管輸過程航空煤油質(zhì)量指標(biāo)影響因素實(shí)驗(yàn)研究

李苗，劉靜，王乾

管輸過程航空煤油質(zhì)量指標(biāo)影響因素實(shí)驗(yàn)研究

李苗1，劉靜1，王乾2

（1. 中國石化銷售股份有限公司華南分公司，廣東 廣州 510000； 2. 中石化煉化工程（集團(tuán)）股份有限公司洛陽技術(shù)研發(fā)中心，河南 洛陽 471000）

作為飛機(jī)主要燃料的航空煤油的需求量正在日益增加，其潔凈度、電導(dǎo)率等關(guān)鍵指標(biāo)均具有嚴(yán)格的要求。管輸過程中，管道內(nèi)游離水、雜質(zhì)等的存在會(huì)造成航煤質(zhì)量指標(biāo)下降。若能明確管輸過程中航煤質(zhì)量指標(biāo)影響因素和變化規(guī)律，就能實(shí)現(xiàn)對(duì)航煤指標(biāo)參數(shù)的控制，這對(duì)于航煤存儲(chǔ)和使用具有重要意義。本文通過對(duì)現(xiàn)場(chǎng)航煤輸送試驗(yàn)取樣，并系統(tǒng)地設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)進(jìn)行分析，定性和定量地考察了混油、微量游離水、各種油品添加劑（抗靜電劑、抗磨劑）等對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響。航空煤油的質(zhì)量指標(biāo)中電導(dǎo)率和水分離指數(shù)較易受柴油添加劑（柴油抗磨劑、柴油十六烷值改進(jìn)劑、柴油抗靜電劑）影響，特別是水分離指數(shù)。管道減阻劑和微量水對(duì)航空煤油的質(zhì)量指標(biāo)影響較小。

航空煤油； 質(zhì)量指標(biāo)； 管道輸送

管道輸送是成品油長距離運(yùn)輸?shù)某Ｓ檬侄沃?。以前管輸?shù)挠推分饕瞧裼?，近年來開始輸送航空煤油。但是，航空煤油管輸過程中，有時(shí)會(huì)發(fā)現(xiàn)管輸后的航空煤油質(zhì)量指標(biāo)變差，嚴(yán)重時(shí)不能滿足機(jī)場(chǎng)要求。隨著航煤用量的快速增長[1]，有必要對(duì)管輸過程航煤的指標(biāo)變化進(jìn)行研究。

國內(nèi)外學(xué)者針對(duì)航空煤油管道輸送過程的質(zhì)量指標(biāo)變化進(jìn)行了相關(guān)研究[2]，發(fā)現(xiàn)影響航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的主要因素為微量游離水、殘留的油品添加劑[3]和固體雜質(zhì)。固體雜質(zhì)在管輸過程末端可以通過多級(jí)過濾對(duì)進(jìn)行消除，但其他因素在儲(chǔ)運(yùn)環(huán)節(jié)難以消除。采用成品油管道增輸航煤，需設(shè)計(jì)專門的順序輸送方案。成品油順序輸送過程中，不可避免會(huì)產(chǎn)生混油[4]，而混油亦會(huì)對(duì)航空煤油各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)生影響。目前主要依賴于傳統(tǒng)方法，合理安排輸油批次、控制輸送批量等[5, 6]，未能實(shí)現(xiàn)管輸過程航煤參數(shù)的定量控制。

本研究通過系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)，定性和定量地考察了混油、微量游離水、殘留的油品添加劑對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響，以及航空煤油可能對(duì)車用汽油和柴油造成的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)。然后通過西南成品油管道茂名-貴陽段以及浙江石油鎮(zhèn)海-杭州段兩次順序輸送試驗(yàn)，對(duì)實(shí)驗(yàn)室中得到的結(jié)論進(jìn)行驗(yàn)證。本研究定量描述了順序輸送過程的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)，并協(xié)助建立科學(xué)、普適的航空煤油管道質(zhì)量指標(biāo)計(jì)算模型，可以為成品油管道順序輸送航煤質(zhì)量指標(biāo)的動(dòng)態(tài)預(yù)測(cè)及控制提供數(shù)據(jù)支持。

