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1、第四章 喷气燃料添加剂我国喷气燃料使用的添加剂添加添加剂剂牌号牌号加入量，加入量，g.g-1备备注注防冰防冰剂剂T13010.15%0.20%冬季冬季选选用用抗静抗静电剂电剂T15051.0国内用油必加国内用油必加润润滑滑剂剂T3052025选选用用防腐防腐蚀剂蚀剂T3061520选选用用抗抗烧蚀剂烧蚀剂33号号0.09%0.11%国内用油必加国内用油必加抗氧化抗氧化剂剂T50130选选用，加用，加氢产氢产品必加，品必加，以防以防对对橡胶件的橡胶件的浸浸蚀蚀金属金属钝钝化化剂剂T12016选选用用耐耐热热安定性安定性剂剂69266选选用用防冰剂防冰剂 防冰剂是指加入到发动机燃料中能防止燃料出现
2、冰粒，保证发动机燃料供应系统正常供油的添加剂。主要是解决航空喷气燃料的结冰问题。 防冰剂防冰剂 溶解于喷气燃料中的微量水是造成低温下产生冰霜的溶解于喷气燃料中的微量水是造成低温下产生冰霜的主要原因。喷气燃料中的溶解水是微量的，一般在百主要原因。喷气燃料中的溶解水是微量的，一般在百万分之几十的范围内变化。燃料过冷或水过饱和，可万分之几十的范围内变化。燃料过冷或水过饱和，可使燃料中的溶解水析出形成乳化水，使燃料混浊，或使燃料中的溶解水析出形成乳化水，使燃料混浊，或者积累成游离水沉于容器的底部，当温度下降至者积累成游离水沉于容器的底部，当温度下降至00以以下时，会在燃料中产生不同形状的结晶冰下时，会
3、在燃料中产生不同形状的结晶冰( (一般呈粒、一般呈粒、片，或絮状悬于燃料中片，或絮状悬于燃料中) )。 喷气燃料的含水量大小，除与喷气燃料本身的烃类化喷气燃料的含水量大小，除与喷气燃料本身的烃类化学组成有关外，主要还与外界的大气温度和相对湿度学组成有关外，主要还与外界的大气温度和相对湿度有关，一般地说喷气燃料中烃的分子量越小、芳烃含有关，一般地说喷气燃料中烃的分子量越小、芳烃含量越高和外界温度越高、湿度越大时，喷气燃料的吸量越高和外界温度越高、湿度越大时，喷气燃料的吸水量就越大。反之，吸水量就越小。水量就越大。反之，吸水量就越小。 防冰剂防冰剂 防冰剂的作用是使水的冰点下降、溶解以及防止结晶增
4、大。作为喷气燃料防冰剂的物质要既能溶于水又能溶于燃料，而与水不同比例的溶液冰点要低，此外，要求低温油溶性好、易于燃烧、沸点应与燃料馏分近似，并在加入燃料后对燃料的理化指标和使用性能无有害影响。 防冰剂防冰剂 美菲利普公司专利并由联合碳化物公司和杜邦化学公司分别以UCAR燃料添加剂500和喷气燃料添加剂PFA55MB的商品名供应使用，其组分为由乙二醇甲基醚97.4100，丙三醇26调合而成。 防冰剂防冰剂 苏联由于地处寒区，喷气燃料防冰的问题比较突出，于1956年就开始正式使用了喷气燃料防冰添加剂乙二醇乙醚，简称“”液，在燃料中的加入量一般在0.2%0.3%(重)。 防冰剂防冰剂 表面活性剂表面
