一种吸热型航空燃料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种吸热型航空燃料，其闪点大于60℃，燃料净热值大于43.0MJ/kg，750℃热沉不小于3.4MJ/kg，热安定性为在355℃下300min通过JFTOT测试；所述航空燃料的组成为链烷烃不低于30wt％，环烷烃不低于50wt％，芳烃含量小于5wt％且溴值为0，硫的含量小于1ppm。本发明专利技术的吸热型航空燃料同时具有高热安定性、高热值、低挥发性、高热沉和较好抗结焦性能的特点。加入复合添加剂后可以进一步提高航空燃料的性能，特别是燃料高温下的抗结焦性能明显提高。

【技术实现步骤摘要】
一种吸热型航空燃料及其制备方法
本专利技术属于化学
，具体涉及一种吸热型航空航天燃料及其制备方法。
技术介绍
随着航空业的快速发展，对航空燃料的质量要求也在不断提升。传统的喷气燃料中含有大量的芳烃、烯烃等不饱和组分，且存在少量的含硫、氮等杂质，严重影响燃料的高温热安定性；同时现有航空燃料的馏程宽，闪点低、体积热值低，换热性能差，高温结焦严重，难以满足新一代飞机发动机和航天发动机的使用需求，亟需开发一种高热安定性、高热值、低挥发性、高换热性能的吸热型(低热沉)的航空燃料。专利CN102504894公开了一种喷气燃料高热安定添加剂，可使3号喷气燃料的热安定性在原有基础上提高55℃以上，但燃料本身组成没有改变，燃料中组杂质含量高，吸热能力低(热沉低)，闪点低，高温下裂解结焦严重。专利CN10172445公开了一种提高喷气燃料裂解和安定性的方法，其采用催化剂涂覆于换热管路内壁表面，在喷气燃料中加入适量的供氢剂；该方法在有效提高喷气燃料裂解速率、提高燃料热沉的同时，改善燃料高热安定性，延长催化剂使用寿命，但燃料改进较少，闪点低，燃料裂解结焦严重，因而燃料热沉提高幅度较小。专利CN103194281采用全合成的煤基费托燃料和挂式四氢双环戊二烯复配并加入添加剂合成高热安定性的航空燃料，其中煤基费托燃料选取160-270℃之间的馏分，挂式四氢双环戊二烯的纯度为>97wt％，煤基费托燃料与挂式四氢双环戊二烯体积比为0.88/0.12～0.185/0.815；该航空燃料的热安定性比3号喷气燃料好，但燃料吸热能力(热沉)相对较低。本领域面临的困难是燃料的热沉值和抗结焦性能不能兼得，当热沉值高时燃料容易结焦；当抗结焦性能较好时燃料的热沉值较低。对现有喷气燃料做进一步的处理得到高性能的航空燃料是一种最经济的方法，目前国内外尚未有相应的报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是从现有原料喷气燃料出发制备一种具有高热安定性、高热值、低挥发性、高热沉且高温下不结焦或很少结焦的吸热型航空燃料及其制备方法。本专利技术得到的航空航天燃料能满足高性能发动机和清洁燃料的需求。本专利技术从现有3号喷气燃料出发，经过深度精制和饱和处理，脱除喷气燃料中的不饱和烃和杂质，并经过精密分离调控燃料组分馏程，可以得到一种高热安定性、高热值、低挥发性、热沉值更高(高换热性能)且高温下结焦较少的吸热型航空燃料，且与发动机结构、输送系统等材料的相容性好。在此基础上添加新型复合添加剂，使航空燃料的性能进一步提高。本专利技术第一方面公开了一种吸热型航空燃料，其闪点大于60℃，燃料净热值大于43.0MJ/kg，750℃热沉不小于3.4MJ/kg，热安定性为在355℃下300min通过JFTOT测试；所述航空燃料的组成为链烷烃不低于30wt％，环烷烃不低于50wt％，芳烃含量小于5wt％且溴值为0，硫的含量小于1ppm。热沉表征燃料在换热过程中燃料吸热能力大小；JFTOT测试是一种测试液体燃料热氧化安定性的方法，流程和方法可参照ASTMD3241标准。优选地，所述航空燃料内还含有复合添加剂，所述复合添加剂的含量占所述航空燃料的质量比为40-3200ppm。优选地，所述复合添加剂包括抗氧剂、金属减活剂、抗磨剂、抗静电剂、清洁分散剂、冰点抑制剂和结焦抑制剂。优选地，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚，其含量占所述航空燃料的质量比为20-30ppm；所述金属减活剂为T551或TH561，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述抗磨剂为T1602，其含量占所述航空燃料的质量比为0-30ppm；所述抗静电剂为T1502，其含量占所述航空燃料的质量比0-2ppm；所述清洁分散剂为T154，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述冰点抑制剂为乙二醇二甲醚，其含量占所述航空燃料的质量比0-2wt‰；所述结焦抑制剂为硫化物、磷化物之一或其混合物，其含量占所述航空燃料的质量比为20ppm-200ppm；所述硫化物为二硫烃类化合物，如二甲基二硫等；所述磷化物为磷酸酯类化合物，如磷酸三辛酯等。以上助剂未指明分子式的皆为商品名牌号，其产品性能和技术指标可从索要，市场上可以买到。本专利技术第二方面公开了所述的航空燃料的制备方法，包括如下步骤：(1)将原料在一定条件下加氢反应，使反应后的物质达到芳烃含量在5wt％以下，且溴值为0，硫的含量小于1ppm；原料3号喷气燃料经过加氢反应将芳烃转换为环烷烃，降低了燃料中的不饱和的烯烃和芳烃含量，同时能够脱除原料喷气燃料中的硫和氮杂质；(2)将步骤(1)得到的产物精馏分离，收集170℃-280℃之间的馏分，即得到所述的航空燃料。优选地，还包括向170℃-280℃之间的馏分加入复合添加剂的步骤。优选地，步骤(1)所述的原料为3号喷气燃料，所述的加氢反应的条件为：氢分压大于6MPa、氢气与液态原料的体积比为400-600、空速小于0.7h-1、温度280-320℃。优选地，步骤(2)的精馏分离为减压精馏，负压为-90～-100kPa，优选为-94.6±1kPa。通过馏分切割，控制所述航空燃料馏程温度初馏点大于等于170℃，且10wt％馏程≥192℃，20wt％馏程≥200℃。优选地，所述复合添加剂包括抗氧剂、金属减活剂、抗磨剂、抗静电剂、清洁分散剂、冰点抑制剂和结焦抑制剂。优选地，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚，其含量占所述航空燃料的质量比为20-30ppm；所述金属减活剂为T551或TH561，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述抗磨剂为T1602，其含量占所述航空燃料的质量比为0-30ppm；所述抗静电剂为T1502，其含量占所述航空燃料的质量比0-2ppm；所述清洁分散剂为T154，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述冰点抑制剂为乙二醇二甲醚，其含量占所述航空燃料的质量比0-2wt‰；所述结焦抑制剂为硫化物、磷化物之一或其混合物，其含量占所述航空燃料的质量比为20ppm-200ppm；所述硫化物为二硫烃类化合物，如二甲基二硫等；所述磷化物为磷酸酯类化合物，如磷酸三辛酯等。本专利技术的有益效果：1、本专利技术经过原料3号喷气燃料加氢反应和精馏分离得到的航空航天燃料，其闪点大于60℃，燃料净热值大于43.4MJ/kg，750℃热沉不小于3.4MJ/kg，热安定性为在355℃下300min通过JFTOT测试；所述航空燃料的组成为链烷烃不低于30wt％，环烷烃不低于50wt％，芳烃含量小于5wt％且溴值为0，硫的含量小于1ppm；同时具有高热安定性、高热值、低挥发性、高热沉和较好抗结焦性能的特点；燃料燃烧后无有害气体排放，是一种清洁燃料，满足国内外日益严格的环境法规的要求。明显优于3号喷气燃料。2、本专利技术的吸热型航空燃料加入复合添加剂后可以进一步提高航空燃料的热安定性、热沉值，特别是燃料高温下的抗结焦性能。复合添加剂中结焦抑制剂为本专利技术首次加入到吸热型航空燃料中，结焦抑制剂可以有效抑制航空燃料的高温结焦。3、本专利技术从现有3号喷气燃料出发，经过深度精制和饱和处理，脱除喷气燃料中的不饱和烃和杂质，并经过简单的精密分离调控燃料组分馏程，可以得到一种同时具有高热安定性、高热值、低挥发性、热沉值更高(高换热性能)且高温下结焦较少本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种吸热型航空燃料，其特征在于，其闪点大于60℃，燃料净热值大于43.0MJ/kg，750℃热沉不小于3.4MJ/kg，热安定性为在355℃下300min通过JFTOT测试；所述航空燃料的组成为链烷烃不低于30wt％，环烷烃不低于50wt％，芳烃含量小于5wt％且溴值为0，硫的含量小于1ppm。

