3#喷气燃料冰点分析现象解析

3#喷气燃料冰点分析现象解析

李桂敏

抚顺石化公司石油三厂，辽宁 抚顺 113001

摘要:中国石油抚顺石化公司是生产3#喷气燃料的定点单位，其组分为液蜡副产品拔头油和抽余油按一定比例调和而成。冰点是3#喷气燃料的一项重要的指标，航空燃料的冰点是保证燃料中不出现固态烃类结晶的最低温度，若在飞机飞行过程中燃料系统中存在此类晶体,将会阻碍燃料通过飞机过滤器，由于飞机油箱中燃料温度随着飞行期间发生变化,温度降低幅度取决于飞行速度、高度和飞行持续时间.所以燃料的冰点必须要低于油箱的最低操作温度才可以。本文对3#喷气燃料冰点试验中出现的碎片及云雾状等现象进行解析，经分析论证解决生产问题。

关键词: 3#喷气燃料 冰点 结晶 碎片 云雾状

1、定义

冰点：在规定的条件下,航空燃料经过冷却形成固态烃类结晶,然后使燃料升温,当烃类结晶消失时的最低温度即为航空燃料的冰点 。

2、 仪器

2.1 双璧玻璃试管:一个双壁没有镀银的容器,类似于杜瓦瓶,在内外管之间的空间充满干燥的常压氮气或空气。管口用装有温度计和防潮管(或压帽)的塞子塞住,搅拌器通过此防潮管。

2.2 防潮管:以防止湿气凝结。

2.3 搅拌器:直径为1. 6 mm的黄铜棒,下端弯成平滑的三圈螺旋状。

2.4 真空保温瓶:不镀银的真空保温瓶,最小尺寸应能够盛放足够量的冷却剂,以使双壁玻璃试管浸人到规定的深度。

2.5 温度计:全浸式,温度范围-80℃~+20℃。符合GB/T514中 GB-38号温度计的规格要求。

2.6 压帽:在低温试验时,为防止湿气凝结,可以安装压帽.压幅紧密地插入软木塞内,用脱脂棉填充黄铜管和搅拌器之间的空间 。

3 、试验步骤

3. 1 量取25 mL士1mL 试样倒入清洁、干燥的双壁玻璃试管中。用带有搅拌器、温度计和防潮管(或压帽)的软木塞紧紧塞紧双壁玻璃试管,调节温度计位置,使感温泡不要触壁,并位于双璧玻璃试管的中心,温度计的感温泡距离双壁玻璃试管底部10 mm~15 mm。

注1 : 在试验过程中,会出现双璧玻璃试管中的试样浸在冷却剂中形成的气泡干扰观测以及试样的结晶会以各种各样的形式出现而难以辨认的情况。

注2:本试验要求实验室里光线明亮。有些结晶很模糊,光线不充足时,很难观察到 。

3.2 夹紧双璧玻璃试管,使其尽可能深的浸入盛有冷却剂的真空保温瓶内。试样液面应在冷却剂液面下约15 mm~20 mm处。 除非采用机械制冷来冷却,否则,在整个试验期间都需要不断添加干冰,以保持真空保温瓶中冷却剂的液面高度 。

3.3 除观察时,整个试验期间要连续不断地搅拌试样,以1(次/s) ~1. 5(次/s)的速度上下移动搅拌器,并要注意搅拌器的铜圈向下时不要触及双璧玻璃试管底部,向上时要保持在试样液面之下。在进行某些步骤的操作时,允许瞬间停止搅拌(见注1) ,不断观察试样,以便发现烃类结晶。由于有水存在的缘故,当温度降至接近-10 ℃时,会出现云状物,继续降温时云状物不增加,可以不必考虑此类云状物。当试样中开始出现肉跟所能看见的晶体时,记录烃类结晶出现的温度。从冷却剂中移走双璧玻璃试管, 允许试样在室温下继续升温,同时仍以 1 (次/s) ~1. 5 (次/s)的速度进行搅拌,继续观察试样,直到烃类结晶消失,记录烃类晶体完全消失时的温度 。

