船用燃料油的调和技术及其稳定性研究

余燊汉

摘要：文章分析了船用燃料生产技术在生产工艺和消耗方面的现状，以及当前船用燃料市场在质量改进和市场需求增加方面所面临的挑战，并提出了一种船用燃料连续混合的技术作为对这些挑战的回应。

关键词：船用燃料油 连续调和 调和技术

引言：介绍了连续船用燃料混合技术的原理，重点是三个方面：油品混合模型，油品优化和混合技术，以及在线分析系统。总结和分析了该技术在油品成分、混合方法、生产工艺和产品测试方面的不足之处，讨论了进一步的发展，并预测了海洋油品连续混合技术发展的未来趋势。

一、海洋燃料生产技术的现状

   船用燃料油一般是由重油和轻质馏分油混合而成，是大功率、中低速船用柴油机最实惠、最理想的燃料，重质船用燃料油最普遍在高、中、低速船用柴油机，也被叫作残余燃料油，一般为纯残余燃料油、压缩残余燃料油或跟一定比例的轻质成分混合。船舶供应企业越来越依赖进口，这对我国航运事业的发展产生了重大影响。所以，假如可以通过混合技术将一些工业废油与船用燃料进行混合，不但可以给石化企业带来巨大的经济效益，还可以有效减低环境污染。这是提升石油能源利用率的一个有效措施。

   传统的石油混合过程可分为2种类型：罐式混合和连续管道混合。目前，国内的船用残余燃料油生产主要是通过间歇式油罐的批量调和。

二、技术原理和组件

   石油调和技术是三种扩散过程的结合：分子扩散、湍流扩散和对流扩散。然而，由于轻油和重油的粘度差别很大，因此并不总是能够确定哪种扩散过程在实际混合物中是最重要的。比如，在调和高粘度重质渣油和重质油浆的同时，机械能够向材料的转移也许不是形成涡流扩散，而是剪切导致的材料混合，将材料撕成很薄的一层，然后通过分子扩散实现均匀混合。在低粘度轻质油的混合中，剪切扩散起着重要作用，但最终通过分子扩散实现完全均匀的混合。

（一）石油混合模型

   混合模型在优化方面起着非常大的作用，是指混合配方能够确定并用于预测各种参数，它应该成为实施混合时实时优化与产品质量实时掌握等先进技术的基础。但是，船用燃料油一般性能较差，黏度差异较大，这就造成性能指标预测模型的选项与计算与原油调和模型不一样。现在，网络神经支持向量机和粒子群算法在调和形式建模方面发挥了有效的作用。

（二）石油优化和混合方法

（1）优化混合方案。

   生产企业需要按照成分油库存、市场条件、成品油运输规划、油品特性、生产限制、产品指标限制等众多原因制定调和策略，运用调和模型计算出最佳效益，制定油品调和时间表、生产规划周期等，在产品特征符合标准的基础上，达到成分油资源的科学运用，从而实现整体利润最大限度。

（2）控制混合过程的优化。

   有效的混合效率能够提升产品产量，确保油品品质，使生产效率增加。通过优化混合方法实现生产计划后，运用优化后的调和技术实施混合生产。当前，重质船用燃料油的生产是通过油罐调配和混合的方式间歇进行的，这导致生产效率低下。一个更有前途的未来趋势是使用连续和高效的混合系统，以提高产量和改善产品的稳定性。

（三）在线分析系统

  线性质量分析是混合过程中最重要的技术之一。实时测定每个混合成分和混合油的特性是产品质量保证的一个重要部分。线性近红外分析系统被广泛用于原油混合技术中。然而，由于重渣油中包含的一些油品的高粘度和残留物含量，这种在线检测方法往往不适用。目前，在船用燃料油的连续混合技术中使用了以下常见的在线测试：流速、温度、压力和密度。因此，开发用于重型船用燃料油的在线测试设备是很有前途的。

