蔡 璐，舒亦橋，陶志平，趙 杰，伏朝林

(中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司，北京 100083)

中國“十四五規(guī)劃”明確提出進(jìn)一步推動中國航空業(yè)快速發(fā)展，縮小與歐美國家的差距，噴氣燃料(又稱航空煤油)作為其最主要動力來源將獲得更多的研究與應(yīng)用。據(jù)預(yù)測，中國的噴氣燃料消費(fèi)增速在未來10年將達(dá)到年均10%左右[1-2]。為緩解未來中國噴氣燃料短缺的問題，需先從制約中國噴氣燃料生產(chǎn)和應(yīng)用的角度尋找解決方案。原油中可直接使用的噴氣燃料餾分僅占總量的4%～8%[3]，終端噴氣燃料產(chǎn)品收率偏低，從原油中“吃干榨盡”生產(chǎn)噴氣燃料的能力不足，可替代噴氣燃料實(shí)際應(yīng)用不足，以及噴氣燃料存在的產(chǎn)品安定性差、燃燒過程中碳沉積量大等問題，都是當(dāng)前中國噴氣燃料生產(chǎn)和應(yīng)用過程中亟待解決的問題。而解決此問題的科學(xué)方法之一是理清燃料組成與理化性質(zhì)和使用性能之間的關(guān)系[4]。具體而言，進(jìn)行噴氣燃料分子水平研究和表征，掌握燃料的主要烴類組成，進(jìn)而與燃料的常規(guī)理化性質(zhì)進(jìn)行構(gòu)效聯(lián)系，構(gòu)建噴氣燃料的組成-理化性質(zhì)關(guān)系模型，并依靠此模型來預(yù)測產(chǎn)品理化性質(zhì)，為進(jìn)一步關(guān)聯(lián)其使用性能以提供支撐。這對于優(yōu)化噴氣燃料生產(chǎn)工藝、預(yù)測噴氣燃料產(chǎn)品性質(zhì)、高性能噴氣燃料的定向合成、可替代噴氣燃料的研發(fā)以及快速分析檢測方法的開發(fā)等都具有重要指導(dǎo)作用。

1 噴氣燃料概述

噴氣燃料沸點(diǎn)介于汽油和柴油之間，常見餾程范圍為140～240 ℃。中國從20世紀(jì)50年代開始著手研制噴氣燃料，歷經(jīng)1號至6號噴氣燃料(RP-1～RP-6)等研發(fā)歷程[5]。RP-1～RP-3均為煤油型；RP-4為寬餾分型，餾程為60～280 ℃；RP-5和RP-6均為重煤油型，餾程為195～315 ℃。其中，RP-3憑借閃點(diǎn)高、生產(chǎn)時可不控制初餾點(diǎn)、生產(chǎn)工藝靈活性較大等優(yōu)勢，成為中國普遍使用的煤油型航空渦輪發(fā)動機(jī)燃料，其現(xiàn)行標(biāo)準(zhǔn)為GB 6537—2018《3號噴氣燃料》[6]。

噴氣燃料的主要烴類組成可分為烷烴(正構(gòu)與異構(gòu))、環(huán)烷烴(單環(huán)與多環(huán))、芳烴等；噴氣燃料的常規(guī)理化分析指標(biāo)主要有餾程、密度、熱值、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、黏度、煙點(diǎn)、苯胺點(diǎn)等，使用性能主要包括燃燒性、揮發(fā)性、低溫性、安定性、潤滑性、導(dǎo)電性、潔凈性等(見圖1)。這些性質(zhì)之間存在相互關(guān)聯(lián)規(guī)律，且本質(zhì)上是由噴氣燃料的烴類組成決定。

圖1 噴氣燃料理化性質(zhì)和使用性能的關(guān)聯(lián)圖Fig.1 The correlation diagram of physical and chemical properties and serviceability of jet fuel

