基于相容性原則的低硫船用燃料油調(diào)合方法

劉名瑞，李遵照，薛 倩，丁 凱

（中石化（大連）石油化工研究院有限公司 遼寧省船用燃料油制備技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室 遼寧 大連 116045）

船用燃料油是指用于船舶發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料類油品[1]，主要分為餾分型燃料油（船用柴油）和殘?jiān)腿剂嫌停ù弥赜停?。根?jù)2018年底交通運(yùn)輸部印發(fā)的《船舶大氣污染物排放控制區(qū)實(shí)施方案》和國際海事組織（IMO）發(fā)布的新規(guī)“自2020年1月禁止使用硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過0．5%的燃料”，海洋船舶可用的燃料油主要為硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不超過0．5%的低硫重油[2-3]。目前，我國的低硫船用燃料油主要是由不同原料油調(diào)合而成；而隨著船用燃料油市場(chǎng)的擴(kuò)大、質(zhì)量要求的提升，調(diào)合船用燃料油的性能的穩(wěn)定性問題逐漸引起重視[4-7]。不合格船用燃料油的使用將產(chǎn)生發(fā)動(dòng)機(jī)安全、環(huán)境安全等風(fēng)險(xiǎn)，導(dǎo)致系統(tǒng)故障、動(dòng)力損失、停電等[8]。因此，生產(chǎn)質(zhì)量?jī)?yōu)良的低硫船用燃料油是十分必要的。

船用燃料油配方的研發(fā)，通常基于經(jīng)驗(yàn)或數(shù)學(xué)模型[9-11]；而其生產(chǎn)通常是將重油和輕質(zhì)油混合，通過調(diào)節(jié)混合油的性能指標(biāo)，以得到性能合格且成本優(yōu)化的產(chǎn)品。其中，利用數(shù)學(xué)模型求解低成本配方方案的方法又可分為線性尋優(yōu)和智能尋優(yōu)。目前，國內(nèi)煉油廠在生產(chǎn)過程中多采用線性尋優(yōu)方法得到滿足燃料油指標(biāo)要求的配方。無論是線性尋優(yōu)還是智能尋優(yōu)，得到的低成本方案均僅是由原料油的指標(biāo)數(shù)據(jù)和指標(biāo)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)而來；而在實(shí)際生產(chǎn)和使用過程中，按照該方案調(diào)合燃料油常常難以控制產(chǎn)品的穩(wěn)定性，易產(chǎn)生分層、堵塞和磨損發(fā)動(dòng)機(jī)的現(xiàn)象[12-13]。因此，由現(xiàn)有調(diào)合方法得到的燃料油存在長期儲(chǔ)存后相容性變差、調(diào)合方案調(diào)整周期長等問題。如何在兼顧質(zhì)量要求和成本優(yōu)化的前提下控制產(chǎn)品的穩(wěn)定性，是目前很多船用燃料油生產(chǎn)企業(yè)面臨的問題。

鑒于此，本研究在研發(fā)船用燃料油生產(chǎn)配方過程中，采用基于相容性原則的方法計(jì)算各原料油組分的適配比例范圍，并將其作為方案測(cè)算的限制條件，進(jìn)而得到產(chǎn)品穩(wěn)定性和質(zhì)量指標(biāo)同時(shí)滿足要求的優(yōu)化配方，為高質(zhì)量船用燃料油的開發(fā)提供指導(dǎo)。

1 實(shí) 驗(yàn)

1．1 原料油

根據(jù)某煉油廠全廠流程，其可用于船用燃料油調(diào)合的原料油包括加氫蠟油、加氫渣油、混合渣油、脫固油漿共4種，分別標(biāo)記為A，B，C，D。

1．2 相容性試驗(yàn)方法

相容性是指混合物中各組分彼此相互容納、形成宏觀均勻體系的能力[14]。組分間的相容性是影響混合物穩(wěn)定性的重要因素。美國材料與試驗(yàn)協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)《用斑點(diǎn)試驗(yàn)法測(cè)定殘?jiān)剂锨鍧嵍群拖嗳菪缘臉?biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》（ASTM D4740—2014）是一種用于測(cè)試殘?jiān)偷土虼萌剂嫌颓鍧嵍燃跋嗳菪缘臉?biāo)準(zhǔn)方法，其適用于100℃黏度高達(dá)50 mm2／s的殘?jiān)腿剂嫌蚚15]?！洞萌剂嫌汀窐?biāo)準(zhǔn)（GB 17411—2015）[16]中建議采用 ASTM D4740的斑點(diǎn)試驗(yàn)方法評(píng)價(jià)船用燃料油的穩(wěn)定性，若“相容性達(dá)到3級(jí)或3級(jí)以上”，則說明燃料油調(diào)合組分間不相容，調(diào)合燃料油的穩(wěn)定性不能滿足要求。斑點(diǎn)試驗(yàn)包括清潔度試驗(yàn)和相容性試驗(yàn)。

