强了元素检测限制和精度。HDXRF是直接测量技术，无需可消耗的或特定样品制备。
[0036]在任意这些系统中的X-射线光学器件例如可以包括曲晶单色光学器件，诸如在共同受让的美国专利6，285，506、6，317，483、7，035，374和7，738, 629中公开的；和/或多层光学器件；和/或多毛细管光学器件，诸如在共同受让的美国专利5，192，869、5，175，755,5, 497，008,5, 745，547,5, 570，408 和 5，604，353 中公开的。也可以使用诸如在共同受让的美国专利7, 110，506,7, 209，545和7，257，193中公开的光学器件/源组合。也可以使用提供单色效应的偏振光学器件装置。每一个上述专利都由此通过参考整体式并入本文中。
[0037]样品池和流控制改讲:
[0038]在用于原油和重质燃料应用的在线分析器中，应动态控制流动室中的压力、温度及其他流特性，以在变化的样品条件下保持适当的样品流。不同的样品流粘度使得难以以稳定压力将样品提供给分析器。氯测量提出了另一个挑战，因为氯主要存在于水相中，其不会在原油中均匀地混合。
[0039]本文公开了对样品池的改进，以解决这些挑战。样品池可以具有基本上薄的(例如聚酰亚胺)x-射线窗口，以允许X-射线进出样品池。可以控制窗口，在一个实施例中是与流体流分离，以使得背景和污染物最小。目的在于以20微米的定位精度均匀地将样品提供给XRF引擎-与样品的输入特性无关。
[0040]已经确定了用于温度、压力、流速等的适当的传感器以及对于这些传感器的适当位置。一些组件，例如具有自清除机械混合、空气去除和压力或流量调节器的冗余过滤器，可以放置在适当的位置，以优化它们对整个系统的影响。可以实现控制算法以便在无需样品类型的预先知识的情况下实时处理系统的动态。这个改进的系统提供了两个同时发生且重要的特点:(1)同质的、可预测的样品流，连同(2)适当定位的X-射线焦点。它们共同提供了制备和控制不同样品流的能力，例如不同级别的原油。
[0041]需要密切关注的重质燃料测量系统的一个组件是样品屏障，其允许X-射线激发重质样品，而同时保持X-射线引擎中的真空和连续运动的样品的流动压力。X-射线激励可以产生例如随时间的在这个分界面和特定类型的屏障材料上的硫电离和吸附-导致不希望有的硫残留和屏障的X-射线透明度的降级。如题为“Movable Transparent BarrierFor X-Ray Analysis Of A Pressurized Sample” 的美国专利 N0.7，277，527 (由此通过参考整体并入本文中)中公开的XOS的动态窗口模块(“DWM”)解决了在流动的石油样品流中固有的这个特定问题。DWM以可移动的屏障的形式提供了非常重要且成功的解决方案，屏障以可编程的间隔前进，用以清除窗口滚动的部分。针对解决这个问题的其它进展包括前进流控制机制(例如，作为PCT/US09/34982和U.S.12/391，677提交的、现在公布的美国专利 N0.8，050，382 的 Sample Module With Sample Stream Spaced From Window, ForX-Ray Analysis System ;和作为 PCT/US11/24004和美国序列号 13/023，111 提交的 SampleModule with Sample Stream Supported and Spaced from Window, for X-Ray AnalysisSystem ;和作为美国序列号 61/523，605 提交的 Sample Viscosity and Flow Control forHeavy Samples, and X-Ray Analysis Applications Thereof。这些专利/专利申请中的每一个都由此通过参考整体上并入本文中)。在图2示意性示出的一个此类实施例中，样品流作为层流58悬浮在样品室56内，并且不与X-射线窗口 52接触。样品流表面正好在X-射线束的焦点54内，窗口未失焦。
[0042]用于改进的在线分析器的技术规范(包括但不限于ME-EDXRF和MWDXRF)可以包括但不限于:
