用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法
【技术领域】
[0001]本发明通常涉及用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法。更具体而言，本发明涉及脱盐自动化系统和使用乳液水平指示器测量与原油和水相之间界面的乳液相关的至少一项性能的方法。本发明特别与废水运行、原油装置设备的腐蚀与结垢以及其他下游应用相关。
【背景技术】
[0002]在原油精炼中，通常将原油从贮存槽泵送至原油装置用于加工。原油装置通过在脱盐器中水洗来清洁原油，然后在常压蒸馏塔中将原油分成馏分。这些馏分被泵送至原油装置下游的各种加工装置(例如真空蒸馏、延迟焦化装置、催化裂化装置、氢化加工装置等)。在原油装置的很多区域中发生腐蚀和腐蚀副产物沉积(本文中有时将后者称为结垢)。
[0003]近年来精炼原油装置加工已变得日益困难，并且由于若干原因预计会变得更有挑战性。例如，原油价格的显著上升已使得精炼厂积极地寻求可以折扣价获得的“机遇”或“挑战性”的原油。较低的价格与原油特性例如高酸或高固体含量有关，该特性使得其与轻质低硫基准原油相比不那么理想。
[0004]由于最低的现有原油库存结合增加的原油品种，精炼厂比过去更频繁地(每2至3天)更换原油板岩。原油板岩的更换通常将原油装置的稳态条件扰乱最多至数小时。通常，约百分之八十的腐蚀和结垢发生在这些通常持续约百分之二十的时间的转换或紊乱期间。如果结垢和腐蚀问题足够严重，精炼厂将停止加工引起该问题的原油或原油混合物。然而，这些挑战性原油对精炼厂而言可以折扣获得，因而使得其更有利可图。因此停用这些产生问题的原油不是非常常见的选择。
[0005]为了减少腐蚀，原油装置可以每周两次或三次、或在一些情况下每天维护。每天维护提供最好的动态原油装置系统的快照视图。原油类型和/或粗原油贮存槽每周更换数次，有时每天更换。各槽的内容物与其他槽不同，因此每次更换都引起原油装置的进料品质改变，很多时候扰乱稳态状态并且引起系统内的紊乱。预热、脱盐和蒸馏操作随着新的原油而转变，运送不合格的产品和/或流出物水源。通常进行许多持续数小时(在一些情况下数天)的调节以使原油装置回到稳态运行。
[0006]控制这种紊乱和优化原油装置运行的最常用的现行工业实践是提供足够的人力和工时。例如，根据原油装置的尺寸和复杂度，各原油装置可以具有三至十人的操作人员组。该人员组可以全天收集各种样品用于湿化学实验室测试，以及测量和调节温度和流速，以保持装置在规范内运行。这种实践通常适用于在分馏品质分割点和终点方面保持该装置正常运行，而很少关注特定的化学控制程序。如果紊乱严重，可以对工艺化学品做出改变和/或可以围绕原油装置建议水平、流速或温度的改变，以保持动态系统在尽可能最优的条件。因而存在对用于自动实时监测和控制原油装置中脱盐的系统和方法的持续需要。
【发明内容】
[0007]因此本发明提供了用于自动实时监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法。在一个方面，本发明提供了包括混合阀、脱盐器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器、以及操作地耦联至混合阀、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器的控制器的系统。混合阀通过跨混合阀的压降来混合原油和洗涤水，从而形成原油/水相流。脱盐器容器接收该原油/水相流，由此在原油和水相之间的界面形成乳液。脱盐器容器配置为在外加电场中使原油/水相流与一定剂量的破乳剂接触。乳液水平指示器耦联至脱盐器容器的外表面，并且能够测量与乳液相关的至少一项性能。氯分析器能够测量原油的总氯量。水分析器能够测量原油的水百分比。控制器响应于所测量的性能、总氯量和水百分比中的至少一项来基本实时地调节压降和破乳剂剂量中的至少一项。
