牟明仁,王群威,李百舸,張默威,楊春光,王國彤

(1.大連海關(guān)，遼寧 大連 116001；2.寧波海關(guān)，浙江 寧波 315012；3.中國石油天然氣股份有限公司大連石化分公司，遼寧 大連 116032)

煉油能力的提高，促進(jìn)了成品油出口量的增加。2017年航空煤油(以下簡(jiǎn)稱航煤)出口量突破了千萬噸大關(guān)[1]。與汽油、柴油、燃料油等產(chǎn)品一道，是我國多年的大宗進(jìn)出口商品[2-13]。由大連港裝船出口的航煤是由加氫精制與加氫裂化工藝加工而成的，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷東南亞及周邊國家和地區(qū)。由于每批次出口的航煤因原料來源、加工工藝的變化，生產(chǎn)出來的航煤產(chǎn)品質(zhì)量也不同。為了解出口航煤的質(zhì)量情況，我們對(duì)多年來出口航空煤油的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了分析、研究，為把關(guān)服務(wù)做到心中有數(shù)提供理論依據(jù)。

1 檢驗(yàn)結(jié)果的來源與統(tǒng)計(jì)

出口航煤的檢驗(yàn)項(xiàng)目近30項(xiàng)。通常分為外觀、組成、揮發(fā)性、流動(dòng)性、燃燒性、腐蝕性、安定性、潔凈性、電導(dǎo)性和潤滑性等幾大類。從2011年至2018年數(shù)百批樣品的檢驗(yàn)結(jié)果中，選取了具有代表性的10批次檢驗(yàn)結(jié)果作為分析研究的對(duì)象。其中1號(hào)為2011年檢驗(yàn)結(jié)果 （下同）、2號(hào)為 2012年、3號(hào)為2013年、4號(hào)為 2014年、5號(hào)為 2015年、6號(hào)為2016年、7號(hào)與 8號(hào)為 2017年，9號(hào)與 10號(hào)為2018年。

表1是對(duì)所選10批次出口航煤相同項(xiàng)目中檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)值變化較大的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)。

2 檢驗(yàn)結(jié)果處理

處理結(jié)果見表2，包括統(tǒng)計(jì)項(xiàng)目中檢驗(yàn)結(jié)果的最大值、最小值、平均值及極差值。

3 分析與討論

隨著批次的不同，表1相同項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)果也發(fā)生變化，表2各項(xiàng)目中的最大值、最小值、平均值及極差值也不同。不同結(jié)果對(duì)航煤的質(zhì)量有著不同影響。

3.1 航煤生產(chǎn)工藝

表1中3號(hào)的航煤完全是由加氫精制工藝生產(chǎn)而來，相比其它批次由加氫精制與加氫裂化調(diào)合而成的航煤燃料，其密度、硫含量、硫醇性硫、初餾點(diǎn)、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、運(yùn)動(dòng)粘度、萘系烴含量等數(shù)值都相對(duì)較低，終餾點(diǎn)、能量密度熱值相對(duì)高或較大。有利于燃料的燃燒性、蒸發(fā)性、流動(dòng)性、蝕腐性。

3.2 燃燒性

通常熱值高、易啟動(dòng)、燃燒穩(wěn)定與完全、積炭小是噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)對(duì)燃料的首要要求。

1）燃料中的熱值、密度大小主要取決于其化學(xué)組成，與芳烴含量及終餾點(diǎn)直接相關(guān)。如表1中9號(hào)的15℃密度最大，為803.0kg/m3，相應(yīng)的芳烴體積分?jǐn)?shù)及終餾點(diǎn)值也最大，分別為18.3%和268.0℃，對(duì)應(yīng)的熱值則最小，為43.303MJ/kg；2號(hào)的15℃密度最小，為786.7kg/m3，相應(yīng)的芳烴體積分?jǐn)?shù)及終餾點(diǎn)值也最小，分別為16.0%和231.6℃，對(duì)應(yīng)的熱值則最大，為43.380MJ/kg。與密度大、其芳烴含量和終餾