[0043]测量的元素:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb和 / 或 Se。
[0044]样品T>浊点，最大250华氏度
[0045]粘度20cSt或更大
[0046]过滤:IOOum
[0047]LOD:0.3ppmi300s -水基质
[0048]LOD:0.2ppmi300s -经基质
[0049]分析时间:10 — 900s 一用户可调整
[0050]范围:0.2ppm/wt - 3, 000ppm/wt
[0051]公开的在线分析器的一个关键益处是其能够测量有机和无机氯化物。并且，由于所需的蒸馏步骤，用于测量有机氯化物的现有ASTM方法的一个限制是其在高于400° F的蒸馏温度情况下无法识别氯化的材料。公开的在线分析器不会受到这个限制，因此可以用于直接测量蒸馏物和/或原油中较重分子量有机氯化物。
[0052]精炼厂应用一例如氯:
[0053]根据本发明，本文公开的改进的在线分析器可以用作大范围炼油应用中的诊断工具，尤其是用于例如，上述的氯(“Cl”)问题。贯穿整个生产线，Cl水平会需要包括未加工原油、部分处理的原油、原油处理材料(水、精炼化学制品)、馏出产物和成品的大范围样品中的监控。本发明提供了在这些过程点的在线监控。在这个能力中，分析器基本上是无机Cl(盐)和/或有机CL检测器。在精炼过程中，Cl盐变成为盐酸(HC1)，逐步腐蚀炼油设备。尽管使用了标准脱盐工艺，脱盐后的产物仍可以包含“幻盐”，其可以损害设备。因此，需要贯穿整个生产线对Cl进行测试。
[0054]图3是典型的炼油厂60的工艺流程图，显示了圆圈“A”，示出了氯化物污染物成为问题，并且可以根据本发明部署公开的在线分析器，用以在这些点测量工艺流。沿左侧的较细的圆圈表示原油输入到初级蒸馏过程中，在此，将原油分解为其组成部分，用于进一步的精炼。应注意，细圆圈标识还包含了以下详细论述的初始脱盐操作，在其中，从原油中抽取水溶性氯化物。氯化物的初级在线检测就在这些区域进行。较粗的圆圈表示精炼操作的区域，其易于受到起因于不可脱盐的氯化物(NDC)的存在和/或含Cl的催化剂/溶剂的引入造成的腐蚀；因此，这些区域提供了用于分析器集成的机会。最后，虚线圆圈表示成品，对其需要基于精炼厂或终端用户的技术规范测试Cl。
[0055]存在至少19个潜在的感兴趣点“A”，用于根据本发明的在线监控，大致分解如下:
[0056]1.脱盐输入原油中的NDC，
[0057]2.在常压蒸馏塔顶馏出物中，
[0058]3.在真空装置塔顶馏出物中，
[0059]4.在石脑油加氢器馈送/交换中，
[0060]5.在加氢器汽提塔塔顶馏出物中，
[0061]6.在催化重整器中，
[0062]7.在氢化裂解器塔顶馏出物中，
[0063]8.在用于运输的成品中。
[0064](这些点还可以包括但不限于，前/后脱盐单元、蒸馏单元、ADU、VDU、馈送冷凝器、热交换器、汽提塔和/或氢化裂解器；或者可以包括在精炼厂或例如涡轮机的其它原油消耗操作之前的进料区。)
[0065]每一个以上应用都具有不同的挑战，相对于样品进行测试的需要，腐蚀损害的固有问题和成本，和所需监控的要求。尽管一些精炼者要求对石脑油加氢器中NDC监控需要进行特别关注，但其它人建议脱盐的原油的输入监控是要应对的最重要的区域。
[0066]未加工的和脱盐.的原油:
[0067]使用分析器来量化未加工的和脱盐的原油中的氯化物水平是精炼工业中的感兴趣的关键应用，如相对于图4中所示的样品脱盐单元70示意性示出的(在此，圆圈“A”再次用于表示使用根据本发明的在线分析器的点)。根据本发明，连续监控脱盐的原油中的氯化物含量的能力可以用于优化脱盐单元操作和原油装置塔顶馏出物腐蚀控制程序。
