T1502對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響

鄧 川，夏祖西，向 海，柳 華

(中國(guó)民用航空局第二研究所，四川 成都 610041)

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T1502對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響

鄧 川，夏祖西，向 海，柳 華

(中國(guó)民用航空局第二研究所，四川 成都 610041)

利用JFTOT試驗(yàn)機(jī)及DR10沉積評(píng)定儀研究了T1502抗靜電添加劑對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響。結(jié)果表明，T1502抗靜電添加劑對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性存在一定的影響，在正常添加的情況下，其影響基本可以忽略；在4倍劑量的極限條件下，仍然可以滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)的要求。T1502對(duì)噴氣燃料的破點(diǎn)存在一定的影響，會(huì)導(dǎo)致破點(diǎn)一定程度的降低，但破點(diǎn)仍然滿足噴氣燃料的需求。

T1502；抗靜電添加劑；熱氧化安定性；噴氣燃料

T1502是由空軍油料研究所研制的無(wú)灰型抗靜電添加劑，用以替代T1501有灰型抗靜電添加劑，2000年其通過(guò)了國(guó)產(chǎn)航空油料鑒定委員會(huì)秘書(shū)組的鑒定[1]。目前，T1502列入了3號(hào)噴氣燃料國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB 6537-2006，在國(guó)內(nèi)噴氣燃料中廣泛使用[2]，其最大累積添加量為5 mg/L，實(shí)際添加量約為0.8～1.5 mg/L[1]。

熱氧化安定性是噴氣燃料重要的性能指標(biāo)，熱氧化安定性不好的噴氣燃料在較高溫度下易產(chǎn)生可溶及不可溶膠質(zhì)，影響飛機(jī)熱交換器效能，堵塞飛機(jī)燃料系統(tǒng)的噴嘴、管路、過(guò)濾器等部件，造成安全隱患[3-4]。由于空氣動(dòng)力的解熱作用，超音速飛機(jī)燃料系統(tǒng)工作環(huán)境溫度經(jīng)常較高，噴氣燃料的熱氧化安定性顯得尤為重要[5]。

本文利用JFTOT試驗(yàn)機(jī)及DR10沉積評(píng)定儀研究了T1502抗靜電添加劑對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響。

1 實(shí) 驗(yàn)

1.1 主要儀器與試劑

JFTOT 230 MARKⅣ試驗(yàn)機(jī)，PAC；DR10沉積評(píng)定儀，AD systems。

T1502(批次A、B、C)，空軍油料研究所；Stadis450(1個(gè)批次)，杜邦公司；未加添加劑3號(hào)噴氣燃料(水分離指數(shù)100)，四川石化。

1.2 試樣制備

500 mg/L母液制備：稱取T1502或Stadis450樣品250 mg，用未加添加劑3號(hào)噴氣燃料稀釋定容至500 mL；

20 mg/L樣品制備：取500 mg/L母液40 mL，稀釋至1 L；

10 mg/L樣品制備：取500 mg/L母液20 mL，稀釋至1 L；

5 mg/L樣品制備：取500 mg/L母液10 mL，稀釋至1 L。

1.3 JFTOT測(cè)試

使用JFTOT 230 MARK Ⅳ試驗(yàn)機(jī)，按照ASTM D3241規(guī)定的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件(150 min，3 mL/min，500 psi)，在260 ℃下，分別測(cè)試T1502和Stadis450樣品，每個(gè)批次樣品測(cè)試3個(gè)濃度(20 mg/L、10 mg/L、5 mg/L)，同時(shí)測(cè)試空白油樣。

1.4 破點(diǎn)測(cè)試

按照ASTM D3241的標(biāo)準(zhǔn)實(shí)驗(yàn)條件，測(cè)試T1502和Stadis450等樣品的破點(diǎn)。

1.5 加熱器管沉積厚度測(cè)試

將1.3、1.4測(cè)試后的加熱器管，使用DR10沉積評(píng)定儀測(cè)試沉積厚度。由于有的沉積物沒(méi)有顏色，有的沉積情況與預(yù)期情況不同，新版ASTM D3241將加熱器管沉積厚度的兩種測(cè)試方法(ITR、ETR)寫(xiě)入了標(biāo)準(zhǔn)，以更為準(zhǔn)確的評(píng)定沉積情況。噴氣燃料產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)ASTM D1655，規(guī)定Jet A/Jet A-1的沉積厚度≤85 nm，且壓差ΔP≤25 mmHg方為合格，并將以上沉積厚度測(cè)試方法(ITR、ETR)列為了仲裁法。DR10是新版ASTM D3241推薦的加熱器管沉積厚度的測(cè)試儀器。

2 結(jié)果與討論

2.1 JFTOT測(cè)試

經(jīng)過(guò)JFTOT及DR10測(cè)試，T1502及Stadis450對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。圖1、圖2、圖3分別給出了T1502(批次C)在三個(gè)濃度條件下，加熱器管沉積情況三維立體圖。

表1 T1502及Stadis450對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響

圖1 20 mg/L T1502(批次C)加熱器管沉積圖

圖2 10 mg/L T1502(批次C)加熱器管沉積圖

圖3 5 mg/L T1502(批次C)加熱器管沉積圖

2.1.1 T1502批次間差異

不同批次的T1502，其對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響差異較為明顯。在濃度為10 mg/L時(shí)，批次B、C的沉積明顯，分別為12.0 nm和11.6 nm，但批次A測(cè)試結(jié)果(7.1 nm)接近熱氧化安定性加熱器管的初始沉積厚度測(cè)試值(新加熱器管的測(cè)試值一般在0～6 nm)，沉積情況不明顯；在4倍劑量(20 mg/L)的極限條件下，三個(gè)批次間的差異較大，沉積厚度差值達(dá)到40 nm。這說(shuō)明T1502抗靜電添加劑的生產(chǎn)工藝或原料控制存在一定的不足，導(dǎo)致批次間的組成有所差異，對(duì)熱氧化安定性的影響也因而有所差異。

