對(duì)不同煉廠生產(chǎn)出口航煤質(zhì)量對(duì)比與研究

牟明仁，于 松，徐 偉，文萍萍，叢東日，姜寶德，張瑋琦，趙雪蓉

（大連海關(guān)，遼寧大連 116001）

石油及石油產(chǎn)品多年來(lái)一直是我國(guó)大宗進(jìn)出口商品[1-9]，2017 年僅航空煤油出口量就達(dá) 1 318.93×104t，比2016年同比增長(zhǎng)0.7%[10]。遼寧是石油化工加工、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、銷售的集散地[11-16]。由遼寧口岸裝船出口的汽油、航空煤油、柴油等產(chǎn)品遠(yuǎn)銷東亞、南亞、美洲及香港等國(guó)家和地區(qū)[17-21]。作為飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)的燃料，質(zhì)量好壞直接影響飛機(jī)的使用性能。由于用途的特殊性，對(duì)出口航煤質(zhì)量有近30項(xiàng)的技術(shù)指標(biāo)要求。因原料、工藝等不同，其產(chǎn)品質(zhì)量也是不盡相同的。為了解出口航空煤油的質(zhì)量，本文對(duì)兩個(gè)不同煉廠生產(chǎn)出口的航空煤油多年來(lái)的檢驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)與對(duì)比，分析了檢驗(yàn)結(jié)果相互間的差異及對(duì)性能要求的影響。

1 數(shù)據(jù)來(lái)源與時(shí)間

數(shù)據(jù)來(lái)源于遼寧地區(qū)A、B兩個(gè)煉油廠（簡(jiǎn)稱A廠、B廠,下同）生產(chǎn)的，從數(shù)百批出口航空煤油（簡(jiǎn)稱航煤，下同）檢驗(yàn)結(jié)果中，按照不同年份、選取了具有代表性批次的檢驗(yàn)結(jié)果作為分析與研究的對(duì)象。其中從A廠選取了68批次的數(shù)據(jù)，時(shí)間從2011年1月至2018年3月；從B廠選取了67批次的數(shù)據(jù)，時(shí)間從2013年1月至2018年7月。

2 結(jié)果分析與討論

2.1 數(shù)據(jù)處理

在出口航煤近30項(xiàng)的檢驗(yàn)結(jié)果中，有些項(xiàng)目的檢驗(yàn)結(jié)果相對(duì)穩(wěn)定或數(shù)值變化不大。對(duì)數(shù)值變化較大的項(xiàng)目檢驗(yàn)數(shù)據(jù)結(jié)果進(jìn)行統(tǒng)計(jì)（見(jiàn)表1），數(shù)據(jù)處理包括最大值、最小值、平均值及極差值。

2.2 分析與討論

由表1看，A廠、B廠在出口航煤相同項(xiàng)目中的檢驗(yàn)結(jié)果上存有差異，部分相同項(xiàng)目檢驗(yàn)結(jié)果差異相對(duì)較大。其中A廠的餾程、密度、芳烴、運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)、水分離指數(shù)及硫含量等大于或高于B廠的對(duì)應(yīng)值，熱值、煙點(diǎn)小于B廠的對(duì)應(yīng)值。具體為：

表1 出口航煤數(shù)據(jù)處理Tab.1 Data processing for export aviation kerosene

表1 出口航煤數(shù)據(jù)處理（續(xù)表）Tab.1 Data processing for export aviation kerosene

2.2.1 組分含量 A廠加氫精制的平均組分（體積分?jǐn)?shù)，下同）為75.8%、加氫裂化平均組分為24.2%，這與A廠多批次加氫精制組分占70%或75%、加氫裂化組分占25%或30%的比例相吻合。

B廠非加氫精制的平均組分為8.7%、加氫精制的平均組分為79.2%、加氫裂化平均組分為12.1%；許多批次間的加工工藝組分含量是不同的。

A廠、B廠組分含量之所以有很大差異，是因?yàn)锳廠是由加氫精制與加氫裂化工藝加工而成的，B廠為常壓蒸餾、加氫精制與加氫裂化工藝加工而成的。且B廠早期批次生產(chǎn)的出口航煤，通常是由常壓直餾組分與加氫精制組分調(diào)合而成的，直餾組分最大時(shí)為43.0%；中期為常壓直餾組分、加氫精制組分與加氫裂化組分調(diào)合而成；隨著加氫精制與加氫裂化生產(chǎn)能力的不斷擴(kuò)大，直餾組分逐漸減少、加氫裂化組分逐年增多；2016年后，出口航煤則主要由加氫精制與加氫裂化組分調(diào)合而成。