1．2．1 清潔度試驗(yàn)

以單一油品作為測(cè)試樣品，經(jīng)攪拌、加熱后，使其在90～95℃保持15～20 min。用玻璃棒將油品滴在烘干的濾紙中心，并在100℃下保持1 h，觀察油品斑點(diǎn)狀態(tài)，用于評(píng)價(jià)油品自身的清潔程度。

1．2．2 相容性試驗(yàn)

對(duì)于兩種及兩種以上混合原料油，測(cè)試樣品的相容性：先將原料油按照一定比例充分混合，取50 m L樣品在錐形瓶中攪拌、加熱至90～95℃保持15～20 min，然后將玻璃棒插入樣品油中混合20 s后取出，玻璃棒上滴落的第一滴油滴回錐形瓶，滴落的第二滴油滴在保持100℃的濾紙上，并在100℃下保持1 h，觀察斑點(diǎn)狀態(tài)。斑點(diǎn)為3級(jí)或3級(jí)以上時(shí)，則判定混合樣品的相容性差。

1．2．3 評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)

ASTM D4740斑點(diǎn)試驗(yàn)的5等級(jí)評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)如表1所示。

表1 斑點(diǎn)試驗(yàn)各斑點(diǎn)等級(jí)的評(píng)價(jià)標(biāo)準(zhǔn)[14]

1．3 基于相容性原則的低硫船用燃料油調(diào)合模型

為保證低硫船用燃料油調(diào)合方案能夠兼顧質(zhì)量、穩(wěn)定性和低成本3個(gè)方面，基于相容性原則建立一種調(diào)合模型，即將油品穩(wěn)定性作為限制條件加入到低成本調(diào)合方案的計(jì)算過程中。首先，采集各種原料油的相容性數(shù)據(jù)，獲得不同調(diào)合組分的適配比例；然后，利用中石化（大連）石油化工研究院有限公司開發(fā)的Mfuels船用燃料油優(yōu)化調(diào)合軟件進(jìn)行低成本調(diào)合方案測(cè)算；最后，基于低硫船用燃料油數(shù)據(jù)庫，利用Mfuels軟件中“調(diào)合方案優(yōu)化”模塊，采用差分進(jìn)化算法求解調(diào)合配方[17]。其中，低硫船用燃料油數(shù)據(jù)庫為自建數(shù)據(jù)庫，包括5家煉油廠的主要原料油數(shù)據(jù)、生產(chǎn)配方、產(chǎn)品性質(zhì)數(shù)據(jù)共120余組，數(shù)據(jù)庫中的調(diào)合樣本集作為方案預(yù)測(cè)的學(xué)習(xí)訓(xùn)練樣本，訓(xùn)練工具為最小二乘支持向量機(jī)。在優(yōu)化計(jì)算中，學(xué)習(xí)樣本的分布合理性對(duì)預(yù)測(cè)準(zhǔn)確度存在一定影響，因此，需要選用全面而合理的混合比例樣本。

模型構(gòu)建的具體方法如下：

（1）分析各種原料油的主要性質(zhì)，結(jié)果如表2所示，表2只包括GB 17411—2015中涉及原料油指標(biāo)。由表2可知：除加氫蠟油外，其余3種原料油的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)均超過0．5%；混合渣油和脫固油漿的黏度大、密度大、硫含量高，而性質(zhì)較好的加氫蠟油成本最高，其調(diào)合比例均受到限制；加氫渣油的黏度、密度、傾點(diǎn)適中，是優(yōu)選組分。

表2 原料油的主要性質(zhì)

