摘要：頁(yè)巖油作為一種重要的非常規(guī)油品，其產(chǎn)品質(zhì)量與下游燃料、煉化緊密相關(guān)。為了提高頁(yè)巖油產(chǎn)品質(zhì)量管理水平，提出了一種質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法。通過(guò)分析工藝過(guò)程、實(shí)驗(yàn)研究、計(jì)算機(jī)模擬等步驟確定了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣，定義了工藝重要度參數(shù)。該方法在撫礦集團(tuán)頁(yè)巖煉油廠的應(yīng)用實(shí)踐表明對(duì)提升產(chǎn)品質(zhì)量效果顯著，具有較高的推廣價(jià)值。

關(guān)鍵詞：頁(yè)巖油；質(zhì)量管理；指標(biāo)權(quán)重

隨著我國(guó)能源需求總量不斷增加，能源生產(chǎn)和消費(fèi)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，傳統(tǒng)的常規(guī)石油產(chǎn)量在不斷下降，非常規(guī)油氣資源和新能源作為補(bǔ)充資源得到越來(lái)越多的關(guān)注［1］。頁(yè)巖油是一種非常規(guī)石油，其制備方法是通過(guò)隔絕空氣、低溫加熱、干餾分解油頁(yè)巖［2］，把油頁(yè)巖中的有機(jī)質(zhì)轉(zhuǎn)變?yōu)轫?yè)巖油和干餾氣。

我國(guó)油頁(yè)巖可采儲(chǔ)量約2 432億t，可煉制頁(yè)巖油120億t，居世界第4位，通過(guò)油頁(yè)巖煉制頁(yè)巖油能夠滿足工業(yè)燃料油的需求［3］。如何高質(zhì)量、低成本提煉頁(yè)巖油已成為各國(guó)關(guān)注的焦點(diǎn)?，F(xiàn)油頁(yè)巖干餾工藝普遍存在工藝環(huán)節(jié)多、產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)難以控制的問(wèn)題［45］。撫礦頁(yè)巖煉油廠為提升頁(yè)巖油質(zhì)量提出了產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法，本文將介紹該方法的應(yīng)用及其取得的實(shí)際效果。

1頁(yè)巖油生產(chǎn)工藝及其質(zhì)量指標(biāo)

1.1頁(yè)巖油生產(chǎn)工藝

油頁(yè)巖主要通過(guò)干餾工藝加工，分為地上和地下干餾技術(shù)，地上干餾技術(shù)是目前應(yīng)用的主要頁(yè)巖油提煉技術(shù)，分成外熱式和內(nèi)熱式。

1.2頁(yè)巖油工藝指標(biāo)

經(jīng)多道工序優(yōu)化配置最終形成質(zhì)量合格頁(yè)巖油的產(chǎn)品。由本單位主持起草的國(guó)家推薦標(biāo)準(zhǔn)GB/T 35063—2018《煤基伴生油頁(yè)巖油》規(guī)定了煤基伴生油頁(yè)巖油的產(chǎn)品類別、技術(shù)要求、試驗(yàn)方法、檢驗(yàn)規(guī)則及標(biāo)志、包裝、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等事項(xiàng)。在產(chǎn)品類別方面，按照油品密度分為3類：輕質(zhì)油頁(yè)巖油、中質(zhì)油頁(yè)巖油和重質(zhì)油頁(yè)巖油。其中，輕質(zhì)油頁(yè)巖油按密度分為1號(hào)、2號(hào)輕質(zhì)油頁(yè)巖油，按照含硫量指標(biāo)分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)2個(gè)等級(jí)。中質(zhì)油頁(yè)巖油按密度分為3號(hào)、4號(hào)、5號(hào)中質(zhì)油頁(yè)巖油，按其機(jī)械雜質(zhì)及硫含量指標(biāo)可分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)3個(gè)等級(jí)。重質(zhì)油頁(yè)巖油按其機(jī)械雜質(zhì)及硫含量指標(biāo)可分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)3個(gè)等級(jí)。該標(biāo)準(zhǔn)分別從密度、凝點(diǎn)、閃點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)黏度、硫含量、機(jī)械雜質(zhì)、水含量和灰分對(duì)不同類別的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)做了規(guī)定。

