國產JetA-1噴氣燃料加劑系數及季節性變化研究

摘 要：進口與國內生產的JetA-1型噴氣燃料在接收與儲存過程中均需要添加Stadis 450抗靜電劑，以滿足相關標準要求。目前，國產以出頂進JetA-1型噴氣燃料供應增多，與進口JetA-1型噴氣燃料加劑量存在明顯差異，同時，小樣調試試驗存在取樣不便利、數據與實際加劑結果差異較大等問題。本文使用油庫對國產以出頂進JetA-1型噴氣燃料的加劑情況進行了研究。通過研究和數據分析，本文確定了加劑系數及其季節性規律，并驗證了加劑系數會隨溫度發生顯著變化，最終總結出適用于本公司的Stadis 450抗靜電劑加劑公式。

關鍵詞：以出頂進JetA-1型噴氣燃料；電導率；抗靜電劑；影響因素

中圖分類號：TQ 517 " " " 文獻標志碼：A

JetA-1型噴氣燃料主要由C8-C16的烴類物質組成，根據其產地的不同，主要分為國外煉制后進口至國內的JetA-1型噴氣燃料和國內煉油廠生產的以出頂進JetA-1型噴氣燃料。無論國內或國外煉制，其煉制成后本身無良好的導電性，電導率極低。在生產處尤其是相關國際標準中，對未加入抗靜電劑的JetA-1型噴氣燃料電導率出廠指標無規格限制，允許在下游加入抗靜電劑，以使電導率指標滿足產品標準要求，因此進口JetA-1型噴氣燃料電導率指標通常為0pS/m～20pS/m；國內煉廠生產的以出頂進JetA-1型噴氣燃料則按照3號噴氣燃料國家標準GB6537要求，即出廠時有不低于150pS/m。對本公司來說，中轉油庫會將未加入抗靜電劑的進口JetA-1型噴氣燃料電導率指標以加入杜邦公司研制、InnospecLLC公司生產的Stadis450抗靜電劑的方式進行調制，達到不低于50pS/m的水平，對于國內煉廠生產的以出頂進JetA-1型噴氣燃料，鑒于GB6537的出廠要求[1]，中轉油庫接收后，其電導率通常為100pS/m～300pS/m。

1 相關研究和數據分析

中轉油庫至上海浦東國際機場航空油料有限責任公司使用油庫有約3880t的管道存油，并通過該管道進行管道輸送。當機場使用油庫接收時，本公司根據GB13348標準，將電導率調制為不低于250pS/m的水平，需要加入Stadis450抗靜電劑調節電導率指標。由于接收、儲存伴隨電導率衰減，并需要滿足從機場發出時JetA-1型噴氣燃料電導率指標為50pS/m～600pS/m，因此加入Stadis450抗靜電劑的用量不宜過少，也不可過多。本公司目前采用MH/T6091《民用航空噴氣燃料添加抗靜電劑作業規程》標準的要求進行小樣調試試驗，測算不同電導率值的來油所需要的加劑量。經過多年運行，小樣調試試驗與最終的實際加劑量間存在一定差異，同時小樣調試需要提前派人前往中轉油庫進行樣品采集和運輸，回到使用油庫后進行小樣調試試驗，以確定最終的加劑量，并且小樣調試確定的加劑量為質量單位，而非實際工作中所使用的體積單位，因此進行此項工作十分不便。

Stadis450抗靜電劑是杜邦公司研制的一種無灰型有機添加劑，現生產商為Innospec LLC公司，該產品基于有機極性聚合物聚砜增加油品的導電性，是在全球獲得認證的、可用于碳氫燃料的抗靜電劑[2]。根據英國國防部標準DEFSTAN91-091ISSUE16、聯合檢查集團聯營系統航空燃料質量要求（AFQRJOS34）以及GB6537-2018《3號噴氣燃料》等標準，Stadis450抗靜電添加劑加入量限制為在生產處或首次加入量不大于3.0mg/L，累計加入量不大于5.0mg/L[3]。Stadis450抗靜電劑的相關理化性質見表1。

根據相關文獻，影響JetA-1型噴氣燃料電導率指標的因素較多，溫度、儲存時間、光照和樣品瓶等都會影響JetA-1型噴氣燃料電導率指標[4]。為全面評價Stadis 450抗靜電劑對本公司JetA-1型噴氣燃料的感受性及其對油品質量的影響，本文對歷史加劑數據進行整合和梳理，并參照歷史加劑數據設計相關試驗，通過多次測試，分析出了適合本公司的抗靜電添加劑的加劑公式。

