航空煤油抗靜電性能優(yōu)化研究

韓 笑

（中國(guó)石油大慶煉化公司儲(chǔ)運(yùn)部，黑龍江 大慶 163411）

某煉化公司航空煤油產(chǎn)自36×104t/a航煤液相加氫裝置，該裝置采用湖南某公司開(kāi)發(fā)的航煤固定床管式液相加氫成套技術(shù)，選用專用商業(yè)航煤加氫催化劑，加工大慶原油直餾餾分常1線油，該公司航煤液相加氫裝置生產(chǎn)的航煤組分空白電導(dǎo)率在0～5 pS/m之間，在流動(dòng)、運(yùn)輸?shù)惹闆r下，容易產(chǎn)生靜電荷，當(dāng)靜電荷的產(chǎn)生速度大于靜電荷的移除速度時(shí)，會(huì)產(chǎn)生靜電荷積聚，導(dǎo)致安全事故［1，2］。為滿足要求，需添加航煤專用抗靜電劑，將電導(dǎo)率控制在50 pS/m以上［3］。文中對(duì)該公司的航煤產(chǎn)品加入抗靜電劑的效果影響因素進(jìn)行了分析，給出了工業(yè)生產(chǎn)符合GB6537-2018《3號(hào)噴氣燃料》標(biāo)準(zhǔn)的航空煤油抗靜電劑加入的指導(dǎo)意見(jiàn)。

1 抗靜電劑簡(jiǎn)介

國(guó)產(chǎn)航空艦艇油料鑒定委員會(huì)發(fā)布的《國(guó)產(chǎn)航空油料添加劑生產(chǎn)目錄》中，使用的噴氣燃料抗靜電劑有3種，分別為中國(guó)石化潤(rùn)滑油有限公司合成油脂分公司生產(chǎn)的抗靜電劑、英國(guó)Stadis450抗靜電劑、雅富頓AvGuard SDA抗靜電劑，該公司在用抗靜電劑為英國(guó)Stadis450抗靜電劑（無(wú)灰型有機(jī)添加劑），其原理是依托有機(jī)極性聚合物發(fā)揮電導(dǎo)性，主要是聚砜類物質(zhì)螺旋結(jié)構(gòu)使得分子鏈上存在首尾相連的偶極離子能夠提高電導(dǎo)率，主要質(zhì)量指標(biāo)見(jiàn)表1。

表1 Stadis450抗靜電添加劑質(zhì)量指標(biāo)

2 航空煤油電導(dǎo)率的影響因素

2.1 加劑量的確定

按 照GB6537-2018［4］的 要 求：“T1502或Stadis450初次加入量≤3.0 mg/L，累積加入量≤5.0 mg/L”，過(guò)量注入會(huì)造成電導(dǎo)率過(guò)大，可能會(huì)影響飛機(jī)上電容型油箱儀表的準(zhǔn)確性［5］，因此，在航空煤油生產(chǎn)初期，針對(duì)裝置生產(chǎn)的航空煤油組分進(jìn)行了小調(diào)實(shí)驗(yàn)，使用相同的基礎(chǔ)油，在20℃下，配比相同劑量的母液，加入不同比例的抗靜電劑，實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表2。

表2 加入不同單耗抗靜電劑后油品電導(dǎo)率小調(diào)數(shù)據(jù)

同時(shí)對(duì)2021年儲(chǔ)罐內(nèi)油品的實(shí)際加劑效果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)分析，2021年43批次油品的攪拌時(shí)間均為12 h，加劑單耗均為0.7 mg/L，加劑后數(shù)據(jù)見(jiàn)表3。

表3 大罐內(nèi)油品加劑后電導(dǎo)率情況

考慮到首次加劑，產(chǎn)品儲(chǔ)罐對(duì)抗靜電劑有吸附作用，加劑后油品用于浸潤(rùn)沖洗相關(guān)管線，電導(dǎo)率稍高，加劑單耗選取1.1 mg/L；日常生產(chǎn)中，為保證航空煤油加劑后電導(dǎo)率指標(biāo)在200～400 pS/m較優(yōu)化的指標(biāo)要求范圍內(nèi)，根據(jù)實(shí)際情況，加劑單耗選取在0.7～0.8 mg/L較為合適，2021年43批航煤產(chǎn)品的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)也可以驗(yàn)證此結(jié)論。

2.2 抗磨劑對(duì)抗靜電劑加劑效果的影響

根據(jù)《煉油與化工分公司航煤認(rèn)證指南》（2019年6月修訂）的要求：“不同類型的劑種，需要分別設(shè)置加劑罐，加劑點(diǎn)至少間隔≥3 m，間隔不足的須錯(cuò)開(kāi)加劑時(shí)間以避免不同劑種混合發(fā)生不良化學(xué)反應(yīng)”，航空煤油在罐區(qū)添加的添加劑有2種，分別為抗靜電劑和抗磨劑，2種添加劑在加劑間分別設(shè)置加劑罐，但加劑點(diǎn)間隔不足3 m，因此采取先添加抗靜電劑，間隔30 min后，再按照規(guī)定的加劑單耗添加抗磨劑的方式運(yùn)行。

