提高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法技术

本发明专利技术涉及一种提高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法，该方法包括将航空替代燃料与添加剂进行混合，其中所述添加剂包括以下组分：a)甲基环戊烷、二甲基环戊烷和三甲基环戊烷一种或几种；b)甲基环己烷、二甲基环己烷、乙基环己烷和三甲基环己烷中的一种或几种；c)四氢萘和/或十氢萘。通过本发明专利技术的方法可以实现喷气燃料在满足热氧化安定性要求的同时不降低流动性、燃烧性、兼容性、润滑性等性能。润滑性等性能。

【技术实现步骤摘要】
提高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法


[0001]本专利技术涉及替代能源、航空技术交叉领域，具体涉及基于高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法。

技术介绍

[0002]航空燃料热氧化安定性和热沉是高速航空领域关键技术，高速飞行导致喷气燃料从油箱到发动机喷嘴进入燃烧室之前油温升高，其经历蒸发、氧化、热分解、聚合等系列复杂物理化学变化，从而导致生成不溶性沉积物，其已成为高超音速飞行系统，并是影响亚音速、超音速飞行安全的关键指标。燃料物质组成及其分子结构是燃料热氧化安定性的重要影响因素，随着更快、更安全，更环保航空运输需求，航空替代燃料得到了快速发展。但非石油基航空替代燃料组分与石油基航空燃料在燃料组分与分子结构上有显著差异，因此调和具有特定安定性和热沉要求的航空替代燃料是适用高速航空与绿色航空的关键。
[0003]燃料的组成及其分子结构是其安定性的重要影响因素，美国为满足飞机对燃料安定性的要求，不断对燃料进行深度精制，但特殊的精制工艺使燃料需要较高的经济和人力的成本，从而转入开发复合添加剂。通过对喷气燃料沉积物形成机理进行了深入研究，提出了降低沉积物的系统性方案，研制出了降低沉积物的新型喷气燃料添加剂，并投入了实际应用，但至今未公开其添加剂成分。俄罗斯对于提高热安定性的添加剂种类和高吸热碳氢燃料也进行了大量的研究。目前国际总体趋势是发展多功能添加剂，通过其联合协同作用，提高燃料的安定性和热沉。
[0004]由于喷气燃料在满足安定性要求的同时还需要具有流动性、燃烧性、兼容性、润滑性等众多性能，这些性能的限制在一定程度上限制了添加剂的组分范围和性质发挥。
[0005]由于高速航空与绿色航空的发展，航空替代燃料逐步开始承担替代石油基航油的角色。对于高热氧化安定性能的喷气燃料，由于石油基喷气燃料组成受限于其原油组成与炼制工艺，而航空替代燃料由于原料与工艺的多样性，航空燃料馏份具有显著的多样性和独特性质，这为调和高热安定性航空燃料奠定了基础。
[0006]但是，发展高热氧化安定性航空替代燃料掺混技术存在如下难点。一、航空替代燃料主要工艺(费托，油脂加氢，水热催化加氢，纤维素水热聚合加氢)主要含有直链烷烃与支链烷烃，比石油基航空燃料性质易引起沉积，因缺乏供氢能力和吸纳自由基的环烃结构组分；二、航空燃料需要同时具有热氧化安定性和热裂解安定性，而航空燃料中在这两种性能的表现却具有相互矛盾，这就要求在使用中扬长避短。

