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太原理工大学李文英教授团队：煤直接液化柴油性质影响因素分析

研之成理 · 公众号 · 科研 · 2025-02-23 09:00

正文

研究背景

煤直接液化是煤炭清洁高效利用技术研发的重要方向之一，其特点是在高压临氢催化条件下，将煤直接转化为汽油、柴油、石脑油、航空煤油等清洁燃料和基础化工原料。其中，煤直接液化柴油产量占比60%以上，而煤直接液化柴油的低温流动性、氧化安定性、运动黏度、密度、低热值等物理化学性质决定了煤直接液化柴油的应用潜力。通过认识烃类组成对柴油性质的影响情况，对于煤直接液化柴油质量的调控具有重要意义。

文章创新点

以机器学习算法为工具，使用多种算法建立烃类组成和柴油性质之间的映射关系，利用网格搜索法选择最佳参数防止模型出现过拟合或欠拟合的现象。所建煤直接液化柴油（DDCL）性质预测模型，可以较准确地预测密度（ ρ ）、运动黏度（KV）、十六烷值（CN）等煤直接液化柴油性质，并利用重要性分析和SHAP方法，探究了烃类组成对柴油性质的影响情况。

主要研究内容及结论

本文使用RF、LightGBM、XGBoost算法建立了煤直接液化柴油性质预测模型。其中，RF模型可以较准确地预测密度、运动黏度、十六烷值等煤直接液化柴油性质。链烷烃、三环烷烃和烷基苯含量对柴油密度的影响较大，烷烃含量和烷基苯含量对运动黏度的影响较大，而烃类组成对十六烷值的影响较为复杂，除萘、三环芳烃之外的烃类组成对其存在不同程度的影响。其中，链烷烃含量增加能够降低柴油密度和运动黏度，提升柴油的十六烷值；三环烷烃和烷基苯的含量增加会增加柴油密度和运动黏度，降低十六烷值。此外，烷烃类型对十六烷值存在影响，长链烷烃含量的增加才能增加燃料的十六烷值，而短链烷烃含量会产生负面影响。

通讯作者

李文英 ，太原理工大学教授，博士生导师，国家级人才，教育部长江学者奖励计划特聘教授。现任太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室主任。先后主持国家重点研发计划、国家自然科学基金等项目30余项。围绕煤炭清洁高效转化利用方向，一直从事煤化学化工基础和煤炭资源化技术集成系统研究。发表国内外学术期刊论文370篇和授权中国国家发明专利39件。出版著作3部，参编7部，任《Fuel》、《Frontiers of Chemical Science and Engineering》、《低碳化学与化工》等期刊编委。

研究团队

由李文英教授带领的煤炭清洁高效利用团队隶属于太原理工大学省部共建煤基能源清洁高效利用国家重点实验室。围绕碳基能源洁净转化方向，针对性地展开煤的物理化学结构与煤热解气化反应性、低阶煤热解与高效转化过程设计、煤基液体产物深加工精制、煤制清洁燃料/化学品催化剂研制及工艺开发和煤基多联产系统技术等应用基础研究。

引用信息

齐振东，李林晟，王兴宝，冯杰，李文英．煤直接液化柴油性质影响因素分析[J]. 燃料化学学报(中英文). DOI: 10.1016/S1872-5813(24)60517-7

QI Zhendong, Ll Linsheng, WANG Xingbao, FENG Jie, LI Wenying. Analysis of influencing factors on the propeties of coal-to-direct liquefied diesel[J]. Journal of Fuel Chemistry and Technology. DOI: 10.1016/S1872-5813(24)60517-7

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