【技术特征摘要】
1.一种吸热型航空燃料，其特征在于，其闪点大于60℃，燃料净热值大于43.0MJ/kg，750℃热沉不小于3.4MJ/kg，热安定性为在355℃下300min通过JFTOT测试；所述航空燃料的组成为链烷烃不低于30wt％，环烷烃不低于50wt％，芳烃含量小于5wt％且溴值为0，硫的含量小于1ppm。2.根据权利要求1所述的航空燃料，其特征在于，所述航空燃料内还含有复合添加剂，所述复合添加剂的含量占所述航空燃料的质量比为40-3200ppm。3.根据权利要求2所述的航空燃料，其特征在于，所述复合添加剂包括抗氧剂、金属减活剂、抗磨剂、抗静电剂、清洁分散剂、冰点抑制剂和结焦抑制剂。4.根据权利要求3所述的航空燃料，其特征在于，所述抗氧剂为2,6-二叔丁基对甲酚，其含量占所述航空燃料的质量比为20-30ppm；所述金属减活剂为T551或TH561，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述抗磨剂为T1602，其含量占所述航空燃料的质量比为0-30ppm；所述抗静电剂为T1502，其含量占所述航空燃料的质量比0-2ppm；所述清洁分散剂为T154，其含量占所述航空燃料的质量比0-500ppm；所述冰点抑制剂为乙二醇二甲醚，其含量占所述航空燃料的质量比0-2wt‰；所述结焦抑制剂为硫化物、磷化物之一或其混合物，其含量占所述航空燃料的质量比为20ppm-200ppm；所述硫化物为二硫烃类化合物；所述磷化物为磷酸酯类化合物。5.一种根据权利要求1所述的航空燃料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：(1)将原料在一定条件下加氢反应，使反应后的物质达到芳烃含量在5wt％以下，且溴值为0，硫的...

【专利技术属性】
技术研发人员：张香文，王庆法，刘国柱，刘林林，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津,12