點(diǎn)溫度都相對(duì)高，對(duì)應(yīng)的能量容積大、能量密度小理論相印證[14-15]。

表1 出口航煤檢驗(yàn)結(jié)果數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

表2 檢驗(yàn)結(jié)果處理

由表2知，出口燃料15℃密度的平均值為796.4kg/m3、平均芳烴體積分?jǐn)?shù)為17.1%、平均熱值為 43.298MJ/kg。遠(yuǎn)大于合同 15℃密度不小于775.0kg/m3、熱值不小于42.80MJ/kg的要求。滿足了飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)推力和飛行航程的需求。對(duì)民航而言，多采用高密度高能量容積，即低能量密度的油料更好。

2）燃料的蒸發(fā)性與初餾點(diǎn)、10%回收溫度緊密相關(guān)；初餾點(diǎn)、10%回收溫度低的燃料蒸發(fā)性就好。由表2知，10%回收溫度最大值為176.8℃、最小值為 165.6℃、平均值為170.8℃、極差值為 11.2℃，遠(yuǎn)低于10%回收溫度不高于205℃的合同指標(biāo)要求。對(duì)燃料與空氣迅速形成均勻的混合氣，并能連續(xù)、穩(wěn)定、完全的燃燒是非常有利的。

3）合同規(guī)定-20℃下的運(yùn)動(dòng)粘度不大于8mm2/s。由表2知，粘度最大值為4.382mm2/s、最小值為3.168mm2/s、 平 均 值 為 3.914mm2/s、 極 差 值 為1.214mm2/s。以上結(jié)果為防止粘度過大使霧化與液滴形態(tài)的分布不良而導(dǎo)致燃燒的不穩(wěn)定、不完全，為防止粘度過小時(shí)，噴射角大、射程短而易引起局部過熱和加大燃料泵的磨損，為確保低溫時(shí)有良好的流動(dòng)性均提供了保證。

5）煙點(diǎn)與萘系烴含量是控制積炭性能的指標(biāo)，其值與化學(xué)組成相關(guān),特別是與芳烴含量高低有直接關(guān)聯(lián)。如表1中芳烴含量較高的1號(hào)、9號(hào)，芳烴體積分?jǐn)?shù)分別為18.0%、18.3%，對(duì)應(yīng)的萘系烴體積分?jǐn)?shù)與煙點(diǎn)值分別為 1.10%、1.07%和 22.5mm、22.0mm；萘系烴含量較低的2號(hào)、5號(hào)，芳烴體積分?jǐn)?shù)為16.0%、16.4%，對(duì)應(yīng)的萘系烴體積分?jǐn)?shù)與煙點(diǎn)值分別為0.40%、0.76%和24.5mm、24.0mm。這基本與燃料中芳烴、萘系烴含量較高，煙點(diǎn)值較小，反之就大的規(guī)律相吻合的。而煙點(diǎn)值小，芳烴、萘系烴含量較高的燃料，燃燒時(shí)易于生成較多、直徑較大的碳類，吸附在噴嘴等處影響霧化效果，使燃燒過程變壞[14-15]。上述結(jié)果雖然小于合同中煙點(diǎn)不小于25mm的規(guī)定，但符合合同關(guān)于煙點(diǎn)最小19mm時(shí)，萘系烴體積分?jǐn)?shù)不大于3.00%的規(guī)定。為控制燃料燃燒時(shí)產(chǎn)生更多積炭起到了良好的作用。

3.3 安定、流動(dòng)、潤滑、清潔性、抗腐蝕性

好的燃料，離不開良好的安定、流動(dòng)、潤滑、清潔性。其中:

1）作為燃料最重要的性能指標(biāo)之一，需要儲(chǔ)存安定性與其熱安定性都好，因?yàn)?

