長距離管輸對3號噴氣燃料導(dǎo)電性能和清潔性能的影響

孫靜涵，張利新，王自順，徐衛(wèi)明，許 峰，阮 強(qiáng)

(中國石油獨(dú)山子石化公司，新疆 克拉瑪依 833600)

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，市場對成品油的需求日益增長，給地處北疆的中國石油獨(dú)山子石化公司(簡稱獨(dú)山子石化)帶來了發(fā)展機(jī)遇，煉油能力實(shí)現(xiàn)了跨越式發(fā)展，在此背景下，傳統(tǒng)的公路運(yùn)輸方式已經(jīng)不能滿足日益增加的市場需求。利用北疆現(xiàn)有的成品油管網(wǎng)，成功實(shí)現(xiàn)3號噴氣燃料的長距離管輸，成為企業(yè)又一利益增長點(diǎn)。

電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)是3號噴氣燃料的重要質(zhì)量指標(biāo)。噴氣發(fā)動機(jī)的耗油量大，在機(jī)場往往采用高速加油，在泵輸送燃料時，燃料與管壁、閥門、過濾器等高速摩擦，油面就會產(chǎn)生和積累大量的靜電荷，其電勢可達(dá)千伏甚至萬伏，到達(dá)一定程度時就會產(chǎn)生火花放電，引起爆炸[1]。3號噴氣燃料在生產(chǎn)儲運(yùn)過程中混入的微量水若不去除，在高空低溫狀態(tài)下極易導(dǎo)致燃料結(jié)冰，堵塞油路，造成空難[2]。在長距離運(yùn)輸中，由于管線中的雜質(zhì)影響，對電導(dǎo)率和水反應(yīng)兩個指標(biāo)有一定的影響。

以下分析在長距離運(yùn)輸中，3號噴氣燃料的電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)變化特點(diǎn)，對比成品油長距離管輸和餾分油長距離管輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)，提出管輸方案，對長距離管輸實(shí)踐有一定的指導(dǎo)意義。

1 抗靜電劑對3號噴氣燃料電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響分析

1.1 添加抗靜電劑改善油品電導(dǎo)率

國家標(biāo)準(zhǔn)GB 6537規(guī)定3號噴氣燃料的電導(dǎo)率為50～600 pS/m，考慮到電導(dǎo)率的衰減，一般出廠時大于150 pS/m。3號噴氣燃料的電導(dǎo)率很低，需要人為添加抗靜電劑。獨(dú)山子石化加入的是美國Innospec公司生產(chǎn)的Stadis450。

Stadis450是將聚砜、聚胺、二壬基萘基磺酸3種基礎(chǔ)成分加入到甲苯、高沸點(diǎn)芳烴、異丙醇等有機(jī)溶劑中配制而成的，有效成分占37%[3]。油品在管道中流動時，在液體和管壁間形成電偶層。電導(dǎo)率低時，形成的電偶層厚，擴(kuò)散到液體內(nèi)部，引起電荷分散。作為表面活性劑的抗靜電劑加入輕質(zhì)油品中后，極性基團(tuán)定向排列，電偶層被壓縮變薄，電荷分布受到限制，導(dǎo)致液體流動產(chǎn)生的電荷數(shù)減少，阻止了電荷的聚集，提高了電導(dǎo)率[4]。

1.2 抗靜電劑對水反應(yīng)指標(biāo)的影響

水反應(yīng)指標(biāo)是3號噴氣燃料的重要質(zhì)量指標(biāo)，它表示水從燃料中分離的難易程度及加入或混入表面活性劑對油水分離的影響程度。除3號噴氣燃料本身的表面活性物質(zhì)外，在3號噴氣燃料中加入的改善劑如抗靜電劑、抗氧化劑、抗磨劑等都是表面活性物質(zhì)，會降低燃料的水反應(yīng)級別。

抗靜電劑是一種表面活性物質(zhì)，它的加入對噴氣燃料的水反應(yīng)有一定的影響。當(dāng)3號噴氣燃料中含有堿性氮化物等雜質(zhì)時，與抗靜電劑活性成分(聚醚聚砜類物質(zhì))相沖突，衍生出新的表面活性物質(zhì)，降低了油品中微量水的表面張力，增加了油水乳化程度，大大降低了油水分離性能[3]。