[0068]能够测量在前脱盐设备单元和进入ADU之前的原油中发现的低ppm水平的氯化物的在线分析器当前是不存在的。观察实时氯化物结果的能力在氯化物尖峰的情况下将给与操作者通知，允许了将原油给料转移到油罐或者采取其它步骤以减轻损害。除了涉及的明显的人为因素以外，这些紧急情况包括严重环境问题的可能性。加热管故障的结果可以导致原油及其它碳氢化合物释放到地面、空气和水中。提出的在线氯测量会特别有益的情况的一个实例是以双馈送氯分析器方案的形式，其在前后脱盐设备流之间来回地自动切换，以控制并监控脱盐设备操作。益处包括脱盐设备的优化，导致降低的能量使用，增大的工作者安全性，和计划外的关机和收入损失的减小，同时降低了添加剂使用。
[0069]此外，现代脱盐设备的操作需要巨大量的能量。基本操作由通过多个塔板或塔盘的高压电流组成。原油在这些塔盘上并通过它们被燃料气体和/或流加热，并流过水和添加剂的混合物。通过将水、电压和添加剂与原油组合，原油被清洗掉任何“可萃出的”氯化物或盐。水中的盐随后传送到废水处理车间，用于进一步的处理和排放，将原油泵送到ADU，收集塔顶馏出物气体，用于进一步的处理。通过在去除处理过程中测量并严密控制氯化物，可以以一定方式控制电、温度、添加剂和水，其使得所需的设施最少，并消除作为当前行业标准的过处理安全网。
[0070]借助测量有机氯化物的额外益处，分析器解决了行业内一个当前的顾虑；在一些场合，有机氯化物出现在原油中，这些可以在原油塔蒸馏单元内水解为盐酸。尽管这个机制是一些争议的主题，但使用能够检测原油中的有机氯化物的装置有可能有助于解决这个问题。
[0071]脱盐设备清洗水和污水:
[0072]此外，如图4中相对于脱盐设备所示的，在脱盐设备输入清洗水和污水中使用在线分析器也会使一些精炼者感兴趣。结果可以用于估计/总体平衡从原油中去除盐。一些精炼者还会对了解脱盐设备清洗水的氯化物含量的变化感兴趣，因为后者通常由精炼厂内收集的多个水源组成。
[0073]石脑油和蒸馏氢化提纯:
[0074]氢化提纯的主要目的是去除流内的硫和大多数氮基成分。在处理过程中，金属及其它污染物也会被去除。对于馏出物和蜡油流，目的是减少用于柴油燃料和/或下游升级装置中的混合原料的硫含量。在重石脑油的情况下，氢化处理的主要目的是在将进料送到重整器之前对其进行清洁。
[0075]对于精炼厂中有机氯化物的关键顾虑是其在氢化提纯装置内转化为HC1。由于通常这些装置借助极少的水操作，就存在使得任何产生的HCl在氢化提纯污水中存在的极少的水体积中积聚的倾向。最终结果是PH急剧的下降和金属的活跃腐蚀。为此，原油中有机氯化物的PPm水平有可能非常成问题。
[0076]ASTM D4929测量有机氯化物的能力有限；针对具有低于400° F的沸点的化合物。它不能提供诸如馏出物和蜡油的更重流中有机氯化物的任何量化。一些精炼者报告了在馏出物和蜡油加氢器中有机氯化物引入的腐蚀的证据。获得能够测量馏出物和蜡油进料中有机氯化物的设备是有益的。尽管这些流比典型目标可操作性范围稍热，但样品冷却器可以用于提供适当的测试条件。
[0077]重整器轻端产物:
[0078]催化重整对于精炼厂至关重要，因为它用于制造用于汽油混合中的重整油(辛烷辅助剂)。重整器使用钼/铼基催化剂，其易于受到低水平的硫及其它痕量污染物的污染。将少量卤代烃(有机氯化物)添加到重整器进料中(重直馏石脑油)，以酸化催化剂表面并改进性能。有时需要较大的量来再生催化剂。来自重整器的产物会前往芳香烃萃取车间、汽油混合和轻端产物回收。
[0079]讽刺地，用于重整器的卤代烃具有与被认为对氢化提纯装置成问题的有机氯化物相同的化学类型。即使这个装置位于氢化提纯装置的下游，出于效率原因，也将产生的氢再循环回到氢化提纯装置进料。因此必须做出特别的努力以确保将再循环氢的有机氯化物含量保持在最小，以最小化氢化提纯装置中的腐蚀问题。其它问题是过多的有机氯化物/HCl会放出，进入重整油中，攻击下游装置(稳定塔)。
[0080]围绕维护的增加和/或对重整器进料的有机氯化物再生程度的细节是催化剂/操作特定的，常常是严守的秘密。因此，不论何时与氯化物有关的腐蚀在下游轻端产物回收车间中浮出表面，则常常归罪于重整器，即使轻端产物车间可以从精炼厂内的许多不同位置接收进料。重整器产物/轻端产物车间进料中的在线分析器的安装会有助于监控重整器车间操作，并有可能识别出其它氯化物贡献者。
