抗静电剂对费托合成燃料馏分的适用性研究

刘 婕，薛 艳，朱志谦，曹文杰

（北京油料科技开发中心，北京 100076）

燃料电导率很低，在装卸和加注作业中，燃料与管壁、罐壁，过滤介质发生表面摩擦，出现电荷分离，产生静电，往往不易导走，聚集到一定程度，电位很高，若在可燃的油气浓度范围内，一旦发生静电放电，会酿成失火事故。大量试验研究工作表明，使用抗静电添加剂增加燃料的导电率，是防止静电失火事故十分可行的有效方法。

以合成气（H2+CO）为原料制取液体燃料的费托合成（Fischer-Tropsch synthesis，F-T合成）已发现近八十年[1]，它作为一条清洁利用煤炭和天然气资源的有效途径历来受到各国能源研究开发部门的重视[2,3]。从国产煤F-T合成燃料中截取的馏分主要由链烷烃和一环烷烃组成，油样中只含有数量极低的单环芳烃，没有双环和三环芳烃存在[4]。另外，费托合成液体燃料硫和芳烃含量的降低，燃料油的导电性降低，因此需要加入抗静电剂保证燃油安全。

目前，我国燃油领域使用的抗静电添加剂主要有喷气燃料抗静电添加剂、汽柴油用抗静电添加剂，喷气燃料抗静电添加剂使用品种主要有T1502抗静电添加剂和Stadis450抗静电添加剂。汽、柴油用抗静电添加剂主要有961汽油、柴油抗静电添加剂和Stadis425等。其中T1502和961汽油、柴油抗静电添加剂属于国产无灰型抗静电添加剂。Stadis450和Stadis425是进口无灰型抗静电添加剂。由于F-T合成燃料与传统的石油基燃料在微观结构上的差别，因此对于抗静电剂对费托合成燃料馏分的适用性研究具有重要的意义。

1 实验部分

1.1 试剂和仪器

T1502抗静电添加剂；961汽油、柴油抗静电添加剂，空军油料研究所，产品性能（见表1）。

EMCEE 1150型电导率仪：美国EMCEE公司。

表1 使用抗静电剂质量指标

1.2 基础油

1号馏分油是F-T合成直馏油中切取的馏分（120~280℃），其空白电导率分别为2 pS/m；2号馏分油是F-T合成重质烃加氢裂解油中切取的馏分（120~280℃），其空白电导率分别为1 pS/m。

1.3 实验方法

在1号和2号馏分油中，加入961汽油、柴油抗静电添加剂，分别配制成含量为0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 mg/L的溶液，避光密封保存在棕色玻璃瓶中。在1号和2号馏分油中，加入T1502抗静电剂，配制成含量为2 mg/L的溶液，避光密封保存在棕色玻璃瓶中。按GB 6539规定，分别在20℃温度下测定其电导率。

2 结果与讨论

2.1 抗静电添加剂加入量与F-T合成液体燃料馏分电导率的关系

T1502抗静电添加剂在喷气燃料中的加入量与喷气燃料的电导率成正比例关系[5]。961汽油、柴油抗静电添加剂在汽油和柴油中的加入量与汽油和柴油的电导率也成正比例关系。两种抗静电添加剂在石油基燃料油中的加入量与燃料油的电导率均成正比例关系。为考察两种抗静电添加剂的加入量与F-T合成液体燃料电导率的关系，将1号馏分油按实验方法1.3中要求加入961汽油、柴油抗静电添加剂，分别配制成含量为0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 mg/L的溶液，在20℃温度下测定电导率（见图1）。

图1 抗静电添加剂加入量与F-T合成液体燃料馏分电导率的关系

随着抗静电添加剂在1号馏分油中的加入量增加，其电导率随之升高。961汽油、柴油抗静电添加剂在F-T合成液体燃料中的加入量与F-T合成液体燃料电导率也成正比例关系。与961汽油、柴油抗静电添加剂同属无灰型抗静电添加剂的T1502抗静电添加剂在F-T合成液体燃料中的加入量与F-T合成液体燃料电导率也成正比例关系。

表2 两种抗静电添加剂在F-T合成液体燃料馏分中电导率

2.2 两种抗静电剂在F-T合成液体燃料馏分中的电导率变化

为考察F-T合成液体燃料馏分对不同种类抗静电添加剂的适用性，将2 mg/L的961汽油、柴油抗静电添加剂和T1502抗静电剂分别加入到1号馏分油和2号馏分油中测定电导率（见表2）。

从表2中可以看到，F-T合成液体燃料馏分对两种抗静电添加剂的感受性是不同的。加入2 mg/L 961汽油、柴油抗静电添加剂的F-T合成液体燃料馏分电导率大于加入2 mg/L T1502抗静电剂的F-T合成液体燃料馏分电导率。这是由于961汽油、柴油抗静电添加剂的导电高分子结构更适于在F-T合成液体燃料馏分中形成偶极离子对，该偶极离子对易在F-T合成液体燃料馏分中分离成带正负电的离子态，表现出更强的导电性。F-T合成液体燃料馏分段，1号馏分油和2号馏分油的组成分布（见表3）。

