抗靜電劑對費托合成燃料餾分的適用性研究

劉 婕，薛 艷，朱志謙，曹文杰

（北京油料科技開發中心，北京 100076）

燃料電導率很低，在裝卸和加注作業中，燃料與管壁、罐壁，過濾介質發生表面摩擦，出現電荷分離，產生靜電，往往不易導走，聚集到一定程度，電位很高，若在可燃的油氣濃度范圍內，一旦發生靜電放電，會釀成失火事故。大量試驗研究工作表明，使用抗靜電添加劑增加燃料的導電率，是防止靜電失火事故十分可行的有效方法。

以合成氣（H2+CO）為原料制取液體燃料的費托合成（Fischer-Tropsch synthesis，F-T合成）已發現近八十年[1]，它作為一條清潔利用煤炭和天然氣資源的有效途徑歷來受到各國能源研究開發部門的重視[2,3]。從國產煤F-T合成燃料中截取的餾分主要由鏈烷烴和一環烷烴組成，油樣中只含有數量極低的單環芳烴，沒有雙環和三環芳烴存在[4]。另外，費托合成液體燃料硫和芳烴含量的降低，燃料油的導電性降低，因此需要加入抗靜電劑保證燃油安全。

目前，我國燃油領域使用的抗靜電添加劑主要有噴氣燃料抗靜電添加劑、汽柴油用抗靜電添加劑，噴氣燃料抗靜電添加劑使用品種主要有T1502抗靜電添加劑和Stadis450抗靜電添加劑。汽、柴油用抗靜電添加劑主要有961汽油、柴油抗靜電添加劑和Stadis425等。其中T1502和961汽油、柴油抗靜電添加劑屬于國產無灰型抗靜電添加劑。Stadis450和Stadis425是進口無灰型抗靜電添加劑。由于F-T合成燃料與傳統的石油基燃料在微觀結構上的差別，因此對于抗靜電劑對費托合成燃料餾分的適用性研究具有重要的意義。

1 實驗部分

1.1 試劑和儀器

T1502抗靜電添加劑；961汽油、柴油抗靜電添加劑，空軍油料研究所，產品性能（見表1）。

EMCEE 1150型電導率儀：美國EMCEE公司。

表1 使用抗靜電劑質量指標

1.2 基礎油

1號餾分油是F-T合成直餾油中切取的餾分（120~280℃），其空白電導率分別為2 pS/m；2號餾分油是F-T合成重質烴加氫裂解油中切取的餾分（120~280℃），其空白電導率分別為1 pS/m。

1.3 實驗方法

在1號和2號餾分油中，加入961汽油、柴油抗靜電添加劑，分別配制成含量為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號和2號餾分油中，加入T1502抗靜電劑，配制成含量為2 mg/L的溶液，避光密封保存在棕色玻璃瓶中。按GB 6539規定，分別在20℃溫度下測定其電導率。

2 結果與討論

2.1 抗靜電添加劑加入量與F-T合成液體燃料餾分電導率的關系

T1502抗靜電添加劑在噴氣燃料中的加入量與噴氣燃料的電導率成正比例關系[5]。961汽油、柴油抗靜電添加劑在汽油和柴油中的加入量與汽油和柴油的電導率也成正比例關系。兩種抗靜電添加劑在石油基燃料油中的加入量與燃料油的電導率均成正比例關系。為考察兩種抗靜電添加劑的加入量與F-T合成液體燃料電導率的關系，將1號餾分油按實驗方法1.3中要求加入961汽油、柴油抗靜電添加劑，分別配制成含量為0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 mg/L的溶液，在20℃溫度下測定電導率（見圖1）。

圖1 抗靜電添加劑加入量與F-T合成液體燃料餾分電導率的關系

隨著抗靜電添加劑在1號餾分油中的加入量增加，其電導率隨之升高。961汽油、柴油抗靜電添加劑在F-T合成液體燃料中的加入量與F-T合成液體燃料電導率也成正比例關系。與961汽油、柴油抗靜電添加劑同屬無灰型抗靜電添加劑的T1502抗靜電添加劑在F-T合成液體燃料中的加入量與F-T合成液體燃料電導率也成正比例關系。

表2 兩種抗靜電添加劑在F-T合成液體燃料餾分中電導率

2.2 兩種抗靜電劑在F-T合成液體燃料餾分中的電導率變化

為考察F-T合成液體燃料餾分對不同種類抗靜電添加劑的適用性，將2 mg/L的961汽油、柴油抗靜電添加劑和T1502抗靜電劑分別加入到1號餾分油和2號餾分油中測定電導率（見表2）。