[0008]在另一个方面，本发明提供了监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的方法。该方法包括通过跨混合阀的压降来混合原油和洗涤水，从而形成原油/水相流。将原油/水相流供应至脱盐器容器，由此在原油和水相之间的界面形成乳液。在外加电场中使原油/水相流与一定剂量的破乳剂接触。使用乳液水平指示器测量与乳液相关的至少一项性能。测量原油的总氯量和水百分比。响应于所测量的性能、总氯量和水百分比中的至少一项来基本实时地调节压降和破乳剂剂量中的至少一项。
[0009]本领域技术人员应当理解，所公开的构思和特定实施方案可以容易地用作修改或设计用于实现与本发明相同目的的其他实施方案的基础。本领域技术人员还应当理解，这种等效实施方案不偏离如所附权利要求所限定的本发明的精神和范围。
【附图说明】
[0010]图1是根据本发明一个实施方案的用于监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统的示意图，该系统包括混合阀、脱盐器容器、乳液水平指示器、氯分析器、水分析器和控制器。
[0011]图2是图1中控制器的显示的示意图。
【具体实施方式】
[0012]本文描述了用于自动实时监测和控制原油蒸馏装置中脱盐的系统和方法。该系统和方法在减小装置的变化中可以是有利的，所述变化可以导致脱盐的扰动，所述扰动进而可以影响废水运行、原油装置设备的腐蚀和结垢，以及其他下游应用。该系统包括混合阀、脱盐器容器、耦联至脱盐器容器外表面的乳液水平指示器、氯分析器、水分析器、以及操作地耦联至混合阀、乳液水平指示器、和/或氯分析器、和/或水分析器的控制器。在一些实施方案中，乳液水平指示器、氯分析器和水分析器可以改装至现有混合阀和脱盐器容器。
[0013]传统的脱盐器分析器或乳液水平指示器使用了通过合适的端口插入脱盐器容器的探针。因此，如果脱盐器容器中不存在端口，传统的脱盐器分析器可能不能使用。插入脱盐器容器的探针可能由于存在蜡和/或铁硫化物而易于结垢和读数错误。此外，插入脱盐器容器的探针可能由于插入、缩回、校准过程以及在停工中的检查或清洁操作期间被损坏。相比之下，本文所公开的乳液水平指示器耦联至脱盐器容器的外表面。因此，本文所公开的脱盐器系统可以不需要任何插入脱盐器容器以测量与乳液相关的至少一项性能的探针。此夕卜，该乳液水平指示器可以在不需要关闭脱盐器系统的情况下安装。
[0014]1.定义
[0015]除非另行限定，否则本文所使用的所有技术和科学术语具有与本领域普通技术人员通常所理解的相同的含义。在冲突的情况下，以本文件(包括定义)为准。优选的方法和材料在下文描述，但是与本文所描述的相似或等效的方法和材料可以在本发明的实践或测试中使用。本文所提及的所有公开、专利申请、专利和其他参考文献通过引用整体并入本文。本文所公开的材料、方法和实例仅为说明性而无意为限制性的。
[0016]本文所使用的术语“包含”、“包括”、“具有”、“可以”、“含有”和其变体旨在为开放式的连接语、术语或单词，其不排除另外的行为或结构的可能性。除非上下文清楚地另有指示，否则单数形式包括复数的所指内容。无论是否明确提出，本公开还考虑到“包含”本文所提供的实施方案或要素、由本文所提供的实施方案或要素“组成”以及“基本组成”的其他实施方案。
[0017]尽管描述本发明中宽范围的数值范围和参数是近似值，但尽可能精确地记录了在特定实施例中提出的数值。然而任何数值固有地包含一定的误差，其不可避免地来自存在于其各自的试验测量中的标准偏差。此外，对于本文数值范围的列举，显然考虑到具有相同精确度的介于其间的各数字。例如，对于6至9的范围，除6和9外还考虑到数字7和8，而对于 6.0 至 7.0 的范围，显然考虑到数字 6.0,6.1,6.2,6.3,6.4,6.5,6.6,6.7,6.8,6.9 和7.0。
[0018]术语“控制器”是指手工操作器或具有例如处理器、记忆装置、数字存储介质、包括通信回路的通信界面(该回路可运行以支持通过任何数目的通信协议和/或网络的通信)、用户界面(例如图形用户界面，其可以包括阴极射线管、液晶显示器、等离子显示器、触摸屏或其他