a、燃料中如果含有少量的烯烴、帶不飽和側(cè)鏈的芳香烴以及非烴等不安定組，會(huì)使膠質(zhì)、酸值的值增大、顏色變深，影響燃料的儲(chǔ)存安定性。因?yàn)樾纬傻目扇苄阅z質(zhì)及不可溶顆粒物會(huì)堵塞燃油過濾器或限制小口徑管道的流動(dòng)[14]。所以合同規(guī)定實(shí)際膠質(zhì)不大于7mg/100mL、酸值不大于0.015mgKOH/g及賽波特顏色不小于+20的要求。從實(shí)際檢驗(yàn)結(jié)果看，實(shí)際膠質(zhì)通常為1.0mg/100mL、酸值為0.001mg KOH/g、賽波特顏色為+30的，都符合合同要求。

b、加氫工藝將燃料中因受熱時(shí)最易先氧化的硫、氮、氧等非烴化合物除去，使不飽和烴變?yōu)轱柡汀⒉糠址枷銦N轉(zhuǎn)化為環(huán)烷烴,減少了因發(fā)生氧化、熱分解、聚合等化學(xué)變化而生成可溶與不可溶的固體膠質(zhì)，降低堵塞管路、過濾器、噴嘴等部件的發(fā)生幾率,提高了熱交換器的效能，極大提高燃料的熱氧化安定性[16]。由表2知，采用JFTOT試驗(yàn)法對(duì)燃料的熱氧化安定性實(shí)際檢測(cè)結(jié)果為:熱安定性（260℃）的壓力降為2mmHg（266.6Pa）、管壁評(píng)級(jí)為小于1且無孔雀藍(lán)色或異常顏色沉淀物，遠(yuǎn)低于合同:熱安定性（260℃）的壓力降不大于 25mmHg（3332.5Pa）、管壁評(píng)級(jí)為小于3且無孔雀藍(lán)色或異常顏色沉淀物的規(guī)定要求。

2)燃料的低溫流動(dòng)性與冰點(diǎn)值相關(guān)，合同規(guī)定冰點(diǎn)不高于-47℃。由于不同批次出口燃料的組分不同，其冰點(diǎn)值也不同。由表2知，出口燃料冰點(diǎn)最大值為-51.0℃、最小值為-55.0℃（實(shí)際結(jié)果中有的小于-55.0）、平均值為-53.0℃、極差值為 4.0℃，都遠(yuǎn)低于合同規(guī)格要求，為保證燃料在高空低溫下的良好流動(dòng)性提供了保障。

粘度值大小也影響燃油系統(tǒng)的壓降；粘度大，管線壓降就越大。表1粘度結(jié)果即滿足了燃料燃燒性的要求，也保證了燃料在低溫下的流動(dòng)。

3)燃料的潤滑性好壞對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵及飛行安全極為重要。加氫精制工藝生產(chǎn)出來的燃料則往往將原油自帶的、可提供潤滑性的含硫、氧、氮等非烴化合物脫除，提高了油品的燃燒性與安定性，同時(shí)對(duì)燃料的潤滑性產(chǎn)生一定影響[17]。由于出口燃料中都添加一定量的抗磨添加劑，從而保證了燃料對(duì)噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)高壓油泵等部件的潤滑性。燃料的潤滑性能通常用磨痕直徑的大小來考量。由表2知，出口燃料磨痕直徑最大值為0.71mm、最小值為0.65mm、平均值為0.68mm、極差值為0.06mm，低于合同規(guī)定磨痕直徑不大于0.85mm的要求。

4）保持燃料有良好的潔凈性，必須對(duì)燃料中的雜質(zhì)、水分、細(xì)菌及表面活性物質(zhì)進(jìn)行嚴(yán)格控制。在生產(chǎn)、運(yùn)輸、儲(chǔ)存等過程中產(chǎn)生或帶入的鐵銹等固體雜質(zhì)、纖維等懸浮物及其它不溶于油品的外來物質(zhì)，是構(gòu)成固體顆粒污染的主體。