2 噴氣燃料烴類組成與性能之間的關(guān)系

2.1 燃燒性能

優(yōu)異燃燒性能一般指質(zhì)量熱值高、燃燒完全度高、燃燒穩(wěn)定性好、噴氣發(fā)動機(jī)推力大、耗油率低。通常氫/碳比越高，質(zhì)量熱值越大，烴類碳數(shù)相同時，質(zhì)量熱值的大小順序?yàn)椋和闊N>環(huán)烷烴、烯烴>芳烴；當(dāng)為同類烴時，碳數(shù)越高，沸點(diǎn)越高，密度越大，其質(zhì)量熱值越小而體積熱值越大。煙點(diǎn)是衡量燃料積炭傾向的指標(biāo)，氫/碳比越高，煙點(diǎn)越高，燃料越不易生成積炭，燃燒完全度越好。相同碳數(shù)時，生成積炭的傾向?yàn)椋悍紵N>環(huán)烷烴>烯烴>烷烴[7]。因此降低芳烴含量是提高噴氣燃料煙點(diǎn)的一個重要手段，GB 6537—2018[6]中要求民用噴氣燃料芳烴體積分?jǐn)?shù)不大于25%，軍用不大于20%。而燃料的燃燒穩(wěn)定性主要受烴類組成和餾程影響，通常餾分越重，燃燒極限越寬，燃燒越穩(wěn)定，且在碳數(shù)相同時，正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴的燃燒穩(wěn)定性優(yōu)于芳烴。

2.2 揮發(fā)性能

噴氣燃料的揮發(fā)性能主要與密度和閃點(diǎn)相關(guān)。密度增大可以有效增加裝備攜帶燃料的能量從而增加航程，但密度過大時，燃料揮發(fā)性低，不易完全汽化與燃燒，燃燒效率低；而密度也不宜過低，過低時燃料揮發(fā)性過高，易發(fā)生氣阻現(xiàn)象，影響燃料輸送。烴類組成是影響密度的關(guān)鍵因素。相同碳數(shù)時，烴類的密度由大到小順序?yàn)椋悍紵N>環(huán)烷烴>異構(gòu)烷烴>正構(gòu)烷烴，原則上可通過設(shè)計(jì)合成多環(huán)結(jié)構(gòu)、環(huán)增長反應(yīng)提高燃料密度[4，8]；同類烴時，碳數(shù)越高，沸點(diǎn)越高，密度越大。噴氣燃料的閃點(diǎn)常與其低沸點(diǎn)烴有關(guān)，低沸點(diǎn)烴含量越少，燃料閃點(diǎn)越高，越不易揮發(fā)，自燃點(diǎn)越低，火災(zāi)危險性也越小。實(shí)際操作中，可通過提高噴氣燃料的終餾點(diǎn)增大其密度，提高初餾點(diǎn)來提高其閃點(diǎn)。

2.3 低溫性能

噴氣燃料的低溫性能主要與燃料的冰點(diǎn)、運(yùn)動黏度和苯胺點(diǎn)有關(guān)。冰點(diǎn)指在燃料出現(xiàn)結(jié)晶后，再升溫至結(jié)晶完全消失后的最低溫度。冰點(diǎn)越低，燃料在低溫下更易順利輸送和過濾。大分子正構(gòu)烷烴及某些芳烴的冰點(diǎn)較高，而異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和烯烴的冰點(diǎn)較低，因此可通過異構(gòu)反應(yīng)引入支鏈來降低冰點(diǎn)，改善燃料低溫性質(zhì)[8]。在同類烴中，冰點(diǎn)多隨碳數(shù)增多而升高。相同溫度下，芳香烴特別是苯對水的溶解度較高，所以需要適當(dāng)限制芳烴的含量以降低溶解水含量，防止水在低溫下結(jié)晶的現(xiàn)象[9]。低溫性能還與燃料運(yùn)動黏度有關(guān)，黏度過高時，燃料的輸送流動性和霧化性能變差。通常運(yùn)動黏度隨餾程升高而增大，且同一餾程的餾分，因化學(xué)組成不同，其運(yùn)動黏度也不盡相同。相同碳數(shù)時，運(yùn)動黏度隨側(cè)鏈長度、側(cè)鏈數(shù)目、環(huán)數(shù)增加而增大，且芳烴含量對運(yùn)動黏度的貢獻(xiàn)大于環(huán)烷烴[10]。苯胺點(diǎn)指油品與苯胺等體積混合均勻后，在降溫過程中測出體系不發(fā)生渾濁分離現(xiàn)象的最低溫度，主要受烴類組成中正構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴和芳香烴影響，一般正構(gòu)烷烴的苯胺點(diǎn)高于與其相同碳數(shù)的環(huán)烷烴和芳烴。

