การวัดความดันแบบเรียลไทม์ในกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน

หลักการพื้นฐานของการกลั่นน้ำมันเบนซิน: หอการกลั่นแบบบรรยากาศและแบบสุญญากาศ

กระบวนการกลั่นเป็นหัวใจสำคัญของการทำงานของโรงกลั่นน้ำมันเบนซิน โดยแยกน้ำมันดิบที่ซับซ้อนออกเป็นผลิตภัณฑ์ที่มีมูลค่าโดยอาศัยความแตกต่างของจุดเดือด หอการกลั่นที่ความดันบรรยากาศเป็นขั้นตอนแรกในกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน ในขั้นตอนนี้ น้ำมันดิบจะถูกให้ความร้อนและกลายเป็นไอที่ความดันใกล้เคียงกับความดันบรรยากาศ เมื่อไอระเหยลอยขึ้นไปในหอการกลั่น ถาดหรือวัสดุบรรจุจะช่วยเพิ่มการสัมผัสกับพื้นผิวที่เย็นกว่า ทำให้เกิดการควบแน่นของส่วนประกอบที่หนักกว่าในระดับล่าง ในขณะที่ไฮโดรคาร์บอนที่เบากว่า เช่น แนฟทา (สารตั้งต้นของน้ำมันเบนซิน) น้ำมันก๊าด และน้ำมันดีเซล จะลอยขึ้นไปสู่จุดรวบรวมที่เหมาะสม การทำงานของหอการกลั่นส่งผลโดยตรงต่อปริมาณการผลิตของโรงกลั่น โดยการขยายโรงกลั่นขนาดใหญ่ในปี 2024 จะเพิ่มกำลังการผลิตและเพิ่มผลผลิตของน้ำมันเบนซินและผลิตภัณฑ์กลั่นที่สำคัญอื่นๆ

เมื่อกระบวนการกลั่นในบรรยากาศปกติเสร็จสมบูรณ์แล้ว กากที่เหลือซึ่งมีน้ำหนักมากกว่าและไม่ระเหยจะถูกส่งไปยังหอการกลั่นแบบสุญญากาศ การทำงานภายใต้ความดันที่ลดลงของหอการกลั่นแบบสุญญากาศจะช่วยป้องกันการแตกตัวทางความร้อนโดยการลดจุดเดือด ทำให้สามารถแยกส่วนประกอบต่างๆ เช่น น้ำมันหล่อลื่นพื้นฐาน ขี้ผึ้ง และน้ำมันดีเซลหนัก ออกมาได้อีก โรงกลั่นสมัยใหม่กว่า 80% ใช้การกลั่นแบบสุญญากาศสำหรับการแปลงกากที่เหลือที่สำคัญนี้ ซึ่งแสดงให้เห็นถึงความสำคัญของกระบวนการนี้ในการเพิ่มประสิทธิภาพโรงกลั่นน้ำมันเบนซินขั้นตอนการดำเนินการ

ความดันเป็นปัจจัยพื้นฐานทั้งในกระบวนการกลั่นด้วยคอลัมน์ความดันบรรยากาศและการกลั่นด้วยคอลัมน์สุญญากาศ การรักษาความดันที่เหมาะสมจะช่วยให้สมดุลไอ-ของเหลว (VLE) เป็นไปอย่างคาดการณ์ได้ ทำให้สามารถแยกไฮโดรคาร์บอนได้อย่างแม่นยำโดยอาศัยความผันผวน ความดันที่ไม่ถูกต้องอาจเปลี่ยนแปลงจุดเดือดและขัดขวางการแยกส่วน ทำให้เสี่ยงต่อปฏิกิริยาข้างเคียงที่ไม่พึงประสงค์หรือล้มเหลวในการแยกผลิตภัณฑ์ที่ต้องการ ตัวอย่างเช่น ความดันในคอลัมน์ที่สูงเกินไปจะเพิ่มจุดเดือด ซึ่งอาจนำไปสู่การเสื่อมสภาพทางความร้อนของส่วนประกอบที่ไวต่อความร้อน ในทางกลับกัน สภาวะสุญญากาศจะลดจุดเดือด ทำให้สามารถแยกส่วนประกอบได้โดยไม่ทำให้ส่วนประกอบที่หนักกว่าเสียรูป