2.1.2 T1502與Stadis450的差異

Stadis450是ASTM D1655及Def Stan 91-91目前唯一寫(xiě)入的抗靜電添加劑，其組成相對(duì)穩(wěn)定，性能良好，對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響也較小。在20 mg/L、10 mg/L、5 mg/L三個(gè)濃度下，其測(cè)試結(jié)果分別為7.4 nm、6.8 nm和4.4 nm，差值僅3 nm，均接近新加熱器管的初始沉積厚度測(cè)試值。

T1502雖然批次間有所差異，但總體而言，其對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響明顯大于Stadis450。在4倍劑量(20 mg/L)的極限情況下，沉積厚度分別達(dá)到21.5 nm、67.0 nm和50.0 nm，沉積情況較為明顯(見(jiàn)圖1)，但沉積情況仍然滿足ASTM D1655的要求，即≤85 nm。在目前產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的累積最大加入量5.0 mg/L的情況下，其對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響很小(見(jiàn)圖3)，結(jié)果均接近新加熱器管的初始沉積厚度測(cè)試值。

2.2 破點(diǎn)測(cè)試

破點(diǎn)一般指的是噴氣燃料JFTOT測(cè)試后，加熱器管沉積厚度滿足要求(厚度≤85 nm)且壓差同樣滿足要求(ΔP≤25 mmHg)的最高測(cè)試溫度。也有資料和文獻(xiàn)定義破點(diǎn)為最低的不滿足要求的溫度[4]。破點(diǎn)也是考察噴氣燃料熱氧化安定性的重要指標(biāo)。T1502樣品的破點(diǎn)測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表2，各樣品的濃度均為5 mg/L。

表2 T1502對(duì)噴氣燃料破點(diǎn)的影響

空白油樣和添加Stadis450的油樣，在330 ℃時(shí)，均無(wú)明顯沉積情況，其破點(diǎn)均大于330 ℃，破點(diǎn)較高。T1502批次A破點(diǎn)仍然大于330 ℃，但在330 ℃時(shí)，其沉積厚度為8.3 nm，已有沉積情況出現(xiàn)；批次B破點(diǎn)約為295 ℃；批次C破點(diǎn)約為310 ℃。相對(duì)空白油樣，三個(gè)批次T1502樣品破點(diǎn)均有所降低，這說(shuō)明T1502對(duì)噴氣燃料破點(diǎn)有一定影響。批次B的破點(diǎn)約為295 ℃，是降低最多的批次。噴氣燃料JFTOT實(shí)際測(cè)試溫度多為260 ℃，批次B的破點(diǎn)仍然相對(duì)較高，滿足噴氣燃料對(duì)破點(diǎn)的需求。

3 結(jié) 論

T1502是使用廣泛的國(guó)產(chǎn)噴氣燃料抗靜電添加劑，其為打破國(guó)外壟斷和控制，保證我國(guó)油料安全起到了重要的作用。T1502對(duì)噴氣燃料的熱氧化安定性存在一定的影響，其批次間對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響存在差異，但在正常添加的情況下，其影響基本可以忽略；在4倍劑量的極限條件下，其仍可以滿足產(chǎn)品標(biāo)準(zhǔn)要求。T1502會(huì)導(dǎo)致噴氣燃料破點(diǎn)有所降低，但破點(diǎn)仍然滿足需求。T1502作為最為重要的國(guó)產(chǎn)噴氣燃料添加劑，其對(duì)噴氣燃料熱氧化安定性的影響尚有改進(jìn)空間。

[1] 張蒙蒙,謝鳳,王應(yīng)軍,等.噴氣燃料抗靜電添加劑簡(jiǎn)介[J].化工中間體,2014(7):16-19.

[2] 劉婕,張慶森,沈虹濱,等.T1502和Stadis450抗靜電添加劑感受性對(duì)比[J].潤(rùn)滑油與燃料,2009,19(Z2):38-40.

[3] 劉多強(qiáng),關(guān)紹春,孫建章,等.噴氣燃料熱氧化安定性的研究[J].石油化工應(yīng)用,2011,30(3):1-3.

[4] 王欣,胡澤祥.高閃點(diǎn)噴氣燃料的熱氧化安定性能研究[J].石油煉制與化工,2013,44(8):80-84.

[5] 張冬梅,張懷安,曹文杰,等.噴氣燃料熱安定性對(duì)飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的影響[J].航空制造技術(shù),2008(13):91-93.

Influence of T1502 on Thermal Oxidation Stability of Jet Fuel

DENGChuan,XIAZu-xi,XIANGHai,LIUHua

(The Second Research Institute of CAAC, Sichuan Chengdu 610041, China)

T1502 was studied to reveal its influence on thermal oxidation stability of jet fuelviaJFTOT and DR10. The results showed that T1502 affected the thermal oxidation stability of jet fuel to some extent. Specifically, with a recommended concentration of T1502 added, no remarkable changes of jet fuel were found. Furthermore, the jet fuel satisfied the product standards even if T1502 was spiked up to maximum,i.e. four times of the recommended concentration. Moreover, the addition of T1502 gave rise to the reduction of break point of jet fuel, and the break point still met the requirement of jet fuel.

T1502; electrical conductivity improver; thermal oxidation stability; jet fuel

鄧川(1987-)，男，助理工程師，主要從事航空油料研究。

TE626 23

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1001-9677(2016)024-0057-03