圖1為頁(yè)巖油指標(biāo)體系，不同牌號(hào)頁(yè)巖油對(duì)不同質(zhì)量指標(biāo)有確定的數(shù)值要求。例如，1號(hào)和2號(hào)輕質(zhì)頁(yè)巖油須使閃點(diǎn)滿足低于-65 ℃的要求，而閃點(diǎn)高于-65 ℃是中質(zhì)（3～5號(hào)）和重質(zhì)頁(yè)巖油的必要條件。硫含量小于1.5%均可稱為合格的頁(yè)巖油產(chǎn)品，但根據(jù)具體數(shù)值又可分為Ⅰ級(jí)、Ⅱ級(jí)和Ⅲ級(jí)。由質(zhì)量指標(biāo)體系可知，滿足某一牌號(hào)的頁(yè)巖油標(biāo)準(zhǔn)需要綜合考慮多個(gè)質(zhì)量指標(biāo)，因此提高頁(yè)巖油產(chǎn)品質(zhì)量需要從各個(gè)質(zhì)量指標(biāo)入手，優(yōu)化工藝參數(shù)，改善工藝方法。

2頁(yè)巖油質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法

頁(yè)巖油作為最終產(chǎn)品，其質(zhì)量指標(biāo)（見(jiàn)圖1）關(guān)系到銷售、利潤(rùn)和品牌塑造等各方面，不同工藝環(huán)節(jié)對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響權(quán)重不同。

生產(chǎn)中主要產(chǎn)品頁(yè)巖油的關(guān)鍵參數(shù)指標(biāo)（如凝點(diǎn)、灰分、閃點(diǎn)等）難以控制，為此我們對(duì)關(guān)鍵產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行分解，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)和模擬分析得到不同工藝過(guò)程對(duì)質(zhì)量指標(biāo)的影響權(quán)重，構(gòu)建權(quán)重矩陣，質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法的主要原理如圖2所示。

假設(shè)生產(chǎn)最終產(chǎn)品——頁(yè)巖油需要n個(gè)主要工藝環(huán)節(jié)，每個(gè)工藝環(huán)節(jié)都有各自的主要指標(biāo)，稱為工藝指標(biāo)。例如破碎和篩選過(guò)程，油頁(yè)巖粒度即為一個(gè)工藝指標(biāo)。設(shè)最終產(chǎn)品的質(zhì)量指標(biāo)有m個(gè)，則工藝指標(biāo)與質(zhì)量指標(biāo)之間的影響關(guān)系可以用權(quán)重系數(shù)表示。例如，質(zhì)量指標(biāo)1主要受工藝指標(biāo)1和2影響，且通過(guò)長(zhǎng)期的經(jīng)驗(yàn)積累或者科研實(shí)驗(yàn)/模擬研究，確定工藝指標(biāo)1和2對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)1的影響權(quán)重分別為0.35和0.65，則可確定權(quán)重系數(shù)x11=0.35，x12=0.65，x13=x14=…=x1n=0。當(dāng)確定了所有權(quán)重系數(shù)后，即獲得了頁(yè)巖油產(chǎn)品的權(quán)重矩陣，權(quán)重矩陣與工藝指標(biāo)向量的乘積等于產(chǎn)品指標(biāo)向量（見(jiàn)圖2）。

由權(quán)重系數(shù)構(gòu)成的權(quán)重矩陣是一個(gè)工廠整體質(zhì)量控制的關(guān)鍵。多年的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)表明質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣對(duì)改善產(chǎn)品質(zhì)量具有重要作用，主要表現(xiàn)在以下方面：

（1） 有助于了解最終產(chǎn)品質(zhì)量影響因素情況，確定關(guān)鍵工藝的關(guān)鍵指標(biāo)，確定工藝改善方向；

（2） 對(duì)某一批次產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題進(jìn)行追溯時(shí)，首先檢查權(quán)重系數(shù)較大的工藝；

