A Review of an Expert System Design for Crude Oil Distillation Column Using the Neural Networks Model and Process Optimization and Control Using Genetic Algorithm Framework

This paper presents a comprehensive review of various traditional systems of crude oil distillation column design, modeling, simulation, optimization and control methods. Artificial neural network (ANN), fuzzy logic (FL) and genetic algorithm (GA) framework were chosen as the best methodologies for design, optimization and control of crude oil distillation column. It was discovered that many past researchers used rigorous simulations which led to convergence problems that were time consuming. The use of dynamic mathematical models was also challenging as these models were also time dependent. The proposed methodologies use back-propagation algorithm to replace the convergence problem using error minimal method.

动态热条件下原油罐储维温过程主要影响因素分析

掌握原油罐储维温过程主要影响因素,对原油库实现节能降耗目的起重要作用。在建立动态热条件下含蜡原油罐储维温过程三维理论模型的基础上,提出了加热盘管空间结构、周向效应对罐内对流传热的影响,划分了内、外因素影响区以及过渡区域;采用多元非线性回归的方法,建立不同季节边界位置主控影响因素模型,定量表征了罐边界油温与内、外因素之间的作用机制。结果表明:罐内大涡结构受无加热盘管区域局部湍涡影响,导致大涡结构向无盘管区域发生偏移。罐底低温区域受盘管周向效应影响较大,罐顶边界油品受内外因素影响大,形成最大厚度1.79 m的外界环境影响区;罐壁受保温层影响,只形成了内部维温热流影响区;冬季罐底形成了0.13 m的外界土壤影响区。

动态条件下连续密度测量标准对标分析

在原油交接计量过程中需要进行体积量与质量之间的换算,油品密度主要以人工取样、化验密度为主,因此在线振动管液体密度计的技术水平直接制约着原油交接计量的自动化水平。通过了解确认在线振动管液体密度计技术水平及现场应用存在问题,对标分析API、ISO国际标准的技术内容,结合国内实际情况,从选型、安装、运行到使用和维护等全生命周期内规范在线振动管液体密度计的使用,减少测量系统和检定系统密度误差,保证原油交接计量中油量计量和流量计检定计算的准确性。

MH油田常温转输系统含水原油黏壁温度研究

MH油田原油含蜡易凝,冬季极寒(-40℃)环境下常温集输过程中原油黏壁概率增大,威胁管道安全运行。因此,亟需判断MH油田在实际运行工况以及未来工况下的常温转输可能性。通过改进后的冷指实验测得MH油田各转油站油品在不同含水率和不同流速下的黏壁温度,并采用极端梯度上升(XGBOOST)算法开展黏壁温度预测。其结果表明,M131、M18、BL、M2转油站原油在55%~80%含水率和0.90~2.72 m/s流速下的黏壁温度均低于凝点0.25~11.01℃,随含水率和流速增大,原油黏壁倾向减弱,黏壁温度降低。不同工况下XGBOOST算法黏壁温度预测结果与实验结果平均误差仅为8.36%。原油黏壁温度与各因素的重要度排序为含水率、原油凝点、流速,XGBOOST算法可用于预测MH油田转输系统变工况下常温转输的可行性。

评估原油交接过程动态计量输差的成对t检验方法研究

原油交接计量过程中由于流量计的误差、动态变化的压力与温度等不确定性因素而产生计量输差,引起交接计量纠纷。采用成对样本t检验与流量计误差分析相结合的新方法,对原油交接过程的动态计量输差进行了评估,对动态计量过程中的来油流量与回油流量两者之间的输差数据进行了正态性检验和相关性性检验。结果表明,采油厂与轻烃厂原油交接数据相关性非常的明显,输差数据服从正态分布,采油厂与轻烃厂原油交接计量的生产数据满足成对t检验的要求。通过成对样本t检验对输差数据进行了量化评估,给出了动态计量输差的合理偏差范围,分析了动态计量过程来油流量与回油流量两者之间输差的合理性。对流量计置信区间的分析表明,来油流量置信区间与回油流量置信区间的相对位置只能定性地显示输差是否明显,不像成对t检验可以定量地给出计量允差。成对t检验能够计算得到计量允差这一新量化指标,可将成对样本t检验方法与流量计的误差分析相结合,用于评估原油交接过程的动态计量输差。

