基于支持向量機(jī)回歸的洗油乳化配方的研究

梁慧　藍(lán)名新　唐彩珍　黃福川

摘 要： 為了提高煤焦洗油乳化的穩(wěn)定時(shí)間，結(jié)合均勻設(shè)計(jì)與支持向量回歸（SVR）優(yōu)化選擇所需乳化劑成分。通過篩選和優(yōu)化乳化體系，獲得了三個(gè)較好的乳化洗油的配方。仿真結(jié)果表明由該方法所得的SVR具有較簡單的結(jié)構(gòu)和較好的泛化能力，仿真精度高具有一定的理論推廣意義。

關(guān) 鍵 詞：洗油乳化；均勻設(shè)計(jì)；支持向量回歸；配方優(yōu)化

中圖分類號(hào)：TQ 530 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1671-0460（2015）09-2106-04

Abstract： In order to increase the stable time of the emulsified wash oil of coal tar fraction， uniform design was combined with support vector regression to optimize emulsifier components. Three good recipes of emulsifier for wash oil were found through screening and optimizing the emulsion system. Simulation results show that this method of parameter selection for SVR has a simple structure and good generalization ability. Since simulation precision is high， this method possesses certain practical application significance.

Key words： emulsified wash oil； uniform design； support vector regression； optimized recipes

煤焦洗油長期以來一直是重要的化工原料，洗油來源于煤焦油蒸餾后的230～300 ℃的餾分，其產(chǎn)率一般占無水煤焦油總量的4.5%～6.5%。工業(yè)上一般將洗油餾分用于洗滌吸收煤氣中的苯族烴和從洗油中提取多種化合物，如喹啉類、酚類、二甲基萘、甲基萘、奈、聯(lián)苯、吲哚、苊、氧芴等化工產(chǎn)品[1]。

我國煤焦油資源相當(dāng)豐富，但我國國內(nèi)各工廠企業(yè)焦化產(chǎn)品深加工能力略低，故目前各煉廠脫萘后的洗油和萘油的剩余部分沒有發(fā)揮更大的剩余價(jià)值，都是以較低價(jià)格被當(dāng)作燃料油賣掉（用于燒鍋爐）。我國每年要進(jìn)口大量的重油用于燃燒和加工各種石化產(chǎn)品，近年來世界的石油價(jià)格居高不下[2]，煤焦洗油的價(jià)格較重油低，如果能用煤焦洗油部分代替重油燃料將有巨大的社會(huì)與經(jīng)濟(jì)效益，同時(shí)也減輕煉焦廠處理煤焦洗油的壓力，也為相關(guān)企業(yè)增加了附加收益與增收渠道。洗油燃燒時(shí)放出濃烈黑煙，不完全燃燒現(xiàn)象較為突出，污染排放嚴(yán)重超標(biāo)。為改善煤焦洗油在燃燒中的特性，可用加水乳化油水混合物的方法來解決。洗油乳化燃燒基于微爆效應(yīng)，當(dāng)溫度顯著升高時(shí)，水沸騰汽化將洗油霧化成細(xì)小的油顆粒，致使油顆粒與空氣接的總比表面積大大提高，燃燒速度加快， 火焰強(qiáng)度提高，減少了煙氣中煙塵、污染氣體的排放， 保護(hù)了生態(tài)環(huán)境。因此，將洗油乳化用于燃燒是一項(xiàng)具有深遠(yuǎn)的社會(huì)效益和經(jīng)濟(jì)效益的節(jié)能環(huán)保技術(shù)。本研究結(jié)合均勻設(shè)計(jì)與支持向量回歸（SVR），對(duì)洗油乳化配方進(jìn)行初步探討，為后續(xù)洗油乳化研究工作奠定一定基礎(chǔ)。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 表面活性劑簡介