注1 : 因为冷却剂释放的气体可能有碍视线,双璧玻璃试管可以从冷却剂中移出以便于观察。双壁玻璃试管移出的时间不超过10 s,如果结晶已经形成,记录这个温度。允许试样在室温下搅拌升温,温度应升至比晶体消失温度高至少5℃,然后将此试样重新浸人冷却剂中冷却。在略高于此记录的温度时移出试样,观察结晶点。

注2:建议将结晶出现温度与结晶消失温度相比较。结晶出现的温度应低于结晶消失的温度。 否则,说明结晶没有被正确观察识别,这两个温度之差一般不大于6℃。

4、讨论

现在我们冰点分析采用的是航空燃料冰点测定法GB/T2430-2008规定的分析方法.由于我厂航煤工艺是分子筛车间经过脱蜡后的抽余油和拔头油按一定比例进行调和而成，由于正构烃含量少，所以冰点很低，一般小于-70℃。

近几年，我公司工艺和原料变化很大，在做冰点时出现了很多现象，下面针对分析过程中遇到的现象进行分析论证.

现象一：当温度降到-10℃时有结晶析出。这是由于有水存在的缘故,当温度降至接近-10 ℃时,会出现云状物,继续降温时云状物不增加,可以不必考虑此类云状物。这也是国标方法中提到的,我们建议冰点试管装入试样后应尽量减少湿气的带入。样品在分析前应保存在室温下密封容器中,远离热源。

现象二：分析中发现油在低温状态下有云雾状形成，针对这一现象，我们曾经和北京石科院标准起草人员探讨。由于目前工艺下生产的航煤出现的烃类结晶颗粒太小，肉眼看去就是云雾状，应该把云雾状出现算作结晶析出，这一现象不同于我们看到的明显的针状等烃类结晶，而且这种云雾状结晶析出其他公司也出现过一些。曾在中国航油举办的航煤比对活动中，石科院收到的中国航油上海油品应用研究中心提供的油样出现的也是云雾状，研究人员从最近反馈回来的多家化验室的分析结果来看，一些单位也将云雾状当做了烃类结晶而报出了冰点分析结果，所以云雾状消失的温度应该算该油品的冰点。

现象三：在油品回温的过程中有碎片出现，针对这一现象我们在化验室做了比对实验.同一样品装入两个试管,一个按正常方法装完油以后迅速地塞上带有搅拌器、温度计和防潮管(或压帽)的软木塞。另一个在装完样品后及时向试管中通入高纯氮气赶走上部的空气,赶走空气后迅速地塞上带有搅拌器、温度计和防潮管(或压帽)的软木塞。赶走空气的目的是防止空气中的水蒸气对分析结果的影响。两个试管一个是通氮气的,一个是没有通氮气的,在整个降温过程中我们一直观察当温度降到-65℃也没有出现结晶,也没有看到任何物质.我们从冷浴中拿出冰点试管进行回温观察,试验结果是通入氮气的样品回温到零度没有发现任何物质。而没有通入氮气的样品在-45℃时从试样顶部开始出现碎片,随着搅拌器的搅拌传到试管各处。当温度回到-5℃左右碎片才消失。

通过多次对比试验我们总结碎片是空气中的凝结水造成的,并不是油品质量的问题。因为我们厂的油冰点特别低在-86℃左右,外浴温度需要降的更低,由于现用的冰点试管软木塞上都没有防潮管或压帽,随着搅拌器的搅拌外部的空气被带入试管中,在低温的条件下空气中水蒸气凝结到试管壁、温度计和搅拌棒上。在回温的过程中外部的空气随着搅拌器的搅拌进入试管中，把凝结到试管壁、温度计和搅拌棒上水蒸气慢慢溶化进入油品中形成像头皮屑的碎片。

5、结论

1、3#喷气燃料在做冰点时，当温度降至接近-10 ℃时,会出现云状物,继续降温时云状物不增加, 这是由于有水存在的缘故,可以不必考虑此类云状物。

2、3#喷气燃料在做冰点时，在降温过程中形成云雾状时应该把它当做烃类的结晶, 云雾状消失的温度应该算该油品的冰点。

3、3#喷气燃料在做冰点时在回温过程中产生的碎片是空气中水蒸气凝结进入油品中造成的，不能算做该油品的冰点。

参考文献

航空燃料冰点测定法 GB/T2430-2008