[0081]Hj[0082]最后，一旦明确了钒的影响，就可以通过使用添加剂或其它手段来加以减轻，但需要快速识别出钒级别。钒污染物使得催化剂迅速失活，导致需要使用更多的热和能量以更猛烈地激发过程，以便达到相同的裂化或转化程度。这些事件也导致精炼厂中能量的实质性浪费。与炼焦有关的问题可以导致计划外的停机，类似于以上相对于氯化物控制和测量中所述的问题。根据本发明的钒的在线测量可以减轻这些影响。
_3] 精炼厂操作:
[0084]最后，来自遍布精炼厂60设置在线分析器的结果可以由精炼厂的本地和远程管理62来使用，以改进其操作输入和结果，如图5的流程图所示。
[0085]上述的创新的在线石油分析器为炼油工业提供了唯一且有价值的工具。通过提供遍布精炼厂的各种污染物(例如，硫、氯、钒及其它的)的实时测量，可以极大地改进精炼厂的安全性、效率和总体操作效能。
[0086]本领域技术人员会理解，本发明的一个或多个方案可以体现为系统、方法或计算机程序产品。因此，本发明的一个或多个方案可以采取全硬件实施例、全软件实施例(包括固件、驻留软件、微代码等)或组合了软件和硬件方案的实施例的形式，它们在本文中全都可以统称为“电路”、“模块”或“系统”。而且，本发明的一个或多个方案可以采取计算机程序产品的形式，包含在一个或多个计算机可读介质中，其具有包含于其上的计算机可读程序代码。
[0087]可以利用一个或多个计算机可读介质的任何组合。计算机可读介质可以是计算机可读存储介质。计算机可读存储介质例如可以是但不限于，电子、磁性、光、电磁、红外或半导体系统，装置或设备，或者前述的任何适合的组合。计算机可读存储介质更具体的实例(非穷举性列表)包括以下:具有一个或多个导线的电连接，便携式计算机盘、硬盘、随机存取存储器(RAM)、只读存储器(ROM)、可擦除可编程只读存储器(EPROM或闪存)、光纤、便携式光盘只读存储器(⑶-ROM)、光存储设备、磁存储处设备，或者前述的任何适合的组合。在本文献的环境中，计算机可读存储介质可以是任何实体介质，其可以包含或存储程序，用于由或结合指令执行系统、装置或设备使用。
[0088]在一个实例中，计算机程序产品包括例如，一个或多个非瞬时性计算机可读存储介质，用以在其上存储计算机可读程序代码模块或逻辑，以提供并促进本发明的一个或多个方案。
[0089]包含在计算机可读介质上的程序代码可以使用适当的介质发送，包括但不限于，无线、有线、光缆、RF等，或者前述的任何适合的组合。
[0090]用于实施本发明的一个或多个方案的操作的计算机程序代码可以写入到一个或多个编程语目的任意组合中，包括面向对象的编程语目，例如Java、Smalltalk、C++等,和常规过程编程语言，例如“C”编程语言、汇编或类似的编程语言。程序代码可以完全在用户计算机上，部分在用户计算机上，作为单独的软件包，部分在用户计算机上且部分在远程计算机上，或者完全在远程计算机或服务器上执行。在后一情况下，远程计算机可以通过任何类型的网络连接到用户计算机，包括局域网(LAN)或广域网(WAN)，或可以连接到外部计算机(例如，使用互联网服务供应商通过互联网)。
[0091]本文参考根据本发明实施例的方法、装置(系统)和计算机程序产品的流程图和/或方框图说明了本发明的一个或多个方面。应理解，流程图和/或方框图的每一个块，及流程图和/或方框图中的块的组合可以由计算机程序指令来实现。这些计算机程序指令可以提供给通用计算机的处理器、专用计算机、或其它可编程数据处理装置，以生产机器，以使得在借助计算机或其他可编程数据处理装置的处理器执行时，指令产生用于实现流程图和/或方框图的块或多个块中指定的功能/动作的模块。
[0092]这些计算机程序指令也可以存储在计算机可读介质中，其可以指导计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备以特定的方式起作用，以使得存储在计算机可读介质中的指令产生制造品，包括实现流程图和/或方框图的块或多个块中指定的功能/动作的指令。
[0093]计算机程序指令也可以加载到计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上，以导致在计算机、其他可编程数据处理装置、或其他设备上执行一系列操作步骤，以产生计算机实现的过程，以使得在计算机或其他可编程装置上执行的指令提供用于实现流程图和/或方框图的块或多个块中指定的功能/动作的过程。