2.4 安定性能

噴氣燃料安定性能主要包括儲存安定性和熱氧化安定性。噴氣燃料中所含不安定性組分除帶有不飽和鍵和孤對電子的雜原子化合物(主要為酚類及含有羰基的羧酸或酮的含氧化合物)外，燃料本身的烴類組成也是影響其安定性能的主要原因[11]。不同烴類氧化變質(zhì)的傾向由低到高的順序?yàn)椋和闊N和環(huán)烷烴<單環(huán)芳烴<雙環(huán)芳烴<烯烴<烯基單環(huán)芳烴<烯基雙環(huán)芳烴[12]。在溶解氧存在的受熱條件下，烴類組分按照自由基鏈反應(yīng)機(jī)理發(fā)生氧化變質(zhì)產(chǎn)生沉積物，基本符合烴分子→過氧化物→醇和酮→酸→酯→膠質(zhì)和固體顆粒物的過程(見圖2)[13-14]。工業(yè)上常加入抗氧劑2，6-二叔丁基對甲基苯酚(BHT)捕獲自由基ROO·中斷鏈?zhǔn)椒磻?yīng)，抵抗燃料氧化變質(zhì)。對于烴類組成來說，正構(gòu)烷烴的熱安定性隨碳數(shù)增大而升高，而異構(gòu)烷烴和帶取代基環(huán)烷烴由于存在叔碳、仲碳原子更易產(chǎn)生過氧化物自由基，熱安定性比正構(gòu)烷烴更差，且取代基越多或取代基上的碳原子數(shù)越多，熱安定性越差。燃料的安定性能也受接觸材料的影響，金屬離子通過提供活性位點(diǎn)降低鏈引發(fā)的活化能，從而加速自由基生成[15]。因此可以通過減少溶解氧含量、添加金屬鈍化劑和抗氧劑來提高噴氣燃料的安定性能。

BHT—2，6-Di-tert-butyl-4-methylphenol；R—Alkyl group圖2 烴類燃料氧化變質(zhì)轉(zhuǎn)化過程Fig.2 The oxidative metamorphic transformation process of hydrocarbon fuel

2.5 潤滑性能

噴氣燃料的潤滑性也稱抗磨性，常用磨痕直徑來表征。噴氣燃料潤滑性的好壞對發(fā)動機(jī)燃油供應(yīng)的靈敏調(diào)節(jié)、油泵使用壽命乃至飛行安全均極為重要。當(dāng)碳數(shù)相同時，烴類組成潤滑性由大到小順序?yàn)椋簬O性非烴化合物>多環(huán)芳烴>單環(huán)芳烴>環(huán)烷烴>烷烴[4]。熊春華等[16]研究得到噴氣燃料中含量很少的四氫萘是潤滑主力，而十氫萘?xí)蛊錆櫥阅茏儾?。工業(yè)上常在不影響其他質(zhì)量指標(biāo)的前提下添加抗磨劑來解決潤滑性較差的問題，目前國內(nèi)主要使用T1602環(huán)烷酸型抗磨劑(添加質(zhì)量濃度不大于20 mg/L)[17]。但由于T1602產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定、產(chǎn)量逐年減少、基本依賴進(jìn)口，抗磨劑的發(fā)展趨勢逐漸以二聚酸為主要成分，其主要通過在金屬表面發(fā)生化學(xué)吸附，形成穩(wěn)定的含氧化學(xué)保護(hù)膜，從而起到潤滑效果[18]。

2.6 導(dǎo)電性能

噴氣燃料的導(dǎo)電性能用電導(dǎo)率評定。通常3號噴氣燃料電導(dǎo)率為50～600 pS/m。噴氣燃料為介電體，其中的水、酸、鹽及其他極性化合物解離會產(chǎn)生電導(dǎo)性，阻止電荷的積累[19]。電導(dǎo)率越低的燃料在電導(dǎo)率衰減規(guī)律下靜電起電效應(yīng)越嚴(yán)重，甚至造成火災(zāi)爆炸。加入抗靜電劑可以升高燃料的電導(dǎo)率，但同時也會造成水反應(yīng)界面評級升高，水分離指數(shù)降低。所以在燃料的儲運(yùn)中，常常會加入微量導(dǎo)電性、抗衰減性及水分離特性較好的抗靜電劑來保證燃料中所產(chǎn)生靜電荷的瞬間弛緩。