5、活性剂( (山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯山梨醇油酸酯、烷基酚聚氧乙烯基醚基醚) )、脂肪胺类、脂肪胺类(C10(C1018R(NH)RCOOH18R(NH)RCOOH的脂族的脂族胺类胺类) )、脂肪醇、脂肪醇( (脂族乙二醇，脂肪二羟基醇脂族乙二醇，脂肪二羟基醇) )、脂肪酸、脂肪酸(C12(C122222的脂肪酸的脂肪酸) )、硼酸酯、硼酸酯目前国内外通常采用醇醚类化合物做为喷气燃目前国内外通常采用醇醚类化合物做为喷气燃料防冰添加剂，如：乙二醇乙醚；二乙二醇乙料防冰添加剂，如：乙二醇乙醚；二乙二醇乙醚、乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、异丙醇、乙醚、乙二醇甲醚、二乙二醇甲醚、异丙醇、乙二醇、三甘醇等
6、。带有羟基的化合物，溶冰能二醇、三甘醇等。带有羟基的化合物，溶冰能力较强。力较强。 防冰剂防冰剂 除了向喷气燃料中加防冰剂的化学方法以外，还可采用冷冻法：在冬季将喷气燃料置于露天罐中预冷冻，静止时间在24h以上，而使低温下燃料中正烷烃或水分的结晶粒子沉降下去，而不致装入飞机油箱。但据试验，即或静止24h后一般煤油型喷气燃料中的3m以下的结晶粒子也不易沉降下去。 汽油也需要防冰汽油的结冰现象不是汽油中溶解悬浮水分在低汽油的结冰现象不是汽油中溶解悬浮水分在低温下凝固的现象，而是有汽化器和节流喷嘴的温下凝固的现象，而是有汽化器和节流喷嘴的汽缸内部的结冰现象。冰产生的原因是汽油汽汽缸内部的结冰现象。冰
7、产生的原因是汽油汽化使其温度降低，使空气中的水蒸汽凝固成冰。化使其温度降低，使空气中的水蒸汽凝固成冰。它只产生于寒冷潮湿的环境下，如环境温度它只产生于寒冷潮湿的环境下，如环境温度5 51212，相对湿度，相对湿度8080以上。而温度更低时，以上。而温度更低时，空气中则没有足够的水分可以结成冰。适合控空气中则没有足够的水分可以结成冰。适合控制结冰的添加剂有：溶于水的多元醇。表面活制结冰的添加剂有：溶于水的多元醇。表面活性剂对防冰的作用机理与缓蚀剂相似，主要是性剂对防冰的作用机理与缓蚀剂相似，主要是防止水到达金属表面，阻碍冰粒粘附于汽化器防止水到达金属表面，阻碍冰粒粘附于汽化器和周围部位。和周围部
8、位。 抗静电剂抗静电剂 抗静电剂是指加入到航空燃料中能预防静电聚积并能排除静电荷的添加剂。近年来也常加到柴油中。 抗静电剂抗静电剂 一般燃料的电导率较低，在高压下高速流动的燃料会产生大量静电。放电时产生电火花，如果在燃料爆炸极限范围内，就会产生燃烧和爆炸。抗静电剂的作用是使燃料的电导率大大增加。 抗静电剂抗静电剂 静电的产生、放电和引燃爆炸的步骤如下：静电的产生、放电和引燃爆炸的步骤如下：在油品流速快的位置，如泵、过滤器和阀门等在油品流速快的位置，如泵、过滤器和阀门等处易产生电荷；处易产生电荷；电荷的积聚；电荷的积聚；电荷积聚到一定程度便会引起火花放电；电荷积聚到一定程度便会引起火花放电；一旦
9、存在可燃性混合气体就会产生爆炸，诱发一旦存在可燃性混合气体就会产生爆炸，诱发火灾。火灾。 抗静电剂 阴离子表面活性剂型 现在只有壳牌公司的ASA-3抗静电剂获得成功。ASA-3是两种有机酸的金属盐的复配物，再加上一个有机聚合物作为稳定增效剂。一个金属盐是二价或高于二价的金属盐，单价金属除锂以外均无效果。而有机酸以具有C5 5以上取代的水杨酸最好。 抗静电剂 阳离子表面活性剂 阳离子表面活性剂型抗静电剂，有苦味酸四异戊基铵盐，或其溴盐、碘盐或其氮化物、三丙基氯铵盐、四丙基铵盐和各种季铵盐、胺盐等。 抗静电剂 两性表面活性剂型 两性表面活性剂有N月桂基甜菜碱二甲铵乙内酯，烷基三甲铵乙内酯等。日本用