表面活性劑能有效降低水溶液的表面張力以及油-水界面的表面張力。另外，表面活性劑具有親水、親油兩親性質(zhì)，能起乳化、分散、增溶、洗滌、潤濕、發(fā)泡、消泡等一系列作用。表面活性劑分子具有兩親性，通常由非極性的憎水基和極性的親水基組成的，憎水基使分子較易離開水，親水基使分子較易親入水。依據(jù)親水基團(tuán)的結(jié)構(gòu)來分類，表面活性劑分為離子型和非離子型兩大類[3]。

表面活性劑溶于水時(shí)，離子型表面活性劑能離解產(chǎn)生離子，非離子型表面活性劑不能離解產(chǎn)生離子，而按離子型表面活性劑在水中生成的離子種類，其又可分為陰離子型、陽離子型和兩性離子型三大類。此外表面活性劑產(chǎn)業(yè)近年發(fā)展較快，出現(xiàn)了既有離子型親水基又有非離子型親水基的混合型表面活性劑。因此表面活性劑共有5大類，具體內(nèi)容如下[4，5]：

（1）陰離子型：如羧酸鹽類（RCOO-M+），硫酸鹽類，磺酸鹽類（RSO3M+），磷酸鹽類（ROPO3-M+）等；

（2）陽離子型：如羧酸胺鹽類，季銨鹽類等；

（3）非離子型：包括脂類，如脂肪酸聚氧乙烯酯、脂肪酸山梨醇酯（Span類乳化劑）；醚類，如脂肪醇聚氧乙烯醚（MOA類乳化劑），烷基苯酚氧乙烯醚、脂肪醇山梨醇脂聚氧乙烯醚（Tween類乳化劑）；酰胺類，如烷基醇酰胺等；

（4）兩性離子型：帶有兩個(gè)親水基團(tuán)，一個(gè)基團(tuán)帶負(fù)電，如羧酸基、硫酸基、磺酸基等，一個(gè)基團(tuán)帶正電如羧基、磺酸基等；

（5）混合型： 此類表面活性劑帶有兩種基團(tuán)，一種帶電，一種不帶電，如醇醚硫酸鹽（C2H4O）nSO4Na。

非離子表面活性劑在水中不電離的特點(diǎn)決定了它在某些方面較離子型表面活性劑優(yōu)越，如在水中和有機(jī)溶劑中都有較好的溶解性，不易受酸、堿和強(qiáng)電解質(zhì)的影響，在溶液中穩(wěn)定性高。而且它與其他不同類型的表面活性劑相容性好，所以常可以很好地混合復(fù)配使用?；诜请x子表面活性劑的優(yōu)越性能，本研究選擇多種非離子表面活性劑配合使用，以期得到良好的實(shí)驗(yàn)效果。

1.2 實(shí)驗(yàn)材料

乳化劑：失水山梨醇脂肪酸酯（S-80），蓖麻油聚氧乙烯醚（EL-10），脂肪醇聚氧乙烯醚（MOA-3）。

助乳化劑：硬脂酸單甘油酯，十二醇。

（2）對(duì)不同設(shè)計(jì)水平下進(jìn)行模擬，共1 200個(gè)組合，挑選出了3個(gè)最優(yōu)配方，N8樣本（S-80/1.2 g，MOA-3/1.0 g， EL-10/0.4 g，十二醇/0.4 g，氯化鈣/0.1 g，正戊醇/0.1 g），N18樣本（S-80/0.4 g，MOA-3/1.0 g， EL-10/0.2 g，十二醇/0.2 g，氯化鈣/0.1 g，正戊醇/0.1g），N13樣本（MOA-3 /1.0 g，EL-10/0.4 g，氯化鈣/0.1 g，正戊醇/0.1 g）等。

（3）從圖5可看出，模型預(yù)測(cè)值與實(shí)際值的回歸相關(guān)系數(shù)為0.856 229，因此本文提出的支持向量機(jī)模型在洗油乳化的穩(wěn)定時(shí)間預(yù)測(cè)中顯示了優(yōu)異的性能，也可為研究洗油乳化的其他方面的研究提供有效的手段。

參考文獻(xiàn)：

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