长距离管输对3号喷气燃料导电性能和清洁性能的影响

孙静涵，张利新，王自顺，徐卫明，许 峰，阮 强

(中国石油独山子石化公司，新疆 克拉玛依 833600)

随着经济的发展，市场对成品油的需求日益增长，给地处北疆的中国石油独山子石化公司(简称独山子石化)带来了发展机遇，炼油能力实现了跨越式发展，在此背景下，传统的公路运输方式已经不能满足日益增加的市场需求。利用北疆现有的成品油管网，成功实现3号喷气燃料的长距离管输，成为企业又一利益增长点。

电导率和水反应指标是3号喷气燃料的重要质量指标。喷气发动机的耗油量大，在机场往往采用高速加油，在泵输送燃料时，燃料与管壁、阀门、过滤器等高速摩擦，油面就会产生和积累大量的静电荷，其电势可达千伏甚至万伏，到达一定程度时就会产生火花放电，引起爆炸[1]。3号喷气燃料在生产储运过程中混入的微量水若不去除，在高空低温状态下极易导致燃料结冰，堵塞油路，造成空难[2]。在长距离运输中，由于管线中的杂质影响，对电导率和水反应两个指标有一定的影响。

以下分析在长距离运输中，3号喷气燃料的电导率和水反应指标变化特点，对比成品油长距离管输和馏分油长距离管输的优缺点，提出管输方案，对长距离管输实践有一定的指导意义。

1 抗静电剂对3号喷气燃料电导率和水反应指标的影响分析

1.1 添加抗静电剂改善油品电导率

国家标准GB 6537规定3号喷气燃料的电导率为50～600 pS/m，考虑到电导率的衰减，一般出厂时大于150 pS/m。3号喷气燃料的电导率很低，需要人为添加抗静电剂。独山子石化加入的是美国Innospec公司生产的Stadis450。

Stadis450是将聚砜、聚胺、二壬基萘基磺酸3种基础成分加入到甲苯、高沸点芳烃、异丙醇等有机溶剂中配制而成的，有效成分占37%[3]。油品在管道中流动时，在液体和管壁间形成电偶层。电导率低时，形成的电偶层厚，扩散到液体内部，引起电荷分散。作为表面活性剂的抗静电剂加入轻质油品中后，极性基团定向排列，电偶层被压缩变薄，电荷分布受到限制，导致液体流动产生的电荷数减少，阻止了电荷的聚集，提高了电导率[4]。

1.2 抗静电剂对水反应指标的影响

水反应指标是3号喷气燃料的重要质量指标，它表示水从燃料中分离的难易程度及加入或混入表面活性剂对油水分离的影响程度。除3号喷气燃料本身的表面活性物质外，在3号喷气燃料中加入的改善剂如抗静电剂、抗氧化剂、抗磨剂等都是表面活性物质，会降低燃料的水反应级别。

抗静电剂是一种表面活性物质，它的加入对喷气燃料的水反应有一定的影响。当3号喷气燃料中含有碱性氮化物等杂质时，与抗静电剂活性成分(聚醚聚砜类物质)相冲突，衍生出新的表面活性物质，降低了油品中微量水的表面张力，增加了油水乳化程度，大大降低了油水分离性能[3]。

1.3 长距离管输3号喷气燃料对其导电性能和清洁性能的影响

刘婕[5]、于延生[6]等在研究中发现，长距离管输3号喷气燃料对其导电性能和清洁性能有一定的影响。独山子石化进行的3号喷气燃料的长距离运输是利用旧的管道，该管道封存了若干年，重新启用时发现管道内部锈蚀的金属和其他一些杂质较多，虽然经过一系列的投球清管操作，但锈蚀的管道仍具有较多的杂质，对电导率影响可能较大。水反应是油品清洁性的指标，在长距离管输后，管道中的杂质会混入油品中，与补加的抗静电剂这类表面活性物质共同作用，导致油品表面张力减小，会增加油水乳化程度，降低油水分离性能。

2 试验验证

2.1 3号喷气燃料馏分中加入不同含量抗静电剂对电导率和水反应指标的影响

在实验室中向未添加任何添加剂的3号喷气燃料馏分中加入一定量的抗静电剂Stadis450，按照GB/T 6539—1997《航空燃料与馏分燃料电导率标准试验方法》和GB/T 1793—2008《航空燃料水反应试验法》进行电导率和水反应指标的测定，结果如表1所示。

表1 抗静电剂添加量对3号喷气燃料电导率和水反应指标的影响

从表1可以看出：在未加剂的3号喷气燃料馏分中加入不同比例的Stadis450抗静电剂时，当加剂量为0.80 mg/L时，电导率已经升至602 pS/m，超过国家标准上限的600 pS/m，水反应试验中，水界面和水分离程度均合格；当加剂量为1.00 mg/L时，电导率已经升至752 pS/m，水界面降到2，此两项指标均不合格，但水分离程度合格。试验结果表明，在3号喷气燃料馏分中添加抗静电剂量较大时，对3号喷气燃料清洁性的影响是不利的。