技术实现思路

[0007]本专利技术所要解决的技术问题之一是提供一种基于高热氧化安定性的航空替代燃料的调和方法，从而实现喷气燃料在满足热氧化安定性要求的同时不降低流动性、燃烧性、兼容性、润滑性等性能。
[0008]首先，本方明提供一种提高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法，其包括将航
空替代燃料与添加剂进行混合，其中所述添加剂包括以下组分：
[0009]a)甲基环戊烷、二甲基环戊烷和三甲基环戊烷一种或几种；
[0010]b)甲基环己烷、二甲基环己烷、乙基环己烷和三甲基环己烷中的一种或几种；
[0011]c)四氢萘和/或十氢萘。
[0012]根据本专利技术的一些实施方式，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分a)选自甲基环戊烷0.5
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2％、二甲基环戊烷0.5
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2％，三甲基环戊烷0.5
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2％中的一种或几种。
[0013]根据本专利技术的一些实施方式，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分b)选自甲基环己烷1
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3％、二甲基环己烷1
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10％、乙基环己烷1
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10％、三甲基环己烷25
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55％中的一种或几种。
[0014]根据本专利技术的一些实施方式，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分c)选自四氢萘0.5
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3％和/或十氢萘0.5
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5％。
[0015]根据本专利技术的一些实施方式，所述添加剂还包括清净分散剂和/或结焦抑制剂。优选地，所述清净分散剂选自聚异丁烯苯酚和或烷基酚树脂中的一种或几种。根据本专利技术的一些实施方式，所述清净分散剂的添加量为0.01
‑
0.05％。根据本专利技术的一些实施方式，所述结焦抑制剂选自二甲基二硫和/或磷酸三辛酯。根据本专利技术的一些实施方式，所述结焦抑制剂的添加量为0.002％
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0.02％。
[0016]本申请中，所述航空替代燃料选自费托工艺喷气燃料、加氢工艺喷气工艺燃料、水热油脂加氢工艺喷气燃料或纤维素水热
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缩合
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加氢燃料。
[0017]根据本专利技术的一些实施方式，费托(FT)工艺喷气燃料原料来源具有多元性，例如煤或天然气或生物质。根据本专利技术的一些优选实施方式，费托工艺喷气燃料包括99％以上链烷烃。根据一些实施例，费托航空燃料主要组分为链烷烃≥99.5％，其碳数分布成正态。
[0018]根据本专利技术的一些实施方式，加氢工艺喷气燃料原料来源可以是微藻(例如微拟球藻，小球藻，金藻，珊藻等)或废弃油脂。水热油脂加氢工艺喷气燃料的原料可以为微藻(微拟球藻，小球藻，金藻，珊藻等)。油脂类航油主要组分为链烷烃，含少量环烷烃。餐饮废油、棕榈油、大豆油、菜籽油其碳数分布集中于C15
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C18，椰子油碳数分布集中于C11～C14；微藻类，其中微拟球藻碳数分布集中于C12～C16，珊藻碳数分布集中于C15
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C18，小球藻碳数分布集中于C14
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C18。
[0019]根据本专利技术的一些优选实施方式，加氢工艺喷气工艺燃料来源为油脂，且包括95％
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97％链烷烃和1％
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3％环烷烃。根据本专利技术的一些优选实施方式，加氢工艺喷气工艺燃料来源为微藻，且包括68％
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82％链烷烃、3％
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12％环烷烃和7％
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18％芳香烃。
[0020]纤维素水热
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缩合
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加氢燃料的原料可以为秸秆类。纤维素航空燃料组分含有链烷烃和环烷烃。根据一些实施例，纤维素水热
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缩合
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加氢燃料包括52％
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60％链烷烃、26％
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33％环烷烃以及3.0％
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6.5％萘系。
[0021]本专利技术还提供了一种用于航空燃料的添加剂，其包括以下组分：
[0022]a)甲基环戊烷、二甲基环戊烷和三甲基环戊烷一种或几种；
[0023]b)甲基环己烷、二甲基环己烷、乙基环己烷和三甲基环己烷一种或几种；
[0024]c)四氢萘和/或十氢萘；
[0025]根据本专利技术的一些优选实施方式，所述添加剂还包括清净分散剂和/或结焦抑制剂。
[0026]优选地，所述清净分散剂选自聚异丁烯苯酚和或烷基酚树脂中的一种或几种，所述结焦抑制剂选自二甲本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种提高热氧化安定性的航空替代燃料调和方法，包括将航空替代燃料与添加剂进行混合，其中所述添加剂包括以下组分：a)甲基环戊烷、二甲基环戊烷和三甲基环戊烷一种或几种；b)甲基环己烷、二甲基环己烷、乙基环己烷和三甲基环己烷中的一种或几种；c)四氢萘和/或十氢萘。2.根据权利要求1所述的航空替代燃料调和方法，其特征在于，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分a)选自甲基环戊烷0.5
‑
2％、二甲基环戊烷0.5
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2％，三甲基环戊烷0.5
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2％中的一种或几种。3.根据权利要求1所述的航空替代燃料调和方法，其特征在于，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分b)选自甲基环己烷1
‑
3％、二甲基环己烷1
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10％、乙基环己烷1
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10％、三甲基环己烷25
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55％中的一种或几种。4.根据权利要求1所述的航空替代燃料调和方法，其特征在于，基于航空替代燃料与添加剂的总重量，组分c)选自四氢萘0.5
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3％和/或十氢萘0.5
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5％。5.根据权利要求1
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4任一项所述的航空替代燃料调和方法，其特征在于，所述添加剂还包括清净分散剂和/或结焦抑制剂，优选地，所述清净分散剂选自聚异丁烯苯酚和或烷基酚树脂中的一种或几种，优选其添加量为0.01
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0.05％；所述结焦抑制剂选自二甲基二硫和/或磷酸三辛酯，优选其添加量为0.002％
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【专利技术属性】
技术研发人员：杨晓奕，周凯琳，杨婷，
申请(专利权)人：北京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：