[0094]附图中的流程图和方框图示出了根据本发明一个或多个方面的不同实施例的系统、方法和计算机程序产品可能的实现方式的架构、功能和操作。在这方面，流程图和方框图中的每一个块都可以表示代码的模块、段或部分，其包括用于实现特定逻辑功能的一个或多个可执行指令。还应注意，在一些可替换的实现方式中，块中指明的功能可以以不同于与图中指明的顺序进行。例如，连续显示的两个块实际上可以实质上同时执行，或者有时块可以以相反的顺序执行，这取决于所涉及的功能。还会注意到，方框图和/或流程图中的每一个块，及方框图和/或流程图中的块的组合可以由基于专用硬件的系统来实现，其执行特定的功能或动作，或者由专用硬件和计算机指令的组合来实现。
[0095]除了上述的以外，本发明的一个或多个方面可以由服务供应商供应、提供、部署、管理、服务等，其提供客户环境的管理。例如，服务供应商可以创建、维护、支持等计算机代码和/或计算机基础结构，其为一个或多个客户执行本发明的一个或多个方案。示例性的，反过来，服务供应商可以根据预定费和/或收费协议从客户接收付费。另外或者可替换地，服务供应商可以从向一个或多个第三方的广告内容的销售接收付费。
[0096]在本发明的一个方面中，可以配置应用，用于执行本发明的一个或多个方面。作为一个实例，应用的配置包括提供计算机基础结构，其可操作以执行本发明的一个或多个方面。
[0097]作为本发明进一步的方案，可以布置一种计算基础结构，包括将计算机可读代码集成到计算系统中，其中，结合计算系统的代码能够执行本发明的一个或多个方面。
[0098]作为本发明再进一步的方面，可以提供一种用于集成计算基础结构的过程，包括将将计算机可读代码集成到计算机系统中。计算机系统包括计算机可读介质，其中，计算机介质包括本发明的一个或多个方面。结合计算机系统的代码能够执行本发明的一个或多个方面。
[0099]尽管以上说明了多个实施例，但这些仅是实例。此外，其它类型的计算环境可以得益于本发明的一个或多个方面。
[0100]作为进一步的实例，一种适合于存储和/或执行程序代码的数据处理系统是可用的，其包括至少一个处理器，通过系统总线直接或间接耦合到存储器元件。存储器元件包括例如，本地存储器，在程序代码的实际执行过程中使用，大容量存储器，和缓存存储器，其提供至少一些程序代码的暂时存储，以便减少在执行过程中必须从大容量存储器取回代码的时间量。
[0101]输入/输出或I/O设备(包括但不限于，键盘、显示器、指点设备、DASD、磁带、⑶、DVD、拇指驱动器及其它存储介质等)可以直接或者通过居间的I/O控制器耦合到系统。网络适配器也可以耦合到系统，以使得数据处理系统能够成为通过居间的私有或公有网络耦合到其它数据处理系统或远程打印机或存储设备。调制解调器、电缆调制解调器和以太网卡仅是几个可用类型的网络适配器。
[0102]本文使用的术语仅是为了说明特定实施例，并非旨在限制本发明。本文使用的单数形式“一”旨在也包括复数形式，除非上下文中明确指明有所不同。会进一步理解，词语“具有”、“包括”和“包含”是开放式连接动词。结果，“具有”、“包括”或“包含” 一个或多个步骤或者元件的方法或设备拥有这一个或多个步骤或元件,但不限于仅拥有这一个或多个步骤或元件。类似地，“具有”、“包括”或“包含” 一个或多个特征的方法的步骤或设备的元件拥有这一个或多个特征，但不限于仅拥有这一个或多个特征。而且，以特定方式配置的设备或结构至少以该方式配置，但也可以以未列出的方式来配置。
[0103]尽管本文详细示出并说明了优选实施例，但对于相关领域技术人员来说，显然，可以在不脱离本发明的精神的情况下做出多个修改、添加、替换等，因此将它们认为是在如以下权利要求书中限定的本发明的范围内。
【权利要求】
1.一种用于精炼厂的原油或重质燃料流中痕量元素的在线测量的方法，包括: a.在所述流流过的所述精炼厂的某点处提供至少一个X-射线荧光(“XRF”)分析器； b.使用所述分析器，针对所述痕量元素分析所述流；以及 c.将来自所述分析器的结果提供给精炼厂或其它操作者，以改进操作。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述分析器包括实现单色光学器件的XRF分析器。