三、连续船用燃料混合技术的趋势

  世界原油价格的波动导致了炼油厂剩余船用燃料成分的价格和产量的波动，而国内外强制性的硫含量限制也迫使原油生产过程发生变化。

（一）混合方法

   目前，当地的燃料油生产商使用以下混合方法：混合和储存中的混合。几种成分的油通过管道进入油箱，在油箱侧壁的底部安装了两到三个螺丝。

   这种混合方法的优势是设备不复杂，成本也不高；缺点是混合时间过长，不好确定混合的均匀程度。船用燃料油也面临着巨大的压力，改进后的调合油的运用越来越广泛。一种方式是在初始混合罐外增加一套回流装置，延长混合时间，这种方式能够降低成本，对工厂没有什么影响；另一种是修改混合方式，用管状混合器进行第一次混合，再通过有效剪切混合装置改善调和。后者可以作为连续生产的一部分，是未来自动化连续海洋燃料生产技术发展的前提。

（二）生产过程

   混合方案的设计是船用燃料生产时的一个关键部分，对混合产品的一致性有直接影响。目前的生产过程包括根据购买的成分油手动计算混合比例，并手动调整成分油的泵容量来混合船用燃料。为了对石油混合物的变化、价格波动和市场需求的变化做出快速反应，需要实施自动化的连续混合过程。抚顺石油化工研究院开发了一套小型连续混合装置和 "优化的重质船用燃料混合系统"，该系统主要使用管道混合器和高效剪切混合器，通过自动装置控制各混合组分的流量，并将各组分油和添加剂按预定比例送入主管道，该技术不仅保证了船用燃料的连续生产，而且为重质燃料油的生产提供了高水平的效率和可靠性。

（三）产品测试

   船用燃料油混合物的成分变化很大，需要各种合适的测试设备来确保测试数据的信任度，这对测试设备的性能是一个重大项目。所以，当前能够适用的在线船用燃料油测试设备不多。在以后，将开发适合在线监测海洋燃料油的测试设备。

   在未来，船用燃料油的连续混合技术将变得越来越发达、专业化和相互联系。扩大船用燃料油生产规模意味着不断改进生产技术和发展生产条件，使技术水平适应环境和社会经济条件，并确保燃料油混合物是最佳方案，控制实施设备的有效运行，以实现最大的经济效益。

四、问题和前景

   与汽油和柴油相比，船用燃料油的不同成分更多，混合油的粘度更高，因此对连续混合过程的要求更高。因此，船用燃料油连续混合技术的工业实施仍然面临这些问题。

（一）程序计算和指数预测的可信赖性。   

   船用燃料油成分的油性差异很大，粘度等非线性指标的预测精度还是有很大区别。如果可以有效提升生产顺序计算和产品指数预测的可靠性，这会对船用燃料油的连续混配技术起到非常关键的作用。

（二）重油计量的准确性。

  在连续生产的时候，我们能否可以确保产品特性的正确性，一半取决于混合程序的可信赖度，一半取决于泵和流量计的计量精度。重油的粘度很高，这需要大型设备来控制其流速。泵和流量计满足生产要求的能力是连续生产技术的一个重要组成部分。

（三）成分油混合物的效率和效果。

   船用燃料油的主要工艺是充分混合油的轻重成分，混合效率的改进可以提高油的混合程度。有效的调和油不仅质量更好，而且还能延长保质期。因此，船用燃料油连续混合的工艺技术中的一个创新问题是如何充分混合粘度差异很大的成分油。

（四）对石油产品的质量实行持续监测。

   目前在罐子里间歇性地混合产品，使用送入实验室的样品，由熟练的、耗时的、检查员密集的检查员检查产品质量，这延长了产品的销售时间。如果在生产中使用连续混合，那么从方案计算到操作，质量控制都是最重要的，在产品取出前连续监测粘度、密度和其他关键参数，可以大大提高生产和市场运作的效率。

五、结束语

   随着国际航运市场的不断增长，对船用燃料油的需求也会持续上升。如果通过方案计算、指标预测、生产控制和高效的混合操作来实现船用燃料油的连续混合，将减少生产成本，提升生产效率，改善油品质量，这对未来市场来说是一种很好的生产方式，是先进制造业的高效新趋势。

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