（3） 借助質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)進(jìn)行針對(duì)性調(diào)整，獲得定制化的改進(jìn)方案。

3成果應(yīng)用實(shí)例

3.1應(yīng)用過(guò)程

通過(guò)反復(fù)實(shí)驗(yàn)和模擬研究，確定了影響油頁(yè)巖的主要工藝環(huán)節(jié)有破碎、篩分、低溫干餾、洗滌、冷卻、電捕和油水分離7個(gè)工藝過(guò)程，確定粒度、粒徑均勻度、低溫干餾溫度、洗滌流量、冷卻速率、電捕強(qiáng)度和油水分離率7個(gè)工藝參數(shù)。

通過(guò)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)、室內(nèi)小型試樣模型測(cè)試、計(jì)算機(jī)模擬等方式，測(cè)得各工藝參數(shù)對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的影響權(quán)重，即權(quán)重系數(shù)，構(gòu)建產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣。

所構(gòu)建的產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣為8×7格式，每一行代表一個(gè)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)（用i表示），每一列代表一個(gè)工藝指標(biāo)（用j表示）。如以x表示權(quán)重系數(shù)，則根據(jù)平衡關(guān)系，產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重矩陣應(yīng)滿足：∑nj=1xij=1.0，i=1～8（1）為綜合考察不同工藝過(guò)程對(duì)最終產(chǎn)品的影響程度，定義工藝重要度，計(jì)算方法為：Ij=∑mi=1xij，j=1～7（2）通過(guò)分析可知，低溫干餾工藝重要度最高，即對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)的影響較為綜合或者在特殊指標(biāo)上權(quán)重系數(shù)較大；洗滌和電捕次之；以下依次為油水分離、篩選和原礦破碎。需要注意的是，工藝重要度僅是用來(lái)分析各個(gè)工藝對(duì)產(chǎn)品的綜合影響程度，具有相對(duì)性。工藝重要度在有效提升產(chǎn)品質(zhì)量方面具有指導(dǎo)作用，但重要度低不表示該工藝過(guò)程不重要，相反，任何一個(gè)工藝過(guò)程指標(biāo)不合格，都有可能導(dǎo)致生產(chǎn)出不合格產(chǎn)品。

在應(yīng)用質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法后，經(jīng)不斷試驗(yàn)摸索，確定各工藝的最優(yōu)參數(shù)區(qū)間，例如最佳篩分粒度為12～75 mm，低溫干餾最佳溫度（500±5）℃，洗滌、冷卻和油水分離等過(guò)程也設(shè)置了分指標(biāo)。通過(guò)對(duì)分指標(biāo)連續(xù)或間歇檢測(cè)，達(dá)到“多出油、出好油”目標(biāo)。

3.2應(yīng)用效果

通過(guò)產(chǎn)品質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重分析法控制產(chǎn)品質(zhì)量，產(chǎn)品隆巖牌頁(yè)巖油榮獲省名牌產(chǎn)品稱號(hào)；頁(yè)巖油產(chǎn)品獲ISO 9001質(zhì)量體系認(rèn)證。企業(yè)生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量好，售前、售中、售后服務(wù)優(yōu)，獲得了市場(chǎng)充分肯定，榮獲省、市重合同守信用模范單位。

4結(jié)語(yǔ)

頁(yè)巖油煉制工藝復(fù)雜，最終產(chǎn)品質(zhì)量難以控制。通過(guò)質(zhì)量指標(biāo)權(quán)重層次分析法將頁(yè)巖油質(zhì)量指標(biāo)分解，并與各個(gè)生產(chǎn)環(huán)節(jié)的分指標(biāo)建立關(guān)聯(lián)，通過(guò)嚴(yán)格把控分指標(biāo)，達(dá)到生產(chǎn)優(yōu)質(zhì)頁(yè)巖油的目的。其方法對(duì)于具有復(fù)雜生產(chǎn)工藝的工業(yè)產(chǎn)業(yè)質(zhì)量控制有重要借鑒意義。

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