表3 F-T合成液体燃料馏分段组成分布

从表3可以看出，1号馏分油的碳数分布中，小于C10的烷烃合计为44.47%，大于C10的烷烃合计为55.53%，2号馏分油的碳数分布中，小于C10的烷烃合计为11.35%，大于C10的烷烃合计为88.65%。由此可知，1号馏分油中的轻质馏分多于2号油中的轻质馏分，而1号馏分油中的重质馏分少于2号油中的重质馏分。馏分轻的组分更易使两种抗静电添加剂的极性基团处于舒展状态，暴露在外的极性基团比蜷缩时多，从而增强导电性。因此，加入同一种抗静电添加剂时，使用1号馏分油配制溶液的电导率高于使用2号馏分油配制溶液的电导率。

2.3 961抗静电剂在F-T合成液体燃料馏分电导率的稳定性

对于不同浓度的961汽油、柴油抗静电添加剂加入到F-T合成液体燃料馏分中其电导率的稳定性需要研究。将1号馏分油按实验方法1.3中要求加入961汽油、柴油抗静电添加剂，分别配制成含量为0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 mg/L的溶液，连续几天在在规定温度下测定电导率，实验结果（见表4）。

表4 961抗静电剂在F-T合成液体燃料馏分电导率的稳定性

从表4可以看出，在不添加抗静电剂的情况下,F-T合成液体燃料馏分不符合国标GB 6950中关于电导率大于50 pS/m的指标[6]。961汽油、柴油抗静电添加剂加入到F-T合成液体燃料馏分中0.5 mg/L以上就可以保证F-T合成液体燃料馏分的电导率合格。但961汽油、柴油抗静电添加剂加入量是0.5 mg/L时，FT合成液体燃料馏分的电导率变化率较大，即稳定性较差，这是由于电导率受外界影响因素较多，如储存容器吸附影响等，因此加入量太少，可能会影响F-T合成液体燃料馏分的电导率的稳定性。加入1 mg/L时961汽油、柴油抗静电添加剂，F-T合成液体燃料馏分的电导率在合格范围内而且电导率的稳定性好。

2.4 抗静电添加剂对F-T合成液体燃料馏分的适用性研究

国产F-T合成液体燃料馏分目前还主要应用于汽油、柴油馏分，应用于喷气燃料馏分的各种研究工作正在研究过程中。从以上研究中已经证明961汽油、柴油抗静电添加剂和T1502抗静电添加剂加入到F-T合成液体燃料馏分中，都可以提高其电导率。如果F-T合成液体燃料馏分用于汽油、柴油馏分，从添加剂的使用效果和经济效益来看，961汽油、柴油抗静电添加剂的适用性更好。

3 结论

（1）F-T合成液体燃料馏分在不添加抗静电剂的情况下电导率很低，如将F-T合成液体燃料馏分做为燃油使用，为保证油品安全必须添加抗静电添加剂。

（2）F-T合成液体燃料馏分的电导率与抗静电添加剂的加入量成正比例关系。

（3）同样浓度的961汽油、柴油抗静电添加剂和T1502抗静电添加剂加入到F-T合成液体燃料馏分中，961汽油、柴油抗静电添加剂的电导率高。

（4）加入适量961汽油、柴油抗静电添加剂后，F-T合成液体燃料馏分的电导率值高并且稳定。

[1]Baoshan Wu，Liang Bai，Hongwei Xiang，Yongwang Li，Zhixin Zhang，Bing Zhong.An active iron catalyst containing sulfur for Fischer-Tropsch synthesis.Fuel，2004，83（2）:205-212.

[2]Baoshan Wu，Lei Tian，Liang Bai，Zhixin Zhang，Hongwei Xiang，Yongwang Li.Study on a new iron catalyst for slurry Fischer-Tropschsynthesis.Catal.Comm，2004，5（5）:253-257.

[3]吴宝山，田磊，张志新，等.沉淀铁催化剂在F-T合成中的研究与应用进展[J].化学进展，2004，16（2）：256-265.

[4]薛艳，王树雷，曹文杰，张怀安.国产费-托合成燃料用于喷气燃料馏分的试验研究[J].石油炼制与化工，2009，40（11）：44-48.

[5]刘婕，张庆森，沈虹滨，等.T1502和Stadis450抗静电添加剂感受性对比[J].润滑油与燃料，2009，19（3-4）：38-39.

[6]赵丽萍，陶志平，张翠君，龚冬梅.无灰型抗静电剂在燃油中感受性的影响因素[J].石油与天然气化工，2010，39（3）：254-257.