由加氫精制與加氫裂化工藝加工而成的航煤產(chǎn)品，其特征為芳烴含量少，煙點(diǎn)值高，有利于燃料的燃燒性[21-24]。

2.2.2 餾程 A廠各回收溫度最小極差值為13.4℃，最大極差值為40.6℃；較B廠最小極差值為11.5℃，最大極差值為19.5℃的數(shù)值波動(dòng)較大。A廠平均各回收溫度普遍比B廠的對(duì)應(yīng)值高，終餾點(diǎn)平均值則高出6.6℃；說(shuō)明A廠出口航煤各餾分組分要比B廠出口航煤各餾分組分的對(duì)應(yīng)值重。

2.2.3 密度 A廠的15℃密度平均值為797.2 kg/m3、極差值為16.3 kg/m3，B廠為793.6 kg/m3、極差值為13.8 kg/m3。A廠的密度值及極差值都大于B廠的對(duì)應(yīng)值，這與A廠出口航煤各餾分重于B廠的各餾分、各回收溫度極差值大于B廠的各回收溫度極差值結(jié)果相對(duì)應(yīng)。

2.2.4 芳烴、黏度、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)與煙點(diǎn) 餾程中各回收溫度高、密度值大，說(shuō)明油品餾分重，對(duì)應(yīng)的芳烴、黏度值也大、閃點(diǎn)與冰點(diǎn)值高、煙點(diǎn)值小[22-24]；相比而言，輕組分對(duì)黏度、閃點(diǎn)有較大影響[25]。而A廠的各回收溫度、密度高于B廠的對(duì)應(yīng)值，必然與出口航煤中對(duì)應(yīng)的芳烴含量相關(guān)，也關(guān)聯(lián)出口航煤的黏度、煙點(diǎn)與冰點(diǎn)值。這從表1數(shù)據(jù)可得到印證，如：

（1）A廠的芳烴含量（體積分?jǐn)?shù)，下同）最大值為21.1%、最小值為13.4%、平均值為16.7%、極差值為7.7%，大于B廠芳烴含量最大值15.8%、最小值4.8%、平均值11.6%、極差值11.0%的對(duì)應(yīng)值。

（2）A廠的-20℃運(yùn)動(dòng)黏度平均值為3.971 mm2/s、極差值為1.431 mm2/s，大于B廠的平均值3.834 mm2/s、極差值0.901 mm2/s的值。

（3）A廠的閃點(diǎn)平均值為45.3℃、最大值達(dá)49.0℃，而B廠的平均值為43.1℃，最大值僅為45.4℃，遠(yuǎn)小于A廠的閃點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值。

（4）A廠的冰點(diǎn)平均值為-52.4℃、B廠的冰點(diǎn)平均值為-53.4℃，在實(shí)際檢驗(yàn)中，B廠多數(shù)冰點(diǎn)值為小于-55.0℃，遠(yuǎn)低于A廠的冰點(diǎn)的對(duì)應(yīng)值。

（5）A廠的煙點(diǎn)平均值為22.9 mm、B廠的平均值為26.4 mm，最大值則為30.0 mm，遠(yuǎn)大于A廠的煙點(diǎn)對(duì)應(yīng)值。這是與A廠的芳烴含量及萘系烴含量高分不開(kāi)的。

由表1知，A廠的萘系烴體積含量平均值為0.88%，最大值則為1.87%。由于B廠最小煙點(diǎn)值為26 mm，按照合同規(guī)定，煙點(diǎn)值不小于25 mm時(shí)就不做萘系烴含量的檢測(cè)。而根據(jù)煙點(diǎn)與芳烴含量和萘系烴含量的關(guān)聯(lián)理論推測(cè)，B廠的萘系烴含量應(yīng)該小于A廠的萘系烴含量[22-24]。