2.2 3号喷气燃料在管道中运行对电导率和水反应指标的影响

为了考察3号喷气燃料在管道中运行后对电导率和水反应指标的影响，利用北罐区至栈桥的2 km管线，试验3号喷气燃料在管道中的运行情况，同时对比3号喷气燃料在油罐中沉降相同时间后电导率和水反应指标的变化，结果如表2所示。

表2 3号喷气燃料管输前后电导率和水反应指标的变化

从表2可以看出：出厂合格的3号喷气燃料(电导率为 373 pS/m)经过2 km管输后，电导率发生了严重的衰减，降至55 pS/m，水界面和水分离程度合格；而储存在油罐中的3号喷气燃料经过一段时间的沉降后，电导率虽然发生了衰减但仍能合格，水界面和水分离程度合格。锈蚀的管线内表面较粗糙，对抗静电剂的吸附作用极强，抗静电剂被吸附到管道表面上，从而导致油品中抗静电剂含量下降至很低水平，造成电导率急剧下降。

2.3 管输方案的确定

根据上述试验结果，确定了管输的加剂方案。决定加大对3号喷气燃料的管输力度，将生产的喷气燃料尽可能实现全部管输。在可能的情况下，尽量实现喷气燃料馏分管输，在西山油库进行一次性加入抗静电剂。在西山油库储存空间不足的情况下，可能要进行成品管输，此时应尽可能少加抗静电剂，在西山油库进行补加，如此确保喷气燃料质量的合格。

3 长距离管输的验证

3.1 成品油长距离管输对电导率和水反应指标的影响

将出厂合格的成品3号喷气燃料进行长距离管输，测定其出厂时的电导率和水反应指标，到达西山油库后，测定经过长距离管输后的电导率和水反应指标，试验数据如表3所示。从表3可以看出，进行长距离管输后，3号喷气燃料的电导率发生了严重的衰减，与第2节的试验结果一致。

表3 管输成品3号喷气燃料前后的电导率和水反应指标变化

3.2 长距离管输后补加抗静电剂和清管后补加添加剂对电导率和水反应指标的影响

3号喷气燃料在长距离管输后电导率发生严重衰减，需要在西山油库补加抗静电剂，测定补加抗静电剂后油品的电导率和水反应指标，数据如表4所示。经过多次投球清管后，再次将成品3号喷气燃料进行长距离管输，在西山油库再补加抗静电剂，测定电导率和水反应指标，结果如表5所示。

表4 管输成品3号喷气燃料后添加抗静电剂对电导率和水反应指标的影响

表5 清管后管输成品3号喷气燃料后添加抗静电剂对电导率和水反应指标的影响

从表4可以看出，长距离管输后补加抗静电剂，需要添加0.25 mg/L以上的抗静电剂，油品的电导率才能满足国标GB/T 6537的要求，但是当补加的抗静电剂量大于0.25 mg/L时，水反应指标的水界面不合格。从表5可以看出，经过多次投球清管处理后补加抗静电剂的量为0.20 mg/L时，电导率不合格，水反应指标合格；继续加大补加剂量至0.40 mg/L时，电导率和水反应指标均合格。从两次成品3号喷气燃料进行长距离管输的数据可以看出，管道中的杂质对水反应指标有影响，补加抗静电剂的量与管道的清洁程度有一定的关系，由于管道的清洁程度不能直观表现出来，造成补加抗静电剂的量不易控制。

3.3 喷气燃料馏分长距离管输对电导率和水反应指标的影响

将未加抗静电剂的喷气燃料馏分进行长距离管输，在西山油库进行在线调合，在线一次性加入抗静电剂。加入抗静电剂的量以及对油品电导率和水反应指标的影响如表6所示。从表6可以看出，管输半成品后，在西山油库进行加剂操作，加入量与出厂加入量相当时，可保证油品合格。

表6 喷气燃料馏分管输后一次加剂量及其对电导率和水反应指标的影响

3.4 成品管输与喷气燃料馏分管输的优缺点对比

通过控制抗静电剂的加入量，成品油管输和半成品油管输后均能得到合格的油品。成品管输和喷气燃料馏分管输各有优缺点。对成品管输的方式，优点为：车运和管输可同时进行；缺点为：加入抗静电剂的总量大于出厂加入量，加入抗静电剂的量不容易控制，成功率低。对3号喷气燃料馏分管输的方式，优点为：加入抗静电剂的量与出厂加入量相当，加入抗静电剂的量容易控制，成功率高；缺点为：不能兼顾车运。在实践中，可以根据市场需要，选择合适的管输方式，以取得更大的经济效益。

4 结 论

经过长距离管输成品3号喷气燃料和长距离管输3号喷气燃料馏分的实践后，可以得出以下结论：

(1)管道清洁度对3号喷气燃料的导电性能和清洁性能均有影响，确保管道的清洁度有利于油品管输质量，应定期对管道进行清洗。

(2)加大3号喷气燃料管输的力度，生产的喷气燃料尽可能实现全部管输。在可能的情况下，尽量实现喷气燃料馏分管输在管输末端加注抗静电剂。

(3)当管输能力与喷气燃料生产能力不能匹配，要兼顾管输与汽运时，进行成品管输，在西山油库补加抗静电剂，既可以满足车运3号喷气燃料的质量合格又可以保证管输3号喷气燃料的质量合格。