2.7 潔凈性能

實(shí)際膠質(zhì)、固體顆粒污染物、水反應(yīng)和水分離指數(shù)是衡量噴氣燃料潔凈性的重要指標(biāo)。噴氣燃料中固體污染物主要包括膠體物質(zhì)等有機(jī)雜質(zhì)以及鐵的腐蝕產(chǎn)物和礦物質(zhì)等無機(jī)雜質(zhì)，GB 6537—2018[6]中要求固體顆粒污染物質(zhì)量濃度不大于1.0 mg/L。水反應(yīng)和水分離指數(shù)與噴氣燃料本身烴類組成的關(guān)系較小，主要與噴氣燃料中可降低油-水界面張力、增強(qiáng)油-水乳化現(xiàn)象的表面活性物質(zhì)密切相關(guān)，其通過阻礙游離水的聚結(jié)和沉降，使燃料的水分離指數(shù)降低[2]。

噴氣燃料的使用性能與其常規(guī)理化性質(zhì)之間存在相互關(guān)聯(lián)規(guī)律，并與其烴類組成密不可分。表1為主要烴類組成對噴氣燃料理化性質(zhì)的影響。

表1 主要烴類組成對噴氣燃料理化性質(zhì)的影響Table 1 Effects of main hydrocarbon compositions on physico-chemical properties of jet fuel

3 燃料的化學(xué)組成分析方法

運(yùn)用合適的分析方法對燃料中化學(xué)組成進(jìn)行定性和定量分析是構(gòu)建可靠模型的前提?，F(xiàn)有分析方法包括高效液相色譜(HPLC)、核磁共振波譜(NMR)、紅外光譜(IR)、氣相色譜(GC)、質(zhì)譜(MS)等。Cookson等[20-21]首先利用HPLC、13C NMR、GC來確定燃料中飽和烴和芳烴的總含量。Gómez-Carracedo等[22]利用傅里葉變換紅外光譜(FT-MIR)(600～4000 cm-1)表征噴氣燃料組成。李敬巖等[23]開發(fā)了Web版FT-NIR原油快評軟件(3800～10000 cm-1)，數(shù)據(jù)庫包含覆蓋世界主要原油產(chǎn)區(qū)的800余種原油。值得注意的是，NMR和IR只提供了燃料分子的碳類型和化學(xué)鍵等化學(xué)結(jié)構(gòu)的定性信息，但僅利用單個譜峰強(qiáng)度難以實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)確定量復(fù)雜的燃料組成，無法得到可靠的烴族碳數(shù)等分子組成信息。劉國柱等[24]利用GC-MS得到了燃料中不同類別不同碳數(shù)烴類的含量。當(dāng)燃料化學(xué)組成達(dá)數(shù)千種時，由于峰容量有限，GC-MS存在峰重疊的弱點(diǎn)。Kehimkar等[25]通過添加一個分離維度來優(yōu)化峰容量，即全二維氣相色譜-飛行時間質(zhì)譜(GC×GC-TOF/MS)，可得到更準(zhǔn)確的定量組成信息。中石化石油化工科學(xué)研究院有限公司利用GC-MS、GC×GC-TOF/MS、傅里葉變換離子回旋共振質(zhì)譜(FT-ICR-MS)等方法獲得了原油及其各種餾分油的詳細(xì)烴類分子水平表征信息[26]。此外，全二維氣相色譜-氫火焰離子化檢測器(GC×GC-FID)也可以準(zhǔn)確定量烴類碳數(shù)。馬晨菲等[27]利用GC×GC-TOF/MS獲得噴氣燃料和生物航煤的族組成和碳數(shù)分布規(guī)律的半定量信息，轉(zhuǎn)移至GC×GC-FID中得到了可靠的烴分子組成信息。雖然利用GC×GC表征不同烴族及碳數(shù)分布的詳細(xì)信息更精確，但由于價格昂貴、操作繁瑣，遠(yuǎn)不及GC-MS普及率高。

4 噴氣燃料組成-性質(zhì)關(guān)系數(shù)學(xué)模型

噴氣燃料組成與性質(zhì)關(guān)系的定量研究始于1985年，Cookson等[20]利用HPLC和NMR將21種煤油的烴組成分成正構(gòu)烷烴、異構(gòu)烷烴和環(huán)烷烴以及芳烴3類，構(gòu)建3參數(shù)線性回歸方程(MLR)，表示為式(1)；之后對樣本擴(kuò)展至51種，簡化成正構(gòu)烷烴和芳烴的雙參數(shù)MLR，表示為式(2)[28]；為改善對冰點(diǎn)的預(yù)測性，通過GC引入餾程而得到4參數(shù)MLR，表示為式(3)，密度、冰點(diǎn)、煙點(diǎn)的相關(guān)性均高于0.90[29]。具體模型相關(guān)性見表2。

P=A1wn+A2wbc+A3war+c

(1)

P=A1wn+A2war+c

(2)