10、聚乙二醇脂肪酸酯或聚合物的胺盐等。 抗静电剂 国内一般使用烷基水杨酸铬（T1501）抗静电剂。航煤组分的变化对加剂后电导率的影响很大，T1501添加到轻石脑油和重石脑油中具有较高的电导率，且组分越轻电导率越高。航煤中C12以前组分含量越大，对抗静电剂的感受性越好，加入相同剂量的抗静电剂后电导率越高。C12以上的组分因碳链较长，分子量较大，对加剂后航煤的导电性具有一定的屏蔽作用。抗静电剂发现在储存过程中油品电导率有明显下降的趋发现在储存过程中油品电导率有明显下降的趋势。航空煤油从炼油厂到用户的过程中一般要势。航空煤油从炼油厂到用户的过程中一般要经过诸多环节。由于过滤器、管线、容器壁等经过诸多环节
11、。由于过滤器、管线、容器壁等接触物质的吸附，造成了抗静电添加剂接触物质的吸附，造成了抗静电添加剂T1501T1501的部分损失，引起油品电导率的衰减。在整个的部分损失，引起油品电导率的衰减。在整个过程中，电导率下降最多可达过程中，电导率下降最多可达50%50%以上以上影响航空煤油加剂后电导率的因素很多，电导影响航空煤油加剂后电导率的因素很多，电导率的大小与温度、容器以及存储时间有关。率的大小与温度、容器以及存储时间有关。抗静电剂 近年来，国外在柴油中加入抗静电剂的现象也比较普近年来，国外在柴油中加入抗静电剂的现象也比较普遍。例如法国、英国、加拿大和美国等国家在输送、遍。例如法国、英国、加拿大和
12、美国等国家在输送、存放和装卸过程中，时有因静电火花而导致火灾发生存放和装卸过程中，时有因静电火花而导致火灾发生的情况。特别是交替装卸汽油（煤油）和柴油的载重的情况。特别是交替装卸汽油（煤油）和柴油的载重汽车当卸完汽油后再装柴油时，罐内残留的汽油蒸气汽车当卸完汽油后再装柴油时，罐内残留的汽油蒸气容易和空气形成易燃的混合气体，一遇静电放电火花容易和空气形成易燃的混合气体，一遇静电放电火花便会酿成火灾，造成伤亡事故。美国石油学会分析了便会酿成火灾，造成伤亡事故。美国石油学会分析了从从19601960年到年到19811981年期间的年期间的121121起在装卸过程中的着火事起在装卸过程中的着火事故，故
13、，70%70%的事故是因为从汽油（煤油）切换为柴油时发的事故是因为从汽油（煤油）切换为柴油时发生的。这种情况下接地措施并不能防止火灾的发生。生的。这种情况下接地措施并不能防止火灾的发生。加入加入0 05 53mg/L3mg/L的抗静电剂，可以完全消除槽罐车在的抗静电剂，可以完全消除槽罐车在运输中的着火事故。运输中的着火事故。 抗菌剂 抗菌剂也称杀菌添加剂，是指能阻止细菌在燃抗菌剂也称杀菌添加剂，是指能阻止细菌在燃料中繁殖而加入的添加剂。料中繁殖而加入的添加剂。 航空喷气燃料发生细菌腐蚀油箱和堵塞燃料滤航空喷气燃料发生细菌腐蚀油箱和堵塞燃料滤器的现象是器的现象是19611961年美国洛克希德飞机
14、公司发现年美国洛克希德飞机公司发现的，发生微生物腐蚀的部位主要是喷气燃料流的，发生微生物腐蚀的部位主要是喷气燃料流通不畅的地方。发动机燃油泵入口滤网堵塞主通不畅的地方。发动机燃油泵入口滤网堵塞主要是微生物产生的粘液及菌体等堵塞滤网，造要是微生物产生的粘液及菌体等堵塞滤网，造成飞机燃料系统的重大事故。成飞机燃料系统的重大事故。抗菌剂 微生物油泥是由微生物微生物油泥是由微生物( (死体和生殖体死体和生殖体) )、粘液、粘液、杂质、氧化铁、其他金属氧化物，烃的氧化物、杂质、氧化铁、其他金属氧化物，烃的氧化物、表面活性剂及水分等组成的复杂混合物。这种表面活性剂及水分等组成的复杂混合物。这种混合物和油形