2.2.5 熱值 由于A廠的餾分、密度、芳烴含量都大于B廠，其A廠最大凈熱值為43.380 MJ/kg、最小值為43.215 MJ/kg、平均值為43.299 MJ/kg，小于B廠對(duì)應(yīng)的最大值43.491 MJ/kg、最小值43.380 MJ/kg、平均值43.430 MJ/kg。這與產(chǎn)品餾分重、密度值大、芳烴含量高其熱值小的規(guī)律相一致[22-24]。

A廠的凈熱值的極差值為0.165 MJ/kg，大于B廠對(duì)應(yīng)的極差值0.111 MJ/kg，說(shuō)明A廠不同批次間的凈熱值波動(dòng)性較大。這從A廠的餾程、密度值的波動(dòng)及芳烴含量大于B廠的對(duì)應(yīng)值也可得到驗(yàn)證。因?yàn)闊嶂荡笮〔粌H與其密度值緊密相聯(lián)，也與化學(xué)組成緊密相關(guān)；在烴類中，烷烴的質(zhì)量熱值最高，芳烴最低，體積熱值則相反[22-24]。

2.2.6 硫含量與硫醇性硫 A廠的硫含量（質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同）最大值為0.148 0%、最小值為0.025%、平均值為0.075%、極差值0.123%、硫醇性硫的平均值為0.001 0%，大于B廠對(duì)應(yīng)的最大值0.009 2%、最小值0.000 2%、平均值0.002 1%、極差值0.009 0%、硫醇性硫的平均值0.000 2%。B廠的硫與硫醇性硫含量要比A廠的小許多，說(shuō)明B廠的脫硫工藝與效果要好于A廠；硫含量很大比例是存在于餾分的重餾分中[20，25-27]，脫硫時(shí)應(yīng)有針對(duì)性，效果會(huì)更好些。

2.2.7 水分離指數(shù)（加入抗靜電劑）與電導(dǎo)率

（1）A廠的加入抗靜電劑水分離指數(shù)比B廠的高，A廠的平均值為97.4、極差值為3，B廠的平均值為90.8、極差值為17。雖然都符合不大于70的合同要求，但A廠的平均值比B廠的高6.6個(gè)單位。說(shuō)明A廠所攜帶的表面活性物及游離水含量遠(yuǎn)低于B廠。

（2）A廠的平均電導(dǎo)率值為303 ps/m、極差值為217 ps/m，比B廠的平均電導(dǎo)率值256 ps/m、極差值130 ps/m高，說(shuō)明A廠的導(dǎo)電性好于B廠，但A廠的數(shù)值波動(dòng)性較大。

2.3 質(zhì)量對(duì)比、評(píng)價(jià)與影響

因噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)是將燃料中的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為熱能，其推力是借助燃料的熱能轉(zhuǎn)變?yōu)槿細(xì)獾膭?dòng)能產(chǎn)生的，所以A、B兩廠產(chǎn)品質(zhì)量的好壞，直接影響燃料的燃燒性、蒸發(fā)性、流動(dòng)性、安定性、抗腐性、清潔性和潤(rùn)滑性等。

（1）由于B廠熱值高，對(duì)于發(fā)動(dòng)機(jī)燃料的“比消耗”是非常有利的；而A廠的密度值大，可以使體積有限的油箱所載油料能量最大化，能為飛機(jī)提供更長(zhǎng)的續(xù)航與滯空時(shí)間。相對(duì)民航而言，更喜歡采用高密度、高能量容積的產(chǎn)品作為飛機(jī)的油料。

（2）相對(duì)A廠而言，B廠的餾程、運(yùn)動(dòng)黏度及芳烴含量低、煙點(diǎn)高，對(duì)燃料在噴氣發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒時(shí)的蒸發(fā)性、啟動(dòng)性、穩(wěn)定性及燃燒完全度都非常有利。因?yàn)轲ざ扰c其霧化的效果有直接聯(lián)系，蒸發(fā)性影響燃燒的完全度，煙點(diǎn)高，說(shuō)明芳烴含量與萘系烴含量低；90%回收溫度與終餾點(diǎn)溫度低，說(shuō)明B廠的重組分含量少，而芳烴與終餾點(diǎn)值越低，其燃燒完全度就越好，形成的積炭就越小[22-24]。