（2）對(duì)不同配比原料油混合樣品進(jìn)行相容性斑點(diǎn)試驗(yàn)，得到不同原料油穩(wěn)定混合的適配比例。

（3）建立目標(biāo)函數(shù)。即在滿足基于原料油相容性適配比例約束條件下的低成本尋優(yōu)函數(shù)。

（4）建立配方調(diào)合模型：①GB 17411—2015標(biāo)準(zhǔn)中的限制質(zhì)量指標(biāo)、生產(chǎn)企業(yè)內(nèi)部質(zhì)量控制指標(biāo)、原料油適配比例，構(gòu)成模型多個(gè)約束條件；②利用自建數(shù)據(jù)庫中的方案樣本集對(duì)指標(biāo)進(jìn)行訓(xùn)練，獲得約束條件中的各限定指標(biāo)預(yù)測(cè)模型的系數(shù)；③求解調(diào)合模型，初始種群100，交叉率為0．7，變異率為0．85，迭代次數(shù)為100，搜索步長為10；④在約束指標(biāo)和相容性限制條件下求解，滿足成本判斷、約束條件判斷和調(diào)合比例判斷要求后，終止計(jì)算。模型訓(xùn)練流程如圖1所示。

圖1 基于相容性原則的低硫船用燃料油調(diào)合方法流程

（5）模型的優(yōu)化。由步驟（4）得到調(diào)合方案后，對(duì)配制樣品進(jìn)行黏度、密度等指標(biāo)檢測(cè)；若檢測(cè)結(jié)果不滿足要求，則將樣本添加至樣本集，用新的樣本集重復(fù)步驟（4）優(yōu)化配方模型，直至調(diào)合配方滿足優(yōu)化終止條件。

（6）方案的驗(yàn)證。通過分析調(diào)合方案樣品各質(zhì)量指標(biāo)的實(shí)測(cè)值來驗(yàn)證方案效果，最終得到滿足國家標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定或企業(yè)質(zhì)量要求的船用燃料油，且為具有最優(yōu)經(jīng)濟(jì)性的配方。

1．4 穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法

對(duì)于調(diào)合的船用燃料油產(chǎn)品，采用相容性試驗(yàn)法和梯度性質(zhì)法[18]來評(píng)價(jià)其穩(wěn)定性。其中，梯度性質(zhì)法通過自制梯度老化裝置考察儲(chǔ)運(yùn)溫度70℃下船用燃料油放置一段時(shí)間后的性質(zhì)變化，通過分析試驗(yàn)前后油品的密度差值來判斷油品穩(wěn)定性。如果試驗(yàn)前后油品密度差超過10 kg／m3，則判定油品出現(xiàn)沉積現(xiàn)象。

快速穩(wěn)定性評(píng)價(jià)是在梯度性質(zhì)法的基礎(chǔ)上，利用自制評(píng)價(jià)裝置，通過加熱和離心雙重作用，加速輕重組分在梯度老化管中的分層，試驗(yàn)條件為：轉(zhuǎn)速4 000 r／min、溫度50℃、時(shí)間3 h，取上、下層樣品進(jìn)行密度差分析。

2 結(jié)果與討論

2．1 原料油適配比例的確定

分別測(cè)試4種原料油的清潔度，結(jié)果如圖2所示。從圖2可以看出：原料油A和C沒有明顯的環(huán)狀斑點(diǎn)，清潔度較好；D略有輕微的環(huán)狀斑點(diǎn)，是多數(shù)脫固油漿的典型斑點(diǎn)狀態(tài)；B的清潔度明顯最差，中心有清晰的黑點(diǎn)。

圖2 4種原料油的清潔度

按質(zhì)量比為（1∶9）～（9∶1）將原料油兩兩混合，測(cè)試混合樣品增加不同原料油組分間相容性，典型調(diào)合比例下的相容性測(cè)試結(jié)果如圖3所示。由圖3可知：在全部調(diào)合比例范圍內(nèi)，原料油A與B混合物的斑點(diǎn)試驗(yàn)均出現(xiàn)明顯的中心黑斑且外圍顏色較淺，斑點(diǎn)等級(jí)在4級(jí)以上，說明A和B的相容性很差；原料油A與C的混合物沒有明顯的斑點(diǎn)，說明A和C的相容性良好；對(duì)于原料油A與D的混合物，隨著A占比的增加，斑點(diǎn)試驗(yàn)中心黑點(diǎn)逐漸明顯，說明其相容性不斷變差，當(dāng)A質(zhì)量分?jǐn)?shù)大于60%時(shí)，斑點(diǎn)等級(jí)達(dá)到3級(jí)，說明二者的相容性不再滿足穩(wěn)定性要求。