汽提净化水回用原油电脱盐过程的溶解性有机物转移特征

汽提净化水回用原油电脱盐是炼化企业重要的节水措施。本研究基于气相色谱-质谱和静电场轨道阱高分辨质谱组合分析,从微观层次上探究了汽提净化水回用电脱盐过程的溶解性有机物转移特征。电脱盐过程中,汽提净化水有13种芳香胺类、34种含氮杂环类、13种中长链烷基酚类和1种醚类化合物转移到油相,对油品品质影响轻微,对油品收率有所促进,同时可将电脱盐污水的有机负荷总量降低约50%。原油中的8种环烷酸类、7种含氧杂环类、3种短链烷基酚类、504种低不饱和度的O_(2)、O_(4)、O_(3)S_(1)和N_(1)O_(3)类以及186种高不饱和度的O_(4)S_(1)和N1O_(2)类化合物转移到水相,使得电脱盐污水的有机污染组成更为复杂,急性生物毒性更强。本研究对于掌握高浓度点源污水的水质特性、提高炼化企业污水管控水平具有指导意义。

海上原油中转储销模式研究

随着国内海上油气田的勘探开发,原油产量增长对目前常规海上原油储销体系产生巨大压力,并且部分海上平台或者边际油田位置较为偏远,传统的铺设输油管道和建设陆地终端或FPSO进行原油储销成本较高,影响油气田的开发利用。文章通过对目前国内海洋原油常规储销模式进行研究,分析其在新形势变化下面临的问题和不足,以QHD原油中转外输为实际案例,对海上原油中转储销模式进行探讨。

某海上平台原油入罐温度高原因分析及处理措施

某海上生产平台处理油田生产出来的原油并储存至合格油罐,通过外输油轮靠泊外输方式外输原油。随着油田大泵提液及油井含水的上升,生产处理平台生产流程出现瓶颈,其中进入原油储罐的原油温度大大提升,长期高于设计的入罐操作温度,加大了平台原油储罐的运行风险。为降低原油入罐温度,平台对入罐温度高的原因进行分析并针对性的提出了一些处理措施,取得了良好的效果。

基于动态规划的原油管道运行能耗优化技术研究

随着管道老化和站内设备劣化,原油管道整体能耗呈逐年上升趋势。在考虑泵状态、加热炉状态、变频器状态、泵转速、加热炉功率、节流阀压降等决策变量的基础上,建立了以总运行费用最小为目标函数的原油管道运行能耗优化模型,结合总传热系数和水力摩阻系数修正值,采用动态规划算法对最优运行方案进行求解。结果表明,参数修正后,进站温度的平均相对误差为3.41%,进站压力的平均相对误差为3.60%,满足后续优化需求;水力优化结果考虑了沿程站场电价的影响,站内节流阀均保持常开,说明站间没有剩余压力浪费;热力优化结果保证了进站温度均高于原油凝点2~5℃,没有剩余进站温度浪费;总运行费用较优化前降低了12.4%,经济效益明显。研究结果可为原油管道节能运行方案的制定和实施提供理论依据。

管道中重质原油流变特性及流动传热规律

因重质原油流动过程存在历史记忆性和全域相关性,经典牛顿本构模型无法有效刻画其流变特性。建立了能够有效刻画重质原油流变特性的空间分数阶本构模型,并基于有限元法数值模拟了原油流动与传热过程。主要研究了空间分数阶模型阶数对原油流动与传热的影响,分析了平均努塞尔数与摩擦阻力系数随着分数阶阶数的变化规律;并比较了管壁热边界条件分别为常壁温与壁面热流密度下,原油传热过程中局部努塞尔数和对流换热系数的变化情况。研究结果表明:随阶数α(α>1)的增大,原油流变性能逐渐向剪切变稀转变,加快了原油流动速度,同时原油传热性能增强,有助于原油的输运效率增加。此外,在壁面热通量条件下的传热效率高于常壁温条件下的传热效率。因此深入研究原油的流变特性以及流动与传热规律,可为提高管道原油输运效率与经济运行提供理论指导。

某地埋式原油管道泄漏过程中石油烃于土壤中垂向迁移研究

为了探寻管道泄漏原油过程中原油在不同类型土壤中的垂向迁移规律,本文采用Hydrus-1D中水流和溶质运移模型进行了原油管道途径沙土、壤沙土、砂质黏壤土、粉质黏土等土壤环境时发生持续渗漏3年,石油烃在土壤中垂向迁移规律。

老化污油高效分离净化技术工业应用

老化污油由于水和固体质量分数较高,直接掺入原油回炼易造成装置运行波动。为实现老化污油高效、快速净化,对膜强化传质净化处理技术进行升级,并以此为技术支撑,构建了一套2×10^(4)t/a工业装置。本文对老化污油高效分离净化技术进行了介绍,并对装置输入和输出物料性质进行了分析总结。运行过程中,各项检测结果完全达到技术指标要求,净化后污油可直接输送至常减压装置回炼。另外,装置污油回收率超过96.0%,大大减少了油泥产出量,降低了企业危废处置成本。