（3）B廠的密度、餾程、運(yùn)動(dòng)黏度、閃點(diǎn)、冰點(diǎn)及芳烴都低于A廠，有利于燃料在低溫條件下的流動(dòng)[22-24]。因?yàn)槊芏取s程（特別是初餾點(diǎn)和10%回收溫度）、閃點(diǎn)低，說(shuō)明B廠的輕組分含量多于A廠。而輕組分含量多，其黏度小、冰點(diǎn)低，特別是芳烴含量少對(duì)水的溶解度亦低，所以B廠的低溫流動(dòng)性就相對(duì)A廠好。

（4）雖然A、B兩廠的熱安定性、外觀、賽波特顏色、實(shí)際膠質(zhì)及酸值等數(shù)值變化小，都遠(yuǎn)高于或遠(yuǎn)低于合同要求。但A廠的硫與硫醇性硫含量遠(yuǎn)大于B廠的值，芳烴、萘系烴含量也高出B廠。而導(dǎo)致航煤中熱氧化不溶解沉淀物的生成，是燃料中不安定的烴類（萘類與四氫萘類等，其中環(huán)上帶烷基側(cè)鏈的比不帶側(cè)鏈的更不安定）和非烴類（硫、氮、氧化合物等）發(fā)生氧化、熱分解、聚合及縮合反應(yīng)的結(jié)果[22-24]；據(jù)此相比而言，B廠的熱安定性要好于A廠。

（5）含硫化合物中的硫醇硫?qū)︺~、銀部件有腐蝕作用。A、B兩廠的銅片腐蝕均為1a，滿足合同不大于1的要求。但就A廠的硫與硫醇性硫含量遠(yuǎn)高于B廠的值而論，B廠對(duì)部件發(fā)生腐蝕性的可能性要小于A廠。

（6）芳香烴、特別是苯對(duì)水的溶解度最高，因氣溫驟降而析出游離水成冰晶粒而堵塞濾網(wǎng)。B廠的芳烴與顆粒污染物含量都小于A廠的對(duì)應(yīng)值，其清潔性要好于A廠。A廠加劑水分離指數(shù)值高于B廠，表明A廠加劑后的水分離指數(shù)效果好于B廠。

（7）A廠的平均磨痕直徑為0.67 mm，小于B廠的0.78 mm，且A廠的最大值、最小值和極差值都小于B廠的對(duì)應(yīng)值。就數(shù)據(jù)結(jié)果而言，A廠潤(rùn)滑性要好于B廠。這似乎與非加氫工藝精制的潤(rùn)滑性>加氫精制>加氫裂化的理論相反[22-24]。但從相關(guān)數(shù)據(jù)結(jié)果看，B廠的芳烴含量、硫醇性硫含量、特別是硫含量遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于A廠，說(shuō)明B廠的加氫精制與加氫裂化的效果好于A廠，可能正是這個(gè)加氫精制與加氫裂化的效果好于A廠的原因，結(jié)果將B廠航煤中的潤(rùn)滑因子也一起給精制除掉了，而航煤中非烴組分對(duì)潤(rùn)滑性能的影響遠(yuǎn)超過(guò)烴類組成的影響[22-24，29]。

需要指出的是，影響航煤潤(rùn)滑等性能好壞，除了與航煤的烴類組成、非烴組成有關(guān)外，還與航煤中的水分、所加的添加劑及發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造等因素有關(guān)。

3 小結(jié)

由于A、B兩廠采用的加工工藝、加工原料的不同，導(dǎo)致A、B兩廠生產(chǎn)的出口航煤質(zhì)量不同。對(duì)比分析表明：

（1）A、B兩廠在出口航煤組分含量上雖然不同，但加氫精制組分始終占有較大的比例，最大時(shí)為百分之百；A廠不含直餾組分；

（2）A廠的密度值大，B廠的熱值高；

（3）B廠的蒸發(fā)性、啟動(dòng)性、霧化性、燃燒性、穩(wěn)定性、完全性、生成積炭、低溫流動(dòng)性、腐蝕性、安定性等都好于A廠；

（4）A廠的潤(rùn)滑性、導(dǎo)電性和加劑水分離指數(shù)值好于B廠；

（5）除芳烴含量、磨痕直徑外，A廠其他各項(xiàng)的極差值都大于B廠。

以上結(jié)果既符合出口合同的要求，也滿足GB6537標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的技術(shù)指標(biāo)要求。