由于新冠疫情后，進口油業務大幅度減少，進口JetA-1型噴氣燃料數量大幅度降低，加劑次數也屈指可數，還存在與以出頂進型JetA-1噴氣燃料混合加劑的情況，因此，本文選擇對以出頂進JetA-1型噴氣燃料的歷史數據進行分析。根據來油電導率和管線電導率實際值，通常分為需要在接收處添加Stadis450抗靜電劑和不需要在接收處添加Stadis450抗靜電劑2種情況。對于前者，本公司擁有大量加劑數據，因此本文主要針對2023—2024年度的加劑數據進行分析，并截取其中部分數據進行展示，見表2。

加劑系數（保留到小數點后第3位）計算方法如下：實際加劑量/（管線存油數量×（250-管線電導率）+入罐數量×（250-來油罐電導率））×1000，其中管線存油數量為固定值3880t；入罐數量為中轉庫發油數量減去管線存油數量；250為電導率目標值250pS/m，其含義為每1t的JetA-1型噴氣燃料每距離250pS/m標準值相差1個單位時需要添加的Stadis450抗靜電劑的毫升數。推導過程如下：將加入抗靜電添加劑調高電導率值視為一個線性過程[5]，因此設每1t的JetA-1型噴氣燃料每距離250pS/m標準值相差1個單位時需要添加的Stadis450抗靜電劑的毫升數為a，則3880×（250-管線電導率）×a+入罐數量×（250-來油罐電導率）×a=實際加劑量×1000（mL），經過因式分解，a=實際加劑量×1000/（管線存油數量×（250-管線電導率）+入罐數量×（250-來油罐電導率）），變形后得到上述加劑系數計算方法。

將表2數據繪制成折線圖，得到2023—2024年實際加劑系數變化折線圖，如圖1所示。可以看出，加劑系數的變化具有較明顯的季節效應，因此，按照公司所在地上海的季節劃分對加劑系數進行歸納整理，見表3。

2 試驗設計

為進一步確認上述分析是否正確，本文采用控制變量的方法，設計了2組試驗。

試驗一：選擇同一批油樣，使用相同數量的油樣（分別為2kg和4kg），在不同溫度下加入對應體積、對應溫度的Stadis450抗靜電劑，并在同一溫度下進行電導率測定，進而分析在不同溫度環境下，加劑系數是否有相應變化。

試驗二：在相同溫度下，選擇不同批次的油樣，使用相同數量的油樣（分別為2kg和4kg），在同樣溫度下加入對應體積、對應溫度的Stadis450抗靜電劑，并在同樣的溫度下進行電導率測定，進而分析在同樣溫度下，不同批次的油樣加劑系數是否有顯著變化。

2.1 試驗儀器和試劑

試驗儀器包括恒溫水浴、電子臺稱、EMCEE 1152型電導率測定儀以及艾本德0.5μL～10μL移液槍。試驗試劑包括JetA-1型噴氣燃料、Stadis 450抗靜電劑。

2.2 試驗方案一

分別稱取2kg和4kg以出頂進JetA-1型噴氣燃料，使用恒溫水浴，改變以出頂進JetA-1型噴氣燃料油樣溫度，調節溫度范圍。溫度范圍模擬春、夏、秋和冬4個季節，其中春季和秋季溫度較接近，劃分為一組。計劃調節溫度由10℃開始，將每10℃作為一個測定點，直至30℃，共計3組數據。10℃模擬冬季，20℃模擬春秋季，30℃模擬夏季。根據ASTM D2624試驗方法的要求，使用EMCEE電導率儀分別測定各油樣不同溫度下的加劑前電導率值。

同樣使用恒溫水浴，將Stadis450抗靜電劑溫度調節至10℃、20℃和30℃，同時采用移液槍分別向2kg和4kg對應溫度的JetA-1型噴氣燃料移入1μL和2μL的Stadis450抗靜電劑，充分攪拌，混合均勻。按照ASTM D2624試驗方法的要求，立即使用EMCEE，對各溫度條件下的加劑后油樣進行電導率測定，測得結果見表4。

2.3 試驗方案二

選擇3個不同電導率的以出頂進JetA-1型噴氣燃料樣品，每個樣品分別稱取2 kg和4 kg油樣，使用恒溫水浴，維持以出頂進JetA-1型噴氣燃料油樣溫度為20 ℃。根據ASTM D2624試驗方法的要求，使用EMCEE電導率儀分別測定其加劑前電導率值。