油田集输系统的节能途径

根据大庆油田地面工程原油集输系统的特点,针对节气、节电两个方面,分析存在的问题及节能潜力,提出符合生产实际的节能技术、设备应用模式和生产管理模式,对节能效果进行预测。

FPSO原油外输系统研究

原油外输系统是FPSO上比较重要而且组成复杂的一个系统。本文描述了外输系统的基本组成、工作流程、设备布置,分析了艉部串靠式外输系统的特点和设计要点,介绍了外输作业的基本条件和操作过程。

原油动态计量交接流量计系数方法应用研究

介绍了原油计量交接流量计系数方法的基本原理,分析了原油粘度、温度、压力等影响流量计系数的主要因素,并对五种流量计系数的使用方法进行了深入研究,提出了较为科学和实用的使用方法。

深海原油转驳船定位模式及定位能力分析

为了给原油转驳船的动力定位系统设计及设备选型提供技术参考,本文分析了原油转驳船的作业模式,计算了各模式下原油转驳船受到的环境载荷。通过采用远场积分法,获得了不同浪向下原油转驳船的二阶定常波浪力,开展了推进装置推力分配及主推进装置和动力定位推进装置布置研究,并针对原油转驳船推力系统的完整模式和各种失效模式,计算并绘制了原油转驳船作业工况的动力定位能力曲线。计算结果表明:该船的动力定位系统能满足DP-2级别要求,能保证原油转驳船在设计海况下正常作业,可为实际工程中推进定位系统设计提供参考。

CTAB与原油酸性物质的作用及润湿性反转

在阳离子表面活性剂(CTAB)相间传质实验过程中,分析CTAB在油水之间的相间传质行为及其与原油中酸性物质之间的相互作用;研究水相pH值、原油酸值对分配系数的影响及其对碳酸盐岩表面的润湿性反转作用。研究结果表明:原油羧酸与CTAB相互作用,形成离子对,能促进CTAB在油水之间的传质与分配,且随着水相pH值的增加,CTAB在油水相间传质能力增强;原油羧酸-CTAB相互作用形成的离子对成为油湿表面的有效亲核,可使碳酸盐岩表面的润湿性转变为水湿,而且浓度高于CMC的浓度时,润湿反转作用更强,因为CTAB溶液中胶束的存在有利于岩石表面羧基化合物的解离。

原油差温顺序输送管道温度场的数值模拟研究

原油差温顺序输送管道的温度场不同于输送单种原油的热油管道,探明其规律有助于管道的设计和运行方案的制定.建立了非稳态传热的数学模型,采用有限容积法和热力特征线法相结合的数值算法进行了求解.用国内某差温顺序输送原油管道的现场实测数据对编制的计算程序进行了检验.受原油种类和出站温度交替变化的影响,油流温度场和土壤温度场均呈现出周期性变化的特点;不同位置温度的变化周期相同,但可能存在滞后时间;停输时机不同,管道的安全停输时间可能不同.

原油结垢对换热器换热效果影响的分析

通过原油污垢系数对原油加温换热器性能的影响及其实际运行情况的分析,认为对于不同的原油成分,在设计换热器时需要采用不同的原油污垢系数。

浮顶罐内含蜡原油静态储存中的冷却胶凝规律

将失流点以下的含蜡原油看作是多孔介质体系,以附加比热容法描述蜡的结晶潜热,动量源项方法表征蜡晶网络结构对液态原油的流动阻力,基于有限体积法数值模拟含蜡原油的冷却胶凝过程。结果表明:传热机制和边界条件主导了凝油结构的演变进程。在自然对流作用下,凝油最先在罐底和罐壁所包围的区域内产生,且其始终是罐内胶凝最严重区域。罐顶最先形成完整的凝油层,其发展先后经历了慢速增长和快速增长两个阶段,且其凝油层厚度逐渐趋于均匀分布;其次是罐底,其发展过程与罐顶相反;最后是罐壁,其凝油层的演变具有从罐底沿罐壁向罐顶推进的特点。罐内对流越强,罐顶凝油层的增长速率越缓慢,罐底凝油层的增长速率越快。基于温度场及凝油结构的演变规律,可以将含蜡原油的冷却过程分为3个阶段,即自然对流占主导的第1阶段,导热逐步取代自然对流的第2阶段,及以导热为主导机制、边界条件调控下的第3阶段,同时给出了不同阶段原油温度分布和散热损失规律的细节。