1 研究方法與材料

1.1 實(shí)驗(yàn)材料

此次實(shí)驗(yàn)用材料取自中石化銷售華南分公司“茂名-貴陽”段（簡稱MG段）和浙江石油公司“鎮(zhèn)海-杭州”段（簡稱ZH段）。

中石化銷售華南分公司擁有成品油管道6 282 km，其中本次航煤輸送試驗(yàn)段MK段全線長973.58 km，管徑457 mm、508 mm，高程落差大（最低16 m、最高1110 m）。沿線設(shè)10座輸油站，其中7座下載站，8座泵站，1座分輸站。本次試驗(yàn)采用“汽油-柴油-航空煤油-柴油-汽油”的批次順序進(jìn)行輸送。沿線輸油站均在進(jìn)站安排了采樣，全程現(xiàn)場(chǎng)觀測(cè)油品顏色、渾濁程度，并進(jìn)行電導(dǎo)率檢測(cè)。按航煤油頭跟蹤確定取樣時(shí)間：油頭到達(dá)后15、30、45、60、180、270、300、330 min，每個(gè)站取樣8次，過程中共取樣223個(gè)（如圖1），共計(jì)1 212 L，用于開展后續(xù)實(shí)驗(yàn)。

圖1 現(xiàn)場(chǎng)取樣照片

1.2 實(shí)驗(yàn)方法

針對(duì)不同的航煤試樣加入不同濃度的抗靜電劑、柴油抗磨劑、十六烷值改進(jìn)劑后，分別測(cè)試試樣的電導(dǎo)率、水分離指數(shù)等關(guān)鍵指標(biāo)。電導(dǎo)率測(cè)試采用EMCEE1152型號(hào)測(cè)試儀，開啟電導(dǎo)率測(cè)定儀待初次讀數(shù)穩(wěn)定后，紀(jì)錄最高讀數(shù)。

2 討論與分析

2.1 柴油添加劑和微量水對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響

柴油添加劑主要有柴油抗磨劑、柴油十六烷值改進(jìn)劑、柴油抗靜電劑等，多為離子化合物和強(qiáng)極性化合物，在柴油管道輸送時(shí)易在管壁富集，可能對(duì)順序輸送的航空煤油的質(zhì)量指標(biāo)產(chǎn)生影響。本課題研究考察了主要柴油添加劑對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響，為管道順序輸送航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的衰減規(guī)律提供支持。

2.2 柴油抗靜電劑對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響

柴油抗靜電劑和航空煤油抗靜電劑雖然類型不同，但均為離子型化合物。柴油抗靜電劑的品牌較多，目前多采用無灰型，但不同廠家的配方存在較大差異?？疾炝瞬裼涂轨o電劑對(duì)高硫、低硫航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響，試驗(yàn)步驟如下：在航空煤油中加入柴油抗靜電劑，配制得到柴油抗靜電劑濃度分別為1、2、5、10、20 mg/L，5個(gè)水平的航空煤油樣品，分別測(cè)定其質(zhì)量指標(biāo)，選取顯著變化的質(zhì)量指標(biāo)列于表1，并做圖2、圖3。

表1 柴油抗靜電劑對(duì)航煤質(zhì)量的影響

圖2 柴油抗靜電劑對(duì)航空煤油電導(dǎo)率的影響

圖3 柴油抗靜電劑對(duì)水分離指數(shù)(MSEP)的影響

由圖2和圖3可看出，無論是低硫航空煤油、高硫航空煤油，隨著柴油抗靜電劑含量的添加，其電導(dǎo)率都隨之大幅度升高，而水分離指數(shù)則隨之有所減少，但對(duì)不同油品的影響程度不同。造成這種差異的主要原因有兩點(diǎn)：油品組成的影響；柴油抗靜電劑配方的影響。

柴油抗靜電劑的含量對(duì)航空煤油電導(dǎo)率在可測(cè)定范圍內(nèi)呈線性正相關(guān)，但受油品組成和配方差異的影響較大（擬合曲線斜率分別為33.886和393.0）；其對(duì)航空煤油水分離指數(shù)呈線性負(fù)相關(guān)，受油品組成和配方差異的影響小（擬合曲線斜率分別為-1.570和-2.061）。