同樣使用恒溫水浴，將Stadis 450抗靜電劑溫度調節至20 ℃，同時采用移液槍分別向2 kg和4 kg對應溫度的JetA-1型噴氣燃料移入1 μL和2 μL的 Stadis 450抗靜電劑，充分攪拌，混合均勻。按照ASTM D2624試驗方法的要求，立即使用EMCEE，對該溫度條件下不同批次的加劑后油樣進行電導率測定，測得結果見表5。

3 結果分析

3.1 試驗方案一結果分析

試驗方案一分析了不同溫度下，同一個樣品加入Stadis 450抗靜電劑后的加劑系數變化，并將表4繪制為不同溫度下的加劑系數條形圖，得到不同溫度下的加劑系數，如圖2所示。

由圖2可以看到，同一批次油樣的加劑系數隨著溫度升高有明顯的差異，并呈下降趨勢，進一步驗證了對本公司來說，不同季節的以出頂進JetA-1型噴氣燃料具有不同的加劑系數。

3.2 試驗方案二結果分析

試驗方案二結果表明，相同溫度下、不同批次的以出頂進JetA-1型噴氣燃料樣品加入Stadis 450抗靜電劑后的加劑系數基本相同，將表5繪制為相同溫度下、不同批次油樣加劑系數條形圖，得到相同溫度下、不同批次以出頂進JetA-1型噴氣燃料加劑系數，如圖3所示。

由圖3可以明顯看出，在相同的溫度下，不同批次的以出頂進JetA-1型噴氣燃料對電導率的感受性能幾乎無差別，在同樣的溫度下具有相同或非常接近的加劑系數，因此可證明，對本公司來說，不同的溫度條件下會出現不同的加劑系數，因此加劑系數具有明顯的季節效應。

由于上海地區春季的平均氣溫比秋季略低，因此秋季的加劑系數會略低于春季的加劑系數，與表3中的加劑系數中位值情況一致。除了冬季外，春、夏和秋3個季節的加劑系數波動較小，只有冬季的加劑系數波動較大，加劑系數的中位值能夠有效地應用于春、夏和秋3個季節的加劑量測算中。由于冬季的加劑系數波動較大，因此將中位值的算法作為參考，根據測得的電導率值調整實際加劑系數，如果測得加劑后電導率值較低，則增大加劑系數，反之則減少加劑系數。加劑系數的推導能夠用于公司的實際生產作業活動，并對其進行指導，具體的加劑公式如下：實際加劑量（L）=（3 880×（250-管線電導率）×α+入罐數量×（250-來油罐電導率）×α）/1 000；α取值為春季0.005，夏季0.003，秋季0.004，冬季0.007。視情況，冬季取值為0.005～0.012，實際加劑量為正值，則需要進行加劑，0或負值則不需要加劑。

4 結語

本文分析了本公司以出頂進JetA-1型噴氣燃料大量歷史數據，推導出加劑系數的計算公式，并由加劑系數公式計算出每次加劑所對應的加劑系數。整理加劑系數進行后發現，加劑系數存在季節分布的特點。并設計試驗，改變JetA-1型噴氣燃料和Stadis 450抗靜電劑的溫度，發現了加劑系數隨溫度變化的規律，進而總結出加劑系數隨季節變化的規律。本公司以前采用小樣調試的方法進行加劑，但是小樣調試取樣不便，小樣調試結果差異較大且單位不統一，因此，加劑系數和加劑公式的確立有助于改進公司的加劑模式，減少人員的操作難度，提升加劑的準確性。

參考文獻

[1]孫曉天，王春萍.溫度和水分對3號噴氣燃料電導率的影響[J].遼寧化工，2011，40（10）：1074-1075.

[2]徐偉池.噴氣燃料抗靜電劑及其對電導率的影響研究進展[J].煉油與化工，2017（28）：4-6.

[3]張克渠，楊曉峰.3號噴氣燃料電導率探討[J].中國儲運，2019（8）：130-132.

[4]羅宏輝.噴氣燃料電導率的影響因素與預測控制[J].廣東化工，2012，39（6）：42-44.

[5]劉婕.野外管線輸送3號噴氣燃料電導率與溫度的關系[J].石油庫與加油站，2022，31（3）：27-28.