為了探究抗磨劑加劑單耗對(duì)抗靜電劑效果的影響，實(shí)驗(yàn)室也采取先添加抗靜電劑，后添加抗磨劑的方式進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)，具體實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)見(jiàn)表4。

由表4可知，在相同空白樣品情況下，加入相同單耗的抗靜電劑，調(diào)整抗磨劑加劑單耗，對(duì)油品電導(dǎo)率影響在±15 pS/m，與實(shí)驗(yàn)誤差相符，可得出抗磨劑對(duì)電導(dǎo)率的影響很小，不是影響抗靜電劑效果的主要因素。

2.3 儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)電導(dǎo)率的影響

航煤產(chǎn)品的電導(dǎo)率指標(biāo)不合格時(shí)回調(diào)難度較大，主要原因?yàn)榧觿┝繂魏男。?dāng)補(bǔ)劑單耗在±0.1 mg/L之間，電導(dǎo)率指標(biāo)變化在±60 pS/m之間，若電導(dǎo)率指標(biāo)偏低，容積為5 000 m3的航空煤油儲(chǔ)罐單罐回調(diào)加入的抗靜電劑量≤0.5 kg，極易造成攪拌不充分，油品分層，影響產(chǎn)品質(zhì)量；當(dāng)電導(dǎo)率超出指標(biāo)上限時(shí)，僅能通過(guò)回調(diào)或倒油至不合格儲(chǔ)罐的方式解決，無(wú)論哪種工況，都會(huì)造成電能、航煤產(chǎn)品的浪費(fèi)，同時(shí)航煤產(chǎn)品電導(dǎo)率隨著儲(chǔ)存時(shí)間的增加會(huì)有所變化。

該公司航煤產(chǎn)品出廠量受市場(chǎng)影響較大，最長(zhǎng)航煤產(chǎn)品儲(chǔ)存時(shí)間在60 d左右，因此電導(dǎo)率指標(biāo)控制對(duì)于油品的質(zhì)量極為關(guān)鍵。為了使樣品與實(shí)際工況更貼切，在環(huán)境溫度下，選取相同加劑量、相同調(diào)和方式下的在用合格航煤儲(chǔ)罐的油品，對(duì)儲(chǔ)存20、60 d的罐內(nèi)油品電導(dǎo)率進(jìn)行監(jiān)測(cè)，電導(dǎo)率隨儲(chǔ)存時(shí)間的變化數(shù)據(jù)見(jiàn)表5。

表5 儲(chǔ)存時(shí)間對(duì)航空煤油電導(dǎo)率的影響

選取環(huán)境條件下相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，儲(chǔ)存時(shí)間為20 d時(shí)，航空煤油的電導(dǎo)率呈下降趨勢(shì)，較加劑后分析指標(biāo)下降0～30 pS/m；儲(chǔ)存60 d后，航空煤油的電導(dǎo)率指標(biāo)會(huì)有所上升，較加劑后分析指標(biāo)上升20～50 pS/m，相同企業(yè)也有相同的變化趨勢(shì)。得出結(jié)論：航煤罐內(nèi)油品儲(chǔ)存60 d內(nèi)，電導(dǎo)率指標(biāo)不會(huì)大量衰減，考慮航空煤油的周轉(zhuǎn)時(shí)間，產(chǎn)品按照小調(diào)實(shí)驗(yàn)推薦的加劑量加劑即可，不應(yīng)過(guò)多考慮儲(chǔ)存時(shí)間長(zhǎng)而人為提高加劑量。

3 結(jié)論

（1）航空煤油在初期試生產(chǎn)期間，抗靜電劑的添加量控制在1.0～1.1 mg/L，電導(dǎo)率的數(shù)值不會(huì)超過(guò)國(guó)標(biāo)上限指標(biāo)，此部分油品用于航煤管線的首次浸潤(rùn)沖洗。正常生產(chǎn)期間，航空煤油的抗靜電劑加劑單耗維持在0.7～0.8 mg/L，加劑量應(yīng)向下限靠近，最低加劑量可經(jīng)過(guò)充分論證后降低至0.6 mg/L，可最多降低25%加劑成本。

（2）航空煤油中抗磨劑的添加對(duì)電導(dǎo)率影響不大，可認(rèn)定為無(wú)影響，但需按照《煉油與化工分公司航煤認(rèn)證指南》的要求執(zhí)行，加劑點(diǎn)間隔不足3 m，2種添加劑不能同時(shí)添加，需錯(cuò)開(kāi)加劑時(shí)間。

（3）在環(huán)境工況下，航空煤油儲(chǔ)存時(shí)間不超過(guò)60 d的情況下，電導(dǎo)率較剛調(diào)和完成時(shí)的變化范圍在±50 pS/m之間，做好產(chǎn)品電導(dǎo)率指標(biāo)的控制，可有效保證航空煤油在最長(zhǎng)周轉(zhuǎn)周期內(nèi)電導(dǎo)率指標(biāo)合格，避免航煤產(chǎn)品電導(dǎo)率指標(biāo)超出內(nèi)控指標(biāo)控制范圍而進(jìn)行回調(diào)造成的產(chǎn)品損失。