1.3 長距離管輸3號噴氣燃料對其導(dǎo)電性能和清潔性能的影響

劉婕[5]、于延生[6]等在研究中發(fā)現(xiàn)，長距離管輸3號噴氣燃料對其導(dǎo)電性能和清潔性能有一定的影響。獨(dú)山子石化進(jìn)行的3號噴氣燃料的長距離運(yùn)輸是利用舊的管道，該管道封存了若干年，重新啟用時發(fā)現(xiàn)管道內(nèi)部銹蝕的金屬和其他一些雜質(zhì)較多，雖然經(jīng)過一系列的投球清管操作，但銹蝕的管道仍具有較多的雜質(zhì)，對電導(dǎo)率影響可能較大。水反應(yīng)是油品清潔性的指標(biāo)，在長距離管輸后，管道中的雜質(zhì)會混入油品中，與補(bǔ)加的抗靜電劑這類表面活性物質(zhì)共同作用，導(dǎo)致油品表面張力減小，會增加油水乳化程度，降低油水分離性能。

2 試驗(yàn)驗(yàn)證

2.1 3號噴氣燃料餾分中加入不同含量抗靜電劑對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

在實(shí)驗(yàn)室中向未添加任何添加劑的3號噴氣燃料餾分中加入一定量的抗靜電劑Stadis450，按照GB/T 6539—1997《航空燃料與餾分燃料電導(dǎo)率標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法》和GB/T 1793—2008《航空燃料水反應(yīng)試驗(yàn)法》進(jìn)行電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的測定，結(jié)果如表1所示。

表1 抗靜電劑添加量對3號噴氣燃料電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

從表1可以看出：在未加劑的3號噴氣燃料餾分中加入不同比例的Stadis450抗靜電劑時，當(dāng)加劑量為0.80 mg/L時，電導(dǎo)率已經(jīng)升至602 pS/m，超過國家標(biāo)準(zhǔn)上限的600 pS/m，水反應(yīng)試驗(yàn)中，水界面和水分離程度均合格；當(dāng)加劑量為1.00 mg/L時，電導(dǎo)率已經(jīng)升至752 pS/m，水界面降到2，此兩項(xiàng)指標(biāo)均不合格，但水分離程度合格。試驗(yàn)結(jié)果表明，在3號噴氣燃料餾分中添加抗靜電劑量較大時，對3號噴氣燃料清潔性的影響是不利的。

2.2 3號噴氣燃料在管道中運(yùn)行對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

為了考察3號噴氣燃料在管道中運(yùn)行后對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響，利用北罐區(qū)至棧橋的2 km管線，試驗(yàn)3號噴氣燃料在管道中的運(yùn)行情況，同時對比3號噴氣燃料在油罐中沉降相同時間后電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的變化，結(jié)果如表2所示。

表2 3號噴氣燃料管輸前后電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的變化

從表2可以看出：出廠合格的3號噴氣燃料(電導(dǎo)率為 373 pS/m)經(jīng)過2 km管輸后，電導(dǎo)率發(fā)生了嚴(yán)重的衰減，降至55 pS/m，水界面和水分離程度合格；而儲存在油罐中的3號噴氣燃料經(jīng)過一段時間的沉降后，電導(dǎo)率雖然發(fā)生了衰減但仍能合格，水界面和水分離程度合格。銹蝕的管線內(nèi)表面較粗糙，對抗靜電劑的吸附作用極強(qiáng)，抗靜電劑被吸附到管道表面上，從而導(dǎo)致油品中抗靜電劑含量下降至很低水平，造成電導(dǎo)率急劇下降。

2.3 管輸方案的確定

根據(jù)上述試驗(yàn)結(jié)果，確定了管輸?shù)募觿┓桨?。決定加大對3號噴氣燃料的管輸力度，將生產(chǎn)的噴氣燃料盡可能實(shí)現(xiàn)全部管輸。在可能的情況下，盡量實(shí)現(xiàn)噴氣燃料餾分管輸，在西山油庫進(jìn)行一次性加入抗靜電劑。在西山油庫儲存空間不足的情況下，可能要進(jìn)行成品管輸，此時應(yīng)盡可能少加抗靜電劑，在西山油庫進(jìn)行補(bǔ)加，如此確保噴氣燃料質(zhì)量的合格。

3 長距離管輸?shù)尿?yàn)證

3.1 成品油長距離管輸對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

將出廠合格的成品3號噴氣燃料進(jìn)行長距離管輸，測定其出廠時的電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)，到達(dá)西山油庫后，測定經(jīng)過長距離管輸后的電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)，試驗(yàn)數(shù)據(jù)如表3所示。從表3可以看出，進(jìn)行長距離管輸后，3號噴氣燃料的電導(dǎo)率發(fā)生了嚴(yán)重的衰減，與第2節(jié)的試驗(yàn)結(jié)果一致。