3 結(jié) 論

本文主要考察了柴油抗磨劑、柴油十六烷值改進(jìn)劑、柴油抗靜電劑、管道減阻劑和微量水對(duì)高硫、低硫航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，航空煤油的質(zhì)量指標(biāo)中電導(dǎo)率和水分離指數(shù)較易受柴油抗磨劑影響，特別是水分離指數(shù)。綜合實(shí)驗(yàn)結(jié)果并考慮實(shí)際添加量和殘留概率，柴油抗磨劑的混入對(duì)航空煤油造成的質(zhì)量風(fēng)險(xiǎn)較大。

各類柴油添加劑對(duì)高硫、低硫航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響趨勢(shì)基本相同，但影響程度不同，存在一定基體差異，可以通過建立數(shù)學(xué)模型對(duì)不同類型添加劑造成航空煤油質(zhì)量影響的程度進(jìn)行評(píng)估。

對(duì)研究結(jié)果給出如下建議：

（1）合理的清管作業(yè)能夠降低柴油添加劑殘留，從而減小其對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)影響的風(fēng)險(xiǎn)。

（2）不同類型的柴油添加劑對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)的影響存在差異。對(duì)于順序輸送的管道，需結(jié)合管輸介質(zhì)對(duì)柴油添加劑進(jìn)行評(píng)估，盡量選擇對(duì)航空煤油質(zhì)量指標(biāo)影響較小的柴油添加劑。

［1］張少華. 我國成品油市場(chǎng)供需現(xiàn)狀及趨勢(shì)分析[J].北方經(jīng)貿(mào)，2019（10）：46-51．

［2］郭淵.航煤質(zhì)量影響因素解析及對(duì)策[J].化工管理，2018（9）：114．

［3］黃亮．淺談航煤用抗靜電劑[J].科技與企業(yè)，2016（10）：220．

［4］嚴(yán)大凡.輸油管道設(shè)計(jì)與管理[M].北京：石油工業(yè)出版社，1996.

［5］李丹，李榮梅，邵強(qiáng)，等.成品油管道增加航煤輸送技術(shù)研究[J].冰川凍土，1997，19（1）：66-72．

［6］張國中. 鎮(zhèn)海-杭州成品油管道優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)分析[[J].油氣儲(chǔ)運(yùn)，2003，22（8）：4-6．

Experimental Study on Influencing Factors of Aviation Kerosene Quality Index During Pipeline Transportation

1,1,2

（1. Sinopec Chemical Products Sales Company South China Branch, Guangdong Guangzhou 510000, China; 2. Luoyang Technology R & D Center of Sinopec Refinery Engineering (Group) Co., Ltd., Henan Luoyang 471000, China）

The demand for aviation kerosene as the main fuel of aircraft is increasing, and its key indicators such as cleanliness and electrical conductivity have strict requirements. During the pipeline transportation, the existence of free water and impurities in the pipeline will cause the quality index of aviation kerosene to decrease. If the influencing factors and changes of aviation kerosene quality indicators in the pipeline transportation process can be clarified, the control of aviation coal parameters can be realized,which is of great significance for storage and use of aviation kerosene. In this paper, the quality of aviation kerosene was measured qualitatively and quantitatively by sampling the on-site aviation coal transportation test and systematically designing experiments to analyze the quality of aviation kerosene. In the quality index of aviation kerosene, the conductivity and water separation index are more easily affected by diesel fuel additives (diesel antiwear agent, diesel cetane number improver, diesel antistatic agent), especially the water separation index. Pipeline drag reducing agents and trace water have little effect on the quality index of aviation kerosene.

aviation kerosene; quality index; pipeline transportation

廣東省重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目“防災(zāi)減災(zāi)與應(yīng)急救援”，項(xiàng)目號(hào)：2019B111102001。

2020-03-23

李苗（1990-），男，工程師，博士學(xué)位，廣東省廣州市人，2018年畢業(yè)于中國石油大學(xué)（北京）油氣儲(chǔ)運(yùn)工程專業(yè)，研究方向：成品油管道輸送工藝技術(shù)研究。

TE 626.22

A

1004-0935（2020）05-0467-03