摘要：热氧化安定性是指燃料在较高温度和氧存在条件下抵抗分解的能力。近些年随着国内外高性能飞机的研制与发展，飞机飞行速度有了进一步提高，喷气燃料的工作温度越来越高(可达350℃以上)，对喷气燃料的热氧化安定性也提出了更高的要求。本文总结了喷气燃料热氧化安定性的影响因素，对比了加氢精制工艺和加氢裂化工艺生产喷气燃料热氧化安定性的差别，探讨了改善喷气燃料热氧化安定性的方法。

　　关键词：喷气燃料;热氧化安定性;影响因素;改善方法。 喷气燃料的热氧化安定性对喷气式发动机飞行安全有着十分重要的意义，热氧化安定性不合格，燃料受热和溶解氧作用生成的沉积物会堵塞燃料管线、喷嘴和燃油系统的精密阀件，腐蚀燃油系统的密封材料，从而破坏发动机的正常工作甚至导致飞行事故。因此，分析探究喷气燃料的影响因素以及寻求最佳的提高喷气燃料热氧化安定性的方法就显得尤为重要。

　　一、影响啧气燃料热氧化安定性的因素研究

　　喷气燃料热氧化安定性既受自身组成，又受诸多外部因素影响，表现为很复杂的物理过程和化学过程。影响喷气燃料热氧化安定性的自身因素主要有烃类组成和非烃化合物，外部因素主要有温度、时间、气相介质、金属环境。

　　(一)影响喷气燃料热氧化安定性的内部因素

　　在相同的外部条件下，对喷气燃料热氧化安定性起决定作用的因素是燃料的组成。即在喷气燃料沉淀物生成过程中，起主要作用的是燃料的烃类组成、非烃化合物和氧化产物。喷气燃料的烃类组成对高温下沉淀物的生成有很大影响。一般说来，燃料受热时，烃类氧化反应的活性顺序为：烷烃、环烷烃<单环芳烃<双环芳烃<烯烃<烯基单环芳烃<烯基双环芳烃，但它们也会因为烃类结构的不同而发生一些变化。通常情况下，分子量越大的，其安定性越差。

　　喷气燃料中的非烃化合物主要是指含硫、氧和氮的有机化合物，此类非烃化合物含量虽少，却是喷气燃料产生沉淀物的主要因素之一。除以上因素外，在燃料胶质凝聚过程中，机械杂质和水分也是一个影响因素。

　　(二)影响喷气燃料热氧化安定性的外部因素

　　外部条件对喷气燃料热安定性的影响首推是温度，试验证明：随着温度的升高，燃料产生沉淀和胶质的数量也增多、颜色加深。温度能使许多化学反应速度(包括烃类氧化反应速度)加快。温度升高使燃料分子产生最初自由基的数目增多和分子运动的平均速度增大，从而加速了烃类氧化链反应的进行，生成酸性物质和胶质的倾向增大。所有影响热氧化安定性的因素，都要通过时间来体现，时间越长，氧化程度越深。

　　除了温度、时间外，在高温条件下与喷气燃料接触的气相介质组成对喷气燃料沉淀物形成过程有很大影响。氧化聚合作用是沉淀物产生的重要过程，这一过程首先与四周介质带来的氧气量有密切关系。随着空气中氧浓度下降，沉淀物的生成量也随之下降;当与燃料接触的气相介质中氧浓度下降到70g/m3或更低时，氧化聚合反应几乎停止。

　　另外，喷气燃料生产和运输过程中往往会接触铜铁锌等材料，其溶解的微量金属离子不仅对喷气燃料的氧化起到催化作用，有的还直接参与了反应。

　　二、不同生产工艺对喷气燃料热氧化安定性的影响

　　(一)不同生产工艺喷气燃料产品热氧化安定性的评定实验

　　针对某炼化喷气燃料生产工艺的不同，我们分别选取两个不同装置生产的喷气燃料油样，一个是直馏喷气燃料馏分通过低压加氢精制生产的3号喷气燃料，另一个是直馏蜡油通过高压加氢裂化生产的3号喷气燃料。这两种喷气燃料均是在装置的馏出口进行采样，添加了抗氧剂(南京产T501)，但没有添加抗磨剂和抗静电添加剂。评定方法采用前苏联TOCT11802分析方法，即将一定量的喷气燃料样品放入烧杯中，在烧杯中放置一金属块，然后将烧杯放入金属氧弹置于恒温80℃的水浴中一定时间后，经过滤恒重后，称量出沉淀物的质量，以此来衡量喷气燃料的安定性。