3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述分析器使用X-射线引擎将能量聚焦至所述原油流/聚焦来自所述原油流的能量，所述X-射线引擎具有至少一个聚焦、致单色X-射线光学器件。
4.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述分析器包括将所述X-射线引擎与所述原油流隔开的窗口。
5.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述分析器是MWDXRF或ME-EDXRF分析器。
6.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述痕量元素是选自以下列表中的至少一种元素:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb 和 Se。
7.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述流是原油，并且所述痕量元素是氯。
8.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述精炼厂中的所述点包括前脱盐设备、后脱盐设备、氢化提纯器、重整器和/或排污装置。
9.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述精炼厂中的所述点包括前/后脱盐设备单元、蒸馏单元、ADU、VDU、馈送冷凝器、热交换器、汽提塔和/或氢化裂解器。
10.根据上述权利要求中的任一项所述的方法，其中，所述精炼厂中的所述点包括添加剂添加和/或排污点。
11.一种用于精炼厂的原油或重质燃料流中痕量元素的在线测量的系统，包括: a.至少一个X-射线荧光(“XRF”)分析器，位于所述流流过的所述精炼厂的某点处； b.其中，由所述分析器针对所述痕量元素分析所述流；以及 c.其中，将来自所述分析器的结果提供给精炼厂或其它操作者，以改进精炼厂操作。
12.根据权利要求11所述的系统，其中，所述分析器包括实现单色光学器件的XRF分析器。
13.根据权利要求12所述的系统，其中，所述分析器使用X-射线引擎将能量聚焦至所述原油流/聚焦来自所述原油流的能量，所述X-射线引擎具有至少一个聚焦、致单色X-射线光学器件。
14.根据权利要求12所述的系统，其中，所述分析器包括将所述X-射线引擎与所述原油流隔开的窗口。
15.根据上述权利要求11- 14中的任一项所述的系统，其中，所述分析器是MWDXRF或ME-EDXRF分析器。
16.根据上述权利要求11- 15中的任一项所述的系统，其中，所述痕量元素是选自以下列表中的至少一种元素:S、Cl、P、K、Ca、V、Mn、Fe、Co、N1、Cu、Zn、Hg、As、Pb 和 Se。
17.根据上述权利要求11一 16中的任一项所述的系统，其中，所述流是原油，并且所述痕量元素是氯。
18.根据上述权利要求11- 17中的任一项所述的系统，其中，所述精炼厂中的所述点包括前脱盐设备、后脱盐设备、氢化提纯器、重整器和/或排污装置。
19.根据上述权利要求11- 18中的任一项所述的系统，其中，所述精炼厂中的所述点包括前/后脱盐设备单元、蒸馏单元、ADU、VDU、馈送冷凝器、热交换器、汽提塔和/或氢化裂解器。
20.根据上述权利要求11- 19中的任一项所述的系统，其中，所述精炼厂中的所述点包括添加剂添加和/或排污点。
21.—种系统,包括用于根据权利`要求1 一 10所述的方法中的任意一个方法的模块。
【文档编号】G01N23/223GK103797358SQ201280037391
【公开日】2014年5月14日 申请日期:2012年6月14日 优先权日:2011年6月20日
【发明者】A·博伊默, 陈泽武 申请人:X射线光学系统公司