與潔凈性相關(guān)的項(xiàng)目主要有顆粒污染物、實(shí)際膠質(zhì)、水分離指數(shù)和外觀。實(shí)際膠質(zhì)如本節(jié)1)a所述，合同要求顆粒污染物不大于1.0mg/L，實(shí)際檢驗(yàn)最大值為0.57mg/L、最小值為0.51mg/L、平均值為0.40mg/L、極差值為0.17mg/L；未加入和加入抗靜電劑的水分離指數(shù)值通常為96～99、分別滿足不小于85與不小于70的質(zhì)量指標(biāo)要求；外觀為常溫下清澈透明、目視無不溶解水及固體物質(zhì)。相比而言，用固體顆粒污染物能更加準(zhǔn)確夠判定燃料的污染程度，外觀采用人工目測(cè)可能會(huì)產(chǎn)生較大偏差。

5)由表2知，出口燃料中的硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)最大值為都小于0.143%、最小值為0.025%，平均值0.0766%、極差值為0.118%，符合合同規(guī)定硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.30%的要求。由于燃料都是由加氫精制與加氫裂化工藝生產(chǎn)而來，極大降低燃料中硫等化合物的含量，使燃料中的硫醇性硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)都小于0.0003%，不僅滿足合同硫醇性硫質(zhì)量分?jǐn)?shù)不大于0.0030%的規(guī)定要求，也對(duì)改善其腐蝕性具有很大幫助，為腐蝕性考核指標(biāo)銅片腐蝕始終為1a，確保銅片腐蝕不大于1的指標(biāo)要求而提供了保證。

3.4 安全性

閃點(diǎn)與電導(dǎo)率是涉及燃料安全性的主要檢驗(yàn)項(xiàng)目。為保證燃料在供油系統(tǒng)中不產(chǎn)生氣阻、在儲(chǔ)存、運(yùn)輸、加油及飛機(jī)飛行時(shí)不易著火或不易發(fā)生靜電而發(fā)生火災(zāi)，都希望閃點(diǎn)值高、電導(dǎo)率保持在安全值以上。如果燃料中閃點(diǎn)、電導(dǎo)率值低，應(yīng)用時(shí)危險(xiǎn)性就大。在表1中，閃點(diǎn)的最大值為48.0℃、最小值為41.5℃、平均值為45.0℃、極差值為6.5℃，符合合同閃點(diǎn)不低于38℃要求。

由于電導(dǎo)率在儲(chǔ)存時(shí)受儲(chǔ)存介質(zhì)、溫度、微量水、過濾介質(zhì)等影響而衰減。如例1分別在白色、棕色玻璃瓶，鍍環(huán)氧樹脂、鍍聚四氟乙烯鐵桶中儲(chǔ)存1個(gè)月的噴氣燃料，電導(dǎo)率衰減率分別為26.76%、23.94%、20.79%和 17.56%；例2的樣品儲(chǔ)存在不同容器中，30天后的衰減率分別為:白色瓶中為52.3%,棕色瓶中為41.8%，鐵罐中只有18.9%[18]。說明樣品與條件不同，衰減率是不一樣的。表2電導(dǎo)率的最小值為210pS/m，遠(yuǎn)大于合同規(guī)定20℃下電導(dǎo)率下限不小于50pS/m的要求；平均值為310pS/m還是比較合理的，為保證安全，防止因電導(dǎo)率衰減而導(dǎo)致靜電放電釀成火災(zāi)事故發(fā)生，電導(dǎo)率保持一定的余量還是有十分必要的。

4 結(jié)語

采用加氫工藝生產(chǎn)的出口航煤，密度大、熱值、閃點(diǎn)、水分離指數(shù)等數(shù)值高，冰點(diǎn)、硫醇性硫、固體顆粒污染物、磨痕直徑等項(xiàng)目數(shù)值低，餾程、粘度、電導(dǎo)率等數(shù)值合理，賽波特顏色、膠質(zhì)、酸值、銅片腐蝕等值穩(wěn)定，各項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)果都符合合同規(guī)格要求。以上結(jié)果為保證出口航煤燃料具有良好的燃燒性、蒸發(fā)性、安定性、潤滑性、流動(dòng)性、抗腐蝕性、清潔性和安全性起到了積極的保證作用。