從表2中可以看到，F-T合成液體燃料餾分對兩種抗靜電添加劑的感受性是不同的。加入2 mg/L 961汽油、柴油抗靜電添加劑的F-T合成液體燃料餾分電導率大于加入2 mg/L T1502抗靜電劑的F-T合成液體燃料餾分電導率。這是由于961汽油、柴油抗靜電添加劑的導電高分子結構更適于在F-T合成液體燃料餾分中形成偶極離子對，該偶極離子對易在F-T合成液體燃料餾分中分離成帶正負電的離子態，表現出更強的導電性。F-T合成液體燃料餾分段，1號餾分油和2號餾分油的組成分布（見表3）。

表3 F-T合成液體燃料餾分段組成分布

從表3可以看出，1號餾分油的碳數分布中，小于C10的烷烴合計為44.47%，大于C10的烷烴合計為55.53%，2號餾分油的碳數分布中，小于C10的烷烴合計為11.35%，大于C10的烷烴合計為88.65%。由此可知，1號餾分油中的輕質餾分多于2號油中的輕質餾分，而1號餾分油中的重質餾分少于2號油中的重質餾分。餾分輕的組分更易使兩種抗靜電添加劑的極性基團處于舒展狀態，暴露在外的極性基團比蜷縮時多，從而增強導電性。因此，加入同一種抗靜電添加劑時，使用1號餾分油配制溶液的電導率高于使用2號餾分油配制溶液的電導率。

2.3 961抗靜電劑在F-T合成液體燃料餾分電導率的穩定性

對于不同濃度的961汽油、柴油抗靜電添加劑加入到F-T合成液體燃料餾分中其電導率的穩定性需要研究。將1號餾分油按實驗方法1.3中要求加入961汽油、柴油抗靜電添加劑，分別配制成含量為0.5、1.0、1.5、2.0和4.0 mg/L的溶液，連續幾天在在規定溫度下測定電導率，實驗結果（見表4）。

表4 961抗靜電劑在F-T合成液體燃料餾分電導率的穩定性

從表4可以看出，在不添加抗靜電劑的情況下,F-T合成液體燃料餾分不符合國標GB 6950中關于電導率大于50 pS/m的指標[6]。961汽油、柴油抗靜電添加劑加入到F-T合成液體燃料餾分中0.5 mg/L以上就可以保證F-T合成液體燃料餾分的電導率合格。但961汽油、柴油抗靜電添加劑加入量是0.5 mg/L時，FT合成液體燃料餾分的電導率變化率較大，即穩定性較差，這是由于電導率受外界影響因素較多，如儲存容器吸附影響等，因此加入量太少，可能會影響F-T合成液體燃料餾分的電導率的穩定性。加入1 mg/L時961汽油、柴油抗靜電添加劑，F-T合成液體燃料餾分的電導率在合格范圍內而且電導率的穩定性好。

2.4 抗靜電添加劑對F-T合成液體燃料餾分的適用性研究

國產F-T合成液體燃料餾分目前還主要應用于汽油、柴油餾分，應用于噴氣燃料餾分的各種研究工作正在研究過程中。從以上研究中已經證明961汽油、柴油抗靜電添加劑和T1502抗靜電添加劑加入到F-T合成液體燃料餾分中，都可以提高其電導率。如果F-T合成液體燃料餾分用于汽油、柴油餾分，從添加劑的使用效果和經濟效益來看，961汽油、柴油抗靜電添加劑的適用性更好。

3 結論

（1）F-T合成液體燃料餾分在不添加抗靜電劑的情況下電導率很低，如將F-T合成液體燃料餾分做為燃油使用，為保證油品安全必須添加抗靜電添加劑。

（2）F-T合成液體燃料餾分的電導率與抗靜電添加劑的加入量成正比例關系。

（3）同樣濃度的961汽油、柴油抗靜電添加劑和T1502抗靜電添加劑加入到F-T合成液體燃料餾分中，961汽油、柴油抗靜電添加劑的電導率高。

（4）加入適量961汽油、柴油抗靜電添加劑后，F-T合成液體燃料餾分的電導率值高并且穩定。

[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]吳寶山，田磊，張志新，等.沉淀鐵催化劑在F-T合成中的研究與應用進展[J].化學進展，2004，16（2）：256-265.

[4]薛艷，王樹雷，曹文杰，張懷安.國產費-托合成燃料用于噴氣燃料餾分的試驗研究[J].石油煉制與化工，2009，40（11）：44-48.

[5]劉婕，張慶森，沈虹濱，等.T1502和Stadis450抗靜電添加劑感受性對比[J].潤滑油與燃料，2009，19（3-4）：38-39.

[6]趙麗萍，陶志平，張翠君，龔冬梅.無灰型抗靜電劑在燃油中感受性的影響因素[J].石油與天然氣化工，2010，39（3）：254-257.