圖3 任意兩種原料油的相容性試驗(yàn)結(jié)果

由圖3還可以看出：在全部調(diào)合比例范圍內(nèi)，原料油B與C的相容性均較差，隨著混合物中B占比的增加，二者相容性有所改善，但仍不能滿足要求；原料油B與D混合時(shí)，隨著B占比的增加，二者的相容性逐漸變差，當(dāng)B質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過70%時(shí)，斑點(diǎn)中心出現(xiàn)了較明顯的黑點(diǎn)。此外，由于原料油C和D的黏度均較大，二者的相容性在全部調(diào)合比例范圍內(nèi)均較差，斑點(diǎn)等級(jí)為4～5級(jí)。

基于原料油A與C在全部配比下的相容性均較好，因此首先將A與C分別按照質(zhì)量比1∶9，5∶5，9∶1混合，得到A與C的混合物（簡(jiǎn)稱AC混合物）分別標(biāo)記為AC1，AC5，AC9。為了進(jìn)一步考察多種原料油間的相容性，分別將B或D按不同質(zhì)量比例與上述AC混合物進(jìn)行調(diào)合，并對(duì)調(diào)合得到的多種原料油混合樣品進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，結(jié)果如圖4所示。從圖4（a），（c），（e）可以看出：A，B，C混合時(shí)，C或B的占比越大，則相容性越好；當(dāng)B質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過50%時(shí)，隨著C占比的增加，斑點(diǎn)等級(jí)降到1～2級(jí)。從圖4（b），（d），（f）可以看出：不同混合比例下，原料油D與AC混合物的相容性均較好，斑點(diǎn)等級(jí)不超過3級(jí)，中心為典型油漿斑點(diǎn)；其中當(dāng)混合物中A占比較大、D占比較小時(shí)，斑點(diǎn)等級(jí)達(dá)3級(jí)，三者相容性變差。

圖4 原料油B、D與AC混合樣品的相容性測(cè)試結(jié)果

綜上，明顯具有適配性邊界的原料油調(diào)合組分主要是A與D和B與D兩組，而A與C按任意比例混合的相容性均良好。當(dāng)原料油A與D混合時(shí)，A質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過60%，且A占比越小，二者相容性越好；原料油B與D混合時(shí)，B質(zhì)量分?jǐn)?shù)不能超過70%。此外，按照企業(yè)生產(chǎn)原料消耗和降低成本需求，應(yīng)盡可能增加B和D的調(diào)合比例。原料油A，B，C混合時(shí)，當(dāng)B質(zhì)量分?jǐn)?shù)超過50%后混合物相對(duì)穩(wěn)定，C的占比越大其相容性越好；對(duì)于原料油A，C，D的混合物，當(dāng)D質(zhì)量分?jǐn)?shù)高于10%時(shí)，均具有較好的相容性。因此，由以上斑點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果得到基于原料油相容性的適配比例約束條件，如式（1）～式（4）所示。

式中，xA，xB，xC，xD分別為原料油 A，B，C，D在調(diào)合方案中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%。

2．2 目標(biāo)函數(shù)的確立

模型目標(biāo)函數(shù)即在滿足原料油適配比例約束條件前提下的低成本尋優(yōu)函數(shù)，如式（5）所示。

式中：Y為低硫船用燃料油的成本，元／t；Pi為某種原料油的成本，元／t；x i為原料油i的質(zhì)量分?jǐn)?shù)（以下稱i的調(diào)合比例），%；i取1～4，分別對(duì)應(yīng)原料油 A，B，C，D。

目標(biāo)函數(shù)的約束條件：①根據(jù)企業(yè)生產(chǎn)消耗原料的要求，原料油A和C的調(diào)入比例分別不得低于22%和5%；②燃料油的黏度（50℃）為100～165 mm2／s，密度（20℃）不超過985．0 kg／m3，硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不高于0．48%，傾點(diǎn)不高于27℃，碳芳香度指數(shù)不低于855；③滿足原料油相容性適配比例條件式（1）～式（4）。

2．3 配方測(cè)算與優(yōu)化

圖5為原料油A和B的調(diào)合比例與黏度、成本間的三維關(guān)系。由圖5可以看出，受目標(biāo)函數(shù)約束條件限制，各組分的調(diào)合比例均有一定的限定范圍，尤其由于xB與xD、xA與xD的相關(guān)性限制，導(dǎo)致調(diào)合方案中各組分調(diào)合比例范圍縮小。圖5（a）中，燃料油黏度（50℃）隨著xA和xB的減少而增大，且由于xB的變化對(duì)xD有影響，燃料油黏度隨著B組分的增加而出現(xiàn)多次波動(dòng)，而且原料油A、B調(diào)合比例越小，燃料油黏度波動(dòng)次數(shù)越少，說明隨著原料油A、B調(diào)合比例減小，其對(duì)高黏度組分的降黏作用被削弱。此外，而受燃料油產(chǎn)品黏度約束條件限制，原料油A、B的調(diào)合比例分別為20%～40%和35%～60%。從圖5（b）可以看出，在原料油A、B調(diào)合比例范圍內(nèi)，燃料油成本會(huì)出現(xiàn)多個(gè)波谷，而與黏度匹配的原料油A、B調(diào)合比例在成本紅色區(qū)，因而縮小了低成本尋優(yōu)的搜索范圍，但總體趨勢(shì)為：A調(diào)合比例越小，燃料油成本會(huì)連續(xù)向波谷移動(dòng)；但B調(diào)合比例存在多個(gè)可選值，因此需要對(duì)指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)、約束和判斷，以確定最終方案。