การวัดความดันแบบเรียลไทม์ที่แม่นยำเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการเพิ่มประสิทธิภาพกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน เครื่องส่งสัญญาณความดันอุตสาหกรรม เช่น เครื่องส่งสัญญาณความดันแตกต่าง จะถูกติดตั้งในจุดยุทธศาสตร์เพื่อตรวจสอบความแตกต่างของความดันและความสมบูรณ์ของคอลัมน์อย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์เหล่านี้ รวมถึงรุ่นที่อ้างอิงในคู่มือการติดตั้งเครื่องส่งสัญญาณ Rosemount 3051 และเครื่องส่งสัญญาณแรงดัน 2088คุณสมบัติเหล่านี้ช่วยให้ได้ข้อมูลออนไลน์ที่เชื่อถือได้สำหรับการวัดทั้งก๊าซและของเหลว ทำให้มั่นใจได้ถึงการบำรุงรักษาคอลัมน์กลั่นในโรงกลั่นที่ปลอดภัยและมีประสิทธิภาพ ชิ้นส่วนภายในคอลัมน์ที่ล้ำสมัย เช่น ถาดและวัสดุบรรจุที่มีโครงสร้างที่ดีขึ้น และระบบควบคุมกระบวนการแบบบูรณาการ ช่วยเพิ่มเสถียรภาพของความดันในหน่วยสุญญากาศ โดยใช้ประโยชน์จากเทคโนโลยีการวัดที่ทันสมัยเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพคุณภาพและผลผลิต

ความก้าวหน้าล่าสุดในเทคโนโลยีการกลั่นแบบสุญญากาศมุ่งเน้นไปที่การปรับปรุงชิ้นส่วนภายใน การควบคุมความดันให้มีประสิทธิภาพยิ่งขึ้น และการบูรณาการการตรวจสอบแบบดิจิทัล ระบบอัตโนมัติและการสร้างแบบจำลองทางกายภาพที่ได้รับการปรับปรุงช่วยสนับสนุนการควบคุมกระบวนการแบบปรับตัวได้ ซึ่งช่วยลดการใช้พลังงานและปรับปรุงความสม่ำเสมอของผลผลิตได้อย่างมาก การนำการกลั่นแบบสุญญากาศมาใช้เพิ่มมากขึ้น ซึ่งปัจจุบันเป็นมาตรฐานในการแปลงกากน้ำมัน แสดงให้เห็นถึงบทบาทสำคัญของกระบวนการนี้ในการผลิตเศษส่วนที่มีมูลค่าสูงจากวัตถุดิบดิบที่ซับซ้อนและหนักขึ้นเรื่อยๆ ในกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน

โดยสรุปแล้ว การทำงานร่วมกันระหว่างหอการกลั่นในบรรยากาศปกติและหอการกลั่นในสุญญากาศ ซึ่งควบคุมโดยการจัดการความดันอย่างละเอียดอ่อนและอุปกรณ์วัดความดันอุตสาหกรรมแบบออนไลน์ที่มีประสิทธิภาพสูง เป็นพื้นฐานสำคัญของกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน หอการกลั่นเหล่านี้ช่วยเพิ่มความยืดหยุ่นของโรงกลั่น เพิ่มความบริสุทธิ์ของผลิตภัณฑ์ และเพิ่มปริมาณการผลิตเพื่อตอบสนองต่อองค์ประกอบของน้ำมันดิบและรูปแบบความต้องการที่เปลี่ยนแปลงไป

ความท้าทายในการวัดความดันสำหรับการกลั่นน้ำมันเบนซิน

กระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซินเกิดขึ้นในสภาพแวดล้อมที่มีความต้องการสูง การทำงานของหอการกลั่นในบรรยากาศปกติทำให้เครื่องมือวัดสัมผัสกับอุณหภูมิสูง ซึ่งมักจะเกิน 400°C โดยเฉพาะในส่วนล่างของหอการกลั่น ที่อุณหภูมิเหล่านี้ ชิ้นส่วนอิเล็กทรอนิกส์และซีลในเครื่องส่งสัญญาณความดันอุตสาหกรรมสำหรับการวัดก๊าซและของเหลวจะเกิดการเสื่อมสภาพและการเปลี่ยนแปลงของพอลิเมอร์ ซึ่งอาจส่งผลกระทบต่อความแม่นยำและอายุการใช้งาน

สภาพแวดล้อมที่มีฤทธิ์กัดกร่อนเพิ่มความซับซ้อนอีกระดับหนึ่ง วัตถุดิบในกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซินประกอบด้วยสารประกอบกำมะถันและคลอไรด์ ส่วนประกอบเหล่านี้เมื่อรวมกับไอน้ำที่อุณหภูมิสูงจะก่อให้เกิดกรดกัดกร่อนที่สามารถทำลายระบบวัดแบบดั้งเดิมที่ทำจากโลหะหรืออีลาสโตเมอร์ได้ ตัวอย่างเช่น แผ่นไดอะแฟรมของเซ็นเซอร์ความดันที่ทำจากสแตนเลสอาจเกิดการกัดกร่อนแบบเป็นหลุมหรือเป็นร่อง โดยเฉพาะอย่างยิ่งในสภาพแวดล้อมของกระบวนการกลั่นแบบสุญญากาศ การเลือกวัสดุที่เหมาะสม เช่น โลหะผสมนิกเกลสูงหรือแผ่นไดอะแฟรมเซรามิกจึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษาความสมบูรณ์ของตัวส่งสัญญาณ