P=A1wn+A2war+K1T10+K2T90+c

(3)

劉國柱等[24]利用GC-MS對80個噴氣燃料樣品的烴類組成進(jìn)行分類，在Cookson的3個模型基礎(chǔ)上，提出5個新MLR模型方程。與Cookson模型相比，新模型提出的新關(guān)聯(lián)式強(qiáng)調(diào)了異構(gòu)烴、環(huán)烷烴和氫化芳烴(如：十氫萘)的影響。利用這8個模型進(jìn)行回歸分析。結(jié)果發(fā)現(xiàn)：正構(gòu)烷烴對5個理化性質(zhì)的影響均較顯著，異構(gòu)烷烴主要影響密度、閃點(diǎn)和熱值；環(huán)烷烴主要影響密度、熱值和苯胺點(diǎn)；芳烴則是影響密度、熱值、冰點(diǎn)和苯胺點(diǎn)的關(guān)鍵因素；同時密度、閃點(diǎn)、熱值還與10%和90%餾出溫度密切相關(guān)。由于冰點(diǎn)主要隨大分子正構(gòu)烷烴和芳烴的增多而升高，其余組分含量的變化對冰點(diǎn)的回歸影響并不大，為簡化考察因素，冰點(diǎn)回歸仍采用式(1)(R2=0.8673，與Cookson模型結(jié)果相近)。對其余性質(zhì)的回歸結(jié)果進(jìn)行對比，發(fā)現(xiàn)采用式(4)～式(6)時相關(guān)性更高，結(jié)果列于表2。

P=A1wn+A2wiso+A3wcycl+A4war+c

(4)

P=A1wn+A2wiso+A3wcycl+A4war+K1T10+K2T90+c

(5)

P=A1wn+A2wiso+A3wcycl+A4wde+A5war+K1T10+K2T90+c

(6)

劉國柱等[30]還引入人工神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(ANN)，利用GC-MS將烴類組成分成8類，將其烴族質(zhì)量分?jǐn)?shù)和歸一化后的10%、90%餾出溫度作為ANN的輸入變量，表示為式(7)。基于80個噴氣燃料樣品，通過單層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(SLFNN)、多層前饋神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(MLFNN)和通用回歸神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)(GRNN)3種建模方法建立了8類烴類組成與密度、冰點(diǎn)、熱值、閃點(diǎn)、苯胺點(diǎn)的模型方程。研究發(fā)現(xiàn)，冰點(diǎn)采用SLFNN，閃點(diǎn)和苯胺點(diǎn)采用MLFNN以及熱值采用SLFNN時，預(yù)測效果較好，具體模型相關(guān)性見表2。目前已開發(fā)的組成與理化性質(zhì)關(guān)系的ANN是對下一代噴氣燃料的質(zhì)量快速監(jiān)控更具前景的工具。

(7)

Shi等[31]利用GC×GC-MS/FID將17種不同碳?xì)淙剂现刑紨?shù)處于7～19之間的組分劃分成10類，形成10×13組成矩陣，并延伸建立對應(yīng)燃料代表性化合物平均性質(zhì)矩陣，將二者關(guān)聯(lián)后的乘積矩陣作為新輸入變量，采用偏最小二乘法(PLS)、遺傳算法(GA)、加權(quán)平均法(WA)以及修正加權(quán)平均法(MWA)，建立與密度、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、熱值的模型方程，其中PLS表示為式(8)，MWA表示為式(9)。從表2結(jié)果對比可知，PLS要優(yōu)于簡單的MLR，在PLS基礎(chǔ)上對輸入變量進(jìn)行改進(jìn)后的MWA更適用于預(yù)測烴類組成與這4種理化性質(zhì)的定量關(guān)系。

(8)

(9)

Vozka等[32]考察包括石油基噴氣燃料和已批準(zhǔn)替代噴氣燃料在內(nèi)的50個樣品的組成-密度關(guān)系，采用WA、PLS、基于正則化支持向量機(jī)(SVM)建立模型方程，表示為式(10)。利用GC×GC-TOF/MS和GC×GC-FID將燃料中碳數(shù)處于7～20之間的烴族劃分成7類，形成7×14組成矩陣。自變量分類分2種方式：首先以每個烴類別中各碳數(shù)的組分質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和作為預(yù)測指標(biāo)(7個變量)；再以各碳?xì)浯硇曰衔镌诮M成矩陣中的質(zhì)量分?jǐn)?shù)作為預(yù)測指標(biāo)(98個變量)。采用PLS和SVM預(yù)測時98個自變量下的模擬精度均相對于7個自變量時更高，且2種分類方式均采用SVM預(yù)測效果更優(yōu)。具體模型相關(guān)性見表2。