圖5 測(cè)算方案調(diào)合比例與黏度和成本的三維關(guān)系圖

在約束條件范圍內(nèi)，以低成本為目標(biāo)函數(shù)，對(duì)各種原料油調(diào)合比例及燃料油質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行預(yù)測(cè)。在尋優(yōu)過程中，若出現(xiàn)相同解時(shí)，對(duì)xC／（xA＋xB＋xC）進(jìn)行比較判斷；在滿足各指標(biāo)預(yù)測(cè)值要求的情況下，保留xC／（xA＋xB＋xC）較大的配方。最終，輸出最優(yōu)解即為優(yōu)化方案。計(jì)算最優(yōu)解對(duì)應(yīng)各種原料油調(diào)合比例下的指標(biāo)預(yù)測(cè)值，得到的優(yōu)化配方及其主要性質(zhì)如表3所示。

表3 低硫船用燃料油的優(yōu)化配方及其主要性質(zhì)

進(jìn)而，將優(yōu)化配方與依據(jù)經(jīng)驗(yàn)得到的調(diào)合配方進(jìn)行比較，該經(jīng)驗(yàn)配方滿足低成本和企業(yè)內(nèi)控質(zhì)量指標(biāo)要求，但并未采用基于相容性原則的調(diào)合方法制定調(diào)合方案，即不受原料油適配比例條件式（1）和式（4）的限制和判斷。

從表3可知：按優(yōu)化配方調(diào)合的燃料油滿足GB 17411—2015標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)及生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量控制指標(biāo)要求；同時(shí)，優(yōu)化配方調(diào)合以低成本為目標(biāo)函數(shù)，而且測(cè)算時(shí)限定了原料油的調(diào)合比例，因而得到的調(diào)合方案滿足低成本和相容性要求。經(jīng)驗(yàn)配方滿足船用燃料油質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，但其滿足低成本要求是因?yàn)榕浞街械统杀驹嫌虰、D的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和達(dá)到70%；由于未考慮原料油B、D與A、C的相容性因素，導(dǎo)致其穩(wěn)定性很難滿足要求。

2．4 優(yōu)化方案與經(jīng)驗(yàn)方案的穩(wěn)定性比較

分別按優(yōu)化配方和經(jīng)驗(yàn)配方調(diào)合燃料油產(chǎn)品，調(diào)合新產(chǎn)品的樣品標(biāo)記為0d；將調(diào)合新產(chǎn)品在70℃下放置15 d，樣品標(biāo)記為15d。分別對(duì)新調(diào)合優(yōu)化配方和經(jīng)驗(yàn)配方0d樣品和15d樣品進(jìn)行斑點(diǎn)試驗(yàn)，結(jié)果如圖6所示。由圖6可知：經(jīng)驗(yàn)配方0d樣品內(nèi)部有一黑色模糊的環(huán)狀物，斑點(diǎn)等級(jí)為3級(jí)；經(jīng)驗(yàn)配方15d樣品中心環(huán)狀物變得清晰而明顯，斑點(diǎn)等級(jí)分別為4級(jí)；對(duì)于基于相容性原則得到的優(yōu)化配方產(chǎn)品，樣品0d和15d的斑點(diǎn)內(nèi)部?jī)H有脫固油漿本身的重油斑點(diǎn)，斑點(diǎn)等級(jí)為1～2級(jí)，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，滿足相容性要求。