ขั้นตอนการกลั่นน้ำมันเบนซินยังก่อให้เกิดแรงดันที่ผันผวนและมักเกิดความปั่นป่วนเนื่องจากการเปลี่ยนแปลงอัตราการป้อน การปรับการดึงออก หรือการปรับเปลี่ยนอัตราส่วนการไหลย้อนกลับ ในระหว่างกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน การเปลี่ยนแปลงอย่างรวดเร็วและการไหลแบบเป็นจังหวะอาจทำให้เกิดสัญญาณรบกวนในสัญญาณการวัด ซึ่งทำให้การควบคุมที่เสถียรทำได้ยาก จึงจำเป็นต้องใช้เครื่องส่งสัญญาณแรงดันที่มีการตอบสนองที่รวดเร็วและไดนามิก รวมถึงความสามารถในการกรองแบบดิจิทัล เพื่อรายงานแรงดันกระบวนการที่แท้จริงได้ทันที

การพึ่งพาการแทรกแซงด้วยตนเองเพิ่มความเสี่ยงต่อข้อผิดพลาดของมนุษย์ โดยเฉพาะอย่างยิ่งในจุดควบคุมที่สำคัญ เช่น ความดันไอเหนือคอลัมน์และความดันผลิตภัณฑ์ด้านล่าง การบันทึกที่ไม่สม่ำเสมอหรือการอ่านค่าด้วยตนเองที่ล่าช้าทำให้เกิดความไม่แน่นอน ซึ่งส่งผลกระทบต่อการควบคุมคุณภาพแบบเรียลไทม์ เครื่องส่งสัญญาณความดันที่ทนทานและทำงานแบบออนไลน์ได้อย่างสมบูรณ์ช่วยลดความเสี่ยงนี้โดยการให้ข้อมูลแบบเรียลไทม์อย่างต่อเนื่องตลอดความสูงของคอลัมน์ ซึ่งสนับสนุนทั้งการเพิ่มประสิทธิภาพการตัดผลิตภัณฑ์และการวางแผนการบำรุงรักษาคอลัมน์กลั่นในโรงกลั่น

เนื่องจากค่าความดันที่สำคัญส่งผลโดยตรงต่อจุดตัดและผลผลิตของผลิตภัณฑ์ ความน่าเชื่อถือของอุปกรณ์จึงเป็นสิ่งที่ไม่สามารถต่อรองได้ การทำงานผิดพลาดของเครื่องส่งสัญญาณความดันแตกต่างที่ใช้ในโรงกลั่นอาจส่งผลให้ส่วนประกอบในการผสมแนฟทาหรือน้ำมันเบนซินไม่ได้มาตรฐาน ทำให้ต้องนำไปแปรรูปใหม่หรือกำจัดทิ้ง ความจำเป็นในการลดการแทรกแซงและข้อผิดพลาดในการวัดนั้นมีความสำคัญอย่างยิ่งในส่วนของการกลั่นและการแยกสาร เนื่องจากแม้แต่ความเบี่ยงเบนของความดันเพียงเล็กน้อยก็สามารถเปลี่ยนแปลงสมดุลไอ-ของเหลวภายในได้ การเลือกอุปกรณ์ที่แข็งแรงทนทานสำหรับอุปกรณ์วัดความดันในอุตสาหกรรม และการปฏิบัติตามแนวทางการติดตั้งที่แม่นยำ เป็นสิ่งสำคัญในการรักษาความสม่ำเสมอของกระบวนการ

โดยสรุปแล้ว ความท้าทายเฉพาะตัวของกระบวนการกลั่นน้ำมันเบนซิน ทั้งด้านความร้อน เคมี และพลศาสตร์ ทำให้จำเป็นต้องใช้เทคโนโลยีการวัดความดันเฉพาะทาง เฉพาะเครื่องส่งสัญญาณที่มีความทนทานสูง ตอบสนองรวดเร็ว และทนต่อการกัดกร่อน ซึ่งออกแบบมาสำหรับการทำงานต่อเนื่องและออนไลน์โดยมีการปรับแต่งจากมนุษย์น้อยที่สุดเท่านั้น จึงจะสามารถรับประกันประสิทธิภาพในระยะยาวและลดข้อผิดพลาดให้น้อยที่สุดในสภาพแวดล้อมโรงกลั่นเหล่านี้ได้