(10)

表2 不同數(shù)學(xué)模型建模方法及模型相關(guān)性Table 2 Different mathematical modeling methods and correlation coefficients

5 結(jié) 語

(1)對噴氣燃料的燃燒性、揮發(fā)性、低溫性、安定性、潤滑性、導(dǎo)電性、潔凈性進(jìn)行了總結(jié)，并與其常規(guī)理化性質(zhì)和烴類組成進(jìn)行關(guān)聯(lián)。發(fā)現(xiàn)在相同碳數(shù)下，密度和閃點(diǎn)主要與芳烴和環(huán)烷烴組分含量成正比；熱值和煙點(diǎn)主要與正、異構(gòu)烴組分含量成正比；冰點(diǎn)主要隨大分子正構(gòu)烴和芳烴的增多而增高；黏度主要與側(cè)鏈長、側(cè)鏈數(shù)多的異構(gòu)烴和環(huán)數(shù)多的環(huán)烷烴的組分含量成正比；同時密度、熱值、閃點(diǎn)、黏度、冰點(diǎn)都與餾程密切相關(guān)。

(2)對化學(xué)組成的分析方法和具有代表性的噴氣燃料烴類組成與理化性質(zhì)的定量關(guān)系模型進(jìn)行了歸納。從NMR、HPLC、GC優(yōu)化，到可準(zhǔn)確定量分子組成的GC-MS、GC×GC-TOF/MS、GC×GC-FID；對輸入變量的選取，從簡單的烴類組成、引入餾程，再擴(kuò)展到加權(quán)組成矩陣；建模方法，從線性的MLR、WA、PLS、MWA，發(fā)展到非線性的SVM和ANN。

(3)采用更精準(zhǔn)的分析方法、調(diào)整輸入變量和建模方法，是進(jìn)一步優(yōu)化噴氣燃料烴類組成與理化性質(zhì)定量關(guān)系模型的研究方向。單一的GC、HPLC、MS、NMR、IR均不能準(zhǔn)確定量燃料烴族及碳數(shù)分布，選擇GC-MS、GC×GC-TOF/MS、GC×GC-FID是定量模型中燃料分子水平表征的研究重點(diǎn)。在輸入變量中單獨(dú)引入異構(gòu)烴、環(huán)烷烴(單環(huán)、多環(huán))，以及在組成與密度、熱值、閃點(diǎn)、黏度、冰點(diǎn)的關(guān)系中引入餾程，可獲得更準(zhǔn)確的預(yù)測結(jié)果。另外，在代表性化合物的某種理化性質(zhì)存在較大差異時，將加權(quán)組成矩陣作為新輸入變量也很重要。線性模型中PLS可以通過最大化協(xié)方差來防止不確定系統(tǒng)中出現(xiàn)的過擬合。長遠(yuǎn)來看，非線性模型SVM和ANN相比于線性模型預(yù)測更為準(zhǔn)確，但如何在數(shù)據(jù)集不夠龐大的情況下充分利用ANN構(gòu)建烴類組成與理化性質(zhì)的關(guān)系模型還需更深層次的研究。

符號說明：

A，A′——A為PLS模型系數(shù)列向量(10×1)，A′為A的轉(zhuǎn)置向量；

C，C′——C為PLS模型的烴族組成矩陣(10×13)，C′為C的轉(zhuǎn)置矩陣；

M——M為MWA模型系數(shù)行向量(1×10)；

Ai，ai，c，Ki，mi——模型系數(shù)；

N——單位列向量(13×1)；

P——燃料的基本理化性質(zhì)；

R2——組成-性質(zhì)關(guān)系模型相關(guān)性；

T10，T90——10%、90%餾出溫度，℃；

W——MWA模型的加權(quán)烴族組成矩陣(10×13)；

wn，war，wiso，wcycl，wde——分別為正構(gòu)烷烴、芳烴、異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、十氫萘的質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

wbc——異構(gòu)烴與環(huán)烷烴的質(zhì)量分?jǐn)?shù)之和，%；

wi——烴類組成質(zhì)量分?jǐn)?shù)，%；

wij——加權(quán)組成矩陣W的元素，%；

xi，j——烴族組成矩陣C的元素，%；

下角標(biāo)：

i——烴族；

j——碳數(shù)。