圖6 經(jīng)驗(yàn)配方和優(yōu)化配方的油品斑點(diǎn)試驗(yàn)結(jié)果

為了定量地比較兩種配方調(diào)合燃料油的穩(wěn)定性，采用快速穩(wěn)定性評(píng)價(jià)方法對(duì)按兩種配方調(diào)合的0d樣品進(jìn)行評(píng)價(jià)，并對(duì)15d樣品進(jìn)行梯度性質(zhì)分析，結(jié)果如表4所示。由表4可知：經(jīng)驗(yàn)配方0d和15d樣品的梯度密度差均明顯大于優(yōu)化配方0d和15d樣品；同時(shí)，經(jīng)驗(yàn)配方0d和15d樣品的梯度密度差均已經(jīng)超過10 kg／m3，說明經(jīng)驗(yàn)配方0d和15d樣品的穩(wěn)定性均較差，這與相容性試驗(yàn)結(jié)果吻合；優(yōu)化配方0d和15d樣品的梯度密度差均低于10 kg／m3，說明優(yōu)化配方的穩(wěn)定性較好，滿足產(chǎn)品穩(wěn)定性要求；從兩種評(píng)價(jià)實(shí)驗(yàn)結(jié)果可以看出，按經(jīng)驗(yàn)配方調(diào)合的油品由于穩(wěn)定性差，導(dǎo)致油品更易產(chǎn)生梯度密度的變化，容易在長時(shí)間儲(chǔ)運(yùn)過程中分層。

表4 經(jīng)驗(yàn)配方和優(yōu)化配方的油品穩(wěn)定性梯度性質(zhì)

從調(diào)合原料相容性上分析：經(jīng)驗(yàn)配方中原料油A在A與D總量中的質(zhì)量占比為52．4%，原料油B在B與D總量的質(zhì)量占比為71．4%；而優(yōu)化配方中原料油A在A與D總量中的質(zhì)量占比為48．8%，原料油B在B與D總量中的質(zhì)量占比為67．6%?？梢?，與經(jīng)驗(yàn)配方相比，優(yōu)化配方中原料油B的調(diào)合比例在相容性好的比例范圍內(nèi)，滿足前期相容性試驗(yàn)結(jié)果，且A調(diào)合比例進(jìn)一步降低，有利于燃料油穩(wěn)定性的提高。

此外，考慮A與C的相容性好，若將A與C混合物視作一種清潔度好的原料油A′，則優(yōu)化配方和經(jīng)驗(yàn)配方中D在A′與D總量中的質(zhì)量占比均為60%，但優(yōu)化配方的xC／（xA＋xB＋xC）＝0．154，高于經(jīng)驗(yàn)配方的0．1，因此，在成本相同的情況下，優(yōu)化配方中各原料油的調(diào)合比例比經(jīng)驗(yàn)配方更有利于調(diào)合燃料油的穩(wěn)定性。由此可見，基于相容性原則的低硫船用燃料油調(diào)合方案在保證產(chǎn)品質(zhì)量滿足標(biāo)準(zhǔn)要求和相同低成本的前提下，優(yōu)化了調(diào)合組分間調(diào)合比例，有效提高了產(chǎn)品的穩(wěn)定性，產(chǎn)品性質(zhì)穩(wěn)定，不易發(fā)生沉積、分層等現(xiàn)象。

3 結(jié) 論

為了低硫船用燃料油調(diào)合方案能夠兼顧質(zhì)量、穩(wěn)定性和低成本3個(gè)方面，中石化（大連）石油化工研究院有限公司利用自主開發(fā)的Mfuels船用燃料油優(yōu)化調(diào)合軟件，基于相容性原則建立了低硫船用燃料油調(diào)合模型。

該模型將油品穩(wěn)定性加入到以低成本為目標(biāo)函數(shù)的約束條件中，通過分析各種原料油組分間的相容性，獲得不同調(diào)合組分的適配比例；進(jìn)而，通過模型計(jì)算確定了優(yōu)化配方。與經(jīng)驗(yàn)配方相比，在成本相同的情況下，按優(yōu)化配方調(diào)合的燃料油滿足GB 17411—2015標(biāo)準(zhǔn)質(zhì)量指標(biāo)及生產(chǎn)企業(yè)的質(zhì)量控制指標(biāo)要求；同時(shí)，其梯度密度差均低于10 kg／m3，產(chǎn)品穩(wěn)定性良好。

研究結(jié)果表明，將質(zhì)量因素前置，有利于產(chǎn)品合格率的提升和生產(chǎn)效率的提高，是船用燃料油質(zhì)量控制的有效方法。未來，智能化、系統(tǒng)化的優(yōu)化船用燃料油調(diào)合方法是船用燃料油生產(chǎn)技術(shù)發(fā)展的主要方向，而其在產(chǎn)品質(zhì)量控制方面仍有很大優(yōu)化空間。