　　两个油样分别编名为加氢精制和加氢裂化，每个油样进行了两次评定，试验数据见表-1：

　　表-1 两种工艺喷气燃料静态热氧化安定性结果

　　从表-1中数据看，由直馏喷气燃料馏分通过低压加氢精制工艺生产的3号喷气燃料的沉淀量两次评定值均超出标准要求，可溶性胶质、不可溶性胶质两项指标低于标准值，判定为不合格;由直馏蜡油通过高压加氢裂化生产的3号喷气燃料的沉淀量、可溶性胶质、不可溶性胶质三项指标都低于标准值，判定为合格。前者产生的沉淀量、不可溶性胶质量远高于后者，二者产生的可溶性胶质量相当。

　　(二)不同生产工艺喷气燃料产品热氧化安定性差异性分析

　　引起喷气燃料热氧化安定性的因素主要为外部和内部两方面，该评定实验是在相同的标准和环境下进行的，故可以消除外部因素不同带来的影响，引起两种3号喷气燃料油样静态热氧化安定性差别的是内部因素，亦即是二者的组分不同导致的。两种工艺在处理杂原子能力上有差异，造成成品油中芳烃、杂原子化合物残留的不同，进而影响静态热氧化安定性。

　　对以上结果，我们经过分析认为：加氢精制装置生产的3号喷气燃料是从原油中直接分馏出来的喷气燃料馏分，在反应压力1.6MPa，氢分压为1.36MPa下加氢精制生产的;加氢裂化装置的生产的3号喷气燃料是从原油中分馏出来的蜡油馏分，在反应压力16.5MPa，氢分压13.5MPa下发生裂化和加氢饱和反应生成的。二者在反应压力、氢分压压力、空速、反应温度、催化剂上差别比较大。以往的研究材料表明，加氢裂化工艺生产的喷气燃料热氧化安定性优于加氢精制工艺生产的喷气燃料，主要原因是随着加氢反应深度的提高，有利于芳烃、烯烃等不饱和烃的加氢饱和反应，有利于含硫、含氮、含氧杂质化合物中硫、氮、氧的脱除，而加氢精制工艺脱氮能力较差，这也在一定程度上影响了热氧化安定性指标。

　　三、改善喷气燃料热氧化安定性的方法思路

　　根据以上的总结和实验，改善喷气燃料热氧化安定性的方法主要有三种：一是适当选用原油。不同的原油，其喷气燃料馏分中的芳烃、杂原子化合物、硫醇、碱性氮以及铜铁锌等微量金属杂质的含量不同，分子结构和分布也存在较大的差别，在相同的操作条件下，其反应的性能也会不同，这些均会导致成品3号喷气燃料中影响其热氧化安定性残留量不同。因此，在原油评价环节我们可以大致筛选出热氧化安定性较好的原油进行生产。二是优化生产工艺。尽可能采用加氢裂化工艺生产喷气燃料，但该方法建设投资、生产成本较高。若要用直馏喷气燃料加氢精制生产满足俄PT标准的3号喷气燃料，需在新装置设计时适度提高或改变反应压力等工艺条件，增强去除杂原子能力，以此改善基础喷气燃料馏分油的组分。三是加入添加剂。这种方法以现有技术为基础，充分考虑现代飞机对热氧化安定性喷气燃料的质量要求，并兼顾产品的经济性，较为可行。目前可以加入的添加剂主要金属钝化剂、清净分散剂以及JFA-5、JP8+100热氧化安定性添加剂。C

　　(作者单位：军需能源质量监督总站武汉质量监督站)