航空燃料电化学精制工艺技术研究.pdfVIP

2000年 11月 全国腐蚀电化学进展与应用学术研讨会论文集 航 空 燃 料 电化 学 精 制 工 艺 技 术 刘慧丛 朱岳麟 熊常健 周 健 (北京航空航天大学:材料科学与工程系、材料物理化学研究中心，邮编100083) 摘要: 本文概述了航空燃料电化学精制工艺技术的研究现状与应用前景。该工艺方法 是采用强碱中和航空燃料中的环烷酸等酸性物质，使其溶解于水相，然后用高压电场的水微 粒极化和电迁移方法，将 “油一水”两相快速分离，达到航空燃料精制之目的。该工艺由于 具有许多独特的优点，在我国和世界航空燃料精制工业中得到了广泛的应用。目前，由于环 境保护日益加强，该工艺技术正面临着进一步的改进和提高，具有环保意义的航空燃料电化 学精制工艺技术具有更好的工业应用前景。 关键词:电化学精制、航空燃料、腐蚀 1.喷气燃料中的腐蚀性物质 二次世界大战后，随着涡喷式发动机飞机的快速发展，喷气燃料的用量迅猛增多，目 前己占航空燃料用量的90-95%111.然而，由航空燃料引起的飞行事故也明显增多。 美国在1965年、1969年间，共发生了184次一级飞行事故和2452次一般事故，其中与 航空燃料质量有关系的约占360/a121.70-80年代，美国33%的二级飞行事故中，喷气发动机 的故障有一半是由于燃料的腐蚀性等污染物造成的1[31.90年代，美国每年50多起一级飞行 事故中，与燃料有关的仍占10%左右4(1e我国与燃料相关的事故为10-20%151。 我国从1956年开始，先后研制出RP-1型至RP-8型等八种不同用途的航空燃料。80年 代以来，我国先后大规模开发胜利、辽河、中原、新疆等油田，这些油田原油中的腐蚀性硫 化物和环烷酸含量都很高161.93年以后，我国每年从中东等地进口2000-5000多万吨原油， 中东原油的特点就是腐蚀性硫和金属的含量很高C71。原油中的腐蚀性硫化物与环烷酸等，不 仅对石油炼制设备造成一系列的腐蚀与破坏，甚至重大的灾难性事故181。更为严重的是，炼 制高硫、高酸值原油，将直接影响航空燃料的产品质量191 航空燃料中的腐蚀性有害物质主要有以下几类:a腐蚀性硫化物 (如有机硫醇 RSH、元 素硫S,硫化氢H2S);b.石油酸 (主要是环烷酸RCOOH);c.金属有机化合物 (如钒、 刘慧丛等:航空燃料电化学精制工艺技术 镍、钻、铝、钙、钠等化合物);d固体微粒 (u，级Si仇、机械杂质);e.水俘L化水、 油溶性水);f.微生物 (主要是硫酸还原菌)等。 航空燃料中腐蚀性有害物质的增加，对飞机的供油系统 (输油泵、阀、密封件、斜盘 等)和发动机的燃烧系统 (燃烧喷嘴、涡轮叶片、导向叶片、火焰筒等)造成很大的腐蚀、 破坏和断裂，极大的威胁着飞行安全:’。〕。因此，运用各种精制方法，除去航空燃料中ppm 级的腐蚀性物质，提高其产品质量，这是一条具有根本意义的工业技术途径。 2.喷气燃料电化学精制工艺技术 目前 国内外航空燃料的精制方法主要有:加氢精制、电化学精制、溶剂抽提萃取、分 子筛吸附、催化氧化法、光及等离子体脱硫、纤维一液膜分离、生物催化脱硫等工艺技术。 其中，电化学精制在世界占有一定的工业应用比例，我国约为70%的生产量。 2.1航空汽油碱精制工艺技术 航空燃料电化学精制工艺技术是在燃料碱精制和酸碱精制工艺基础上发展起来的。 30年代，德国人首先用氢氧化钠水溶液去中和航空汽油中的有机酸性物质，如低分子 量的环烷酸RCOOH，低分子量的硫醉RSH，苯酚等，将它们生成水溶性的环烷酸钠盐、硫 醇钠、苯酚钠等，再经过自然沉降进行油一水相分离，达到航空燃料精制或脱酸之目的。主 要反应式有: R,COOH + NaOH -~一一卜 R,000Na +H2O + Q, RSH + NaOH - 一一卜 RSNa + H2O + Q2 R20H +NaOH 卜 凡ONa + H2O + 电 H2S + NaOH - NaHS + H2O + Q4 其中，R,为环烷基，R2为苯环，Q,.:、3.;为反应热。 碱精制是最经典的肮空熊料精制方法，主要用于航空汽油精制。这种方法能将航空汽油