表3 管輸成品3號噴氣燃料前后的電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)變化

3.2 長距離管輸后補(bǔ)加抗靜電劑和清管后補(bǔ)加添加劑對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

3號噴氣燃料在長距離管輸后電導(dǎo)率發(fā)生嚴(yán)重衰減，需要在西山油庫補(bǔ)加抗靜電劑，測定補(bǔ)加抗靜電劑后油品的電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)，數(shù)據(jù)如表4所示。經(jīng)過多次投球清管后，再次將成品3號噴氣燃料進(jìn)行長距離管輸，在西山油庫再補(bǔ)加抗靜電劑，測定電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)，結(jié)果如表5所示。

表4 管輸成品3號噴氣燃料后添加抗靜電劑對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

表5 清管后管輸成品3號噴氣燃料后添加抗靜電劑對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

從表4可以看出，長距離管輸后補(bǔ)加抗靜電劑，需要添加0.25 mg/L以上的抗靜電劑，油品的電導(dǎo)率才能滿足國標(biāo)GB/T 6537的要求，但是當(dāng)補(bǔ)加的抗靜電劑量大于0.25 mg/L時，水反應(yīng)指標(biāo)的水界面不合格。從表5可以看出，經(jīng)過多次投球清管處理后補(bǔ)加抗靜電劑的量為0.20 mg/L時，電導(dǎo)率不合格，水反應(yīng)指標(biāo)合格；繼續(xù)加大補(bǔ)加劑量至0.40 mg/L時，電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)均合格。從兩次成品3號噴氣燃料進(jìn)行長距離管輸?shù)臄?shù)據(jù)可以看出，管道中的雜質(zhì)對水反應(yīng)指標(biāo)有影響，補(bǔ)加抗靜電劑的量與管道的清潔程度有一定的關(guān)系，由于管道的清潔程度不能直觀表現(xiàn)出來，造成補(bǔ)加抗靜電劑的量不易控制。

3.3 噴氣燃料餾分長距離管輸對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

將未加抗靜電劑的噴氣燃料餾分進(jìn)行長距離管輸，在西山油庫進(jìn)行在線調(diào)合，在線一次性加入抗靜電劑。加入抗靜電劑的量以及對油品電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響如表6所示。從表6可以看出，管輸半成品后，在西山油庫進(jìn)行加劑操作，加入量與出廠加入量相當(dāng)時，可保證油品合格。

表6 噴氣燃料餾分管輸后一次加劑量及其對電導(dǎo)率和水反應(yīng)指標(biāo)的影響

3.4 成品管輸與噴氣燃料餾分管輸?shù)膬?yōu)缺點(diǎn)對比

通過控制抗靜電劑的加入量，成品油管輸和半成品油管輸后均能得到合格的油品。成品管輸和噴氣燃料餾分管輸各有優(yōu)缺點(diǎn)。對成品管輸?shù)姆绞剑瑑?yōu)點(diǎn)為：車運(yùn)和管輸可同時進(jìn)行；缺點(diǎn)為：加入抗靜電劑的總量大于出廠加入量，加入抗靜電劑的量不容易控制，成功率低。對3號噴氣燃料餾分管輸?shù)姆绞?，?yōu)點(diǎn)為：加入抗靜電劑的量與出廠加入量相當(dāng)，加入抗靜電劑的量容易控制，成功率高；缺點(diǎn)為：不能兼顧車運(yùn)。在實(shí)踐中，可以根據(jù)市場需要，選擇合適的管輸方式，以取得更大的經(jīng)濟(jì)效益。

4 結(jié) 論

經(jīng)過長距離管輸成品3號噴氣燃料和長距離管輸3號噴氣燃料餾分的實(shí)踐后，可以得出以下結(jié)論：

(1)管道清潔度對3號噴氣燃料的導(dǎo)電性能和清潔性能均有影響，確保管道的清潔度有利于油品管輸質(zhì)量，應(yīng)定期對管道進(jìn)行清洗。

(2)加大3號噴氣燃料管輸?shù)牧Χ?，生產(chǎn)的噴氣燃料盡可能實(shí)現(xiàn)全部管輸。在可能的情況下，盡量實(shí)現(xiàn)噴氣燃料餾分管輸在管輸末端加注抗靜電劑。

(3)當(dāng)管輸能力與噴氣燃料生產(chǎn)能力不能匹配，要兼顧管輸與汽運(yùn)時，進(jìn)行成品管輸，在西山油庫補(bǔ)加抗靜電劑，既可以滿足車運(yùn)3號噴氣燃料的質(zhì)量合格又可以保證管輸3號噴氣燃料的質(zhì)量合格。