15、成乳化物，而微生物可能浮游在混合物和油形成乳化物，而微生物可能浮游在促进产生乳化物、微生物油泥的水和燃料之间，促进产生乳化物、微生物油泥的水和燃料之间，微生物油泥不仅污染和堵塞燃料系统，而且会微生物油泥不仅污染和堵塞燃料系统，而且会造成腐蚀。造成腐蚀。喷气燃料中微生物主要是细菌、酵母、霉菌等喷气燃料中微生物主要是细菌、酵母、霉菌等抗菌剂 微生物的营养物质主要来自以下几个方面：微生物的营养物质主要来自以下几个方面： (1)(1)水分是微生物生存的必要条件。航空燃油系统中的水分是微生物生存的必要条件。航空燃油系统中的水分主要来源于溶解水、游离水和冷凝水。在喷气燃水分主要来源于溶解水、游离水和冷凝水
16、。在喷气燃料中，水以两种形态出现：游离态和溶解态。料中，水以两种形态出现：游离态和溶解态。 (2)(2)微生物生长的主要物质碳来自于喷气燃料的主要成微生物生长的主要物质碳来自于喷气燃料的主要成分碳氢化合物。分碳氢化合物。C12C12C20C20范围的烷烃最易受到微生物范围的烷烃最易受到微生物分解。分解。 (3)(3)微生物生长所需要的氮源主要来自喷气燃料中的添微生物生长所需要的氮源主要来自喷气燃料中的添加剂，如包含硫的抗氧防胶剂等，有时也来自飞机供加剂，如包含硫的抗氧防胶剂等，有时也来自飞机供油箱的有关材料，如腈橡胶、聚氨酯类物质等。油箱的有关材料，如腈橡胶、聚氨酯类物质等。 (4)(4)微生
17、物所需的微量元素，特别是磷酸盐等主要来源微生物所需的微量元素，特别是磷酸盐等主要来源也可能是喷气燃料本身，它能在大容积燃油中由隔膜也可能是喷气燃料本身，它能在大容积燃油中由隔膜效应在水中得到浓缩。效应在水中得到浓缩。抗菌剂 用于喷气燃料的杀菌剂必须满足下列条件：用于喷气燃料的杀菌剂必须满足下列条件： 能充分溶于油中，并能迁移到水相；能充分溶于油中，并能迁移到水相； 对喷气燃料本身性能无影响；对喷气燃料本身性能无影响； 燃烧时对发动机性能无影响；燃烧时对发动机性能无影响； 毒性必须使人类能够接受，且不污染环境；毒性必须使人类能够接受，且不污染环境； 有效添加量限制在有效添加量限制在ppmppm级
18、；级； 必须具有合适的抗菌谱，应对喷气燃料中常见必须具有合适的抗菌谱，应对喷气燃料中常见的菌种有效。的菌种有效。 抗菌剂 铬酸盐类乙二醇单甲醚有机胺类：含有空间阻酚基团、萘基和苄基咪唑、硝基呋喃的化合物有机硼酸盐类：其含有效成分为95的2，2氧化双(4，4，6三甲基1，3，2二氧硼烷)及2，2(1甲基三亚甲基二氧)双(4甲基1，3，2二氧硼烷)，其他为5的石脑油溶剂。 抗菌剂 通常，含铅汽油中细菌不会生长，而无铅汽油通常，含铅汽油中细菌不会生长，而无铅汽油却可以。当汽油储罐中微生物大量生长时，汽却可以。当汽油储罐中微生物大量生长时，汽油颜色变深，混浊，贮罐底部水层变黑，悬浮油颜色变深，混浊，贮
19、罐底部水层变黑，悬浮物增多，并导致过滤器堵塞。汽油中游离水含物增多，并导致过滤器堵塞。汽油中游离水含有营养物质，是微生物繁殖的必要条件。所以，有营养物质，是微生物繁殖的必要条件。所以，经常定期割除储罐中的水层可以有效地控制细经常定期割除储罐中的水层可以有效地控制细菌生长。另一个有效的方法是使用抗菌剂。刚菌生长。另一个有效的方法是使用抗菌剂。刚开始使用时，死亡的微生物造成悬浮物大量增开始使用时，死亡的微生物造成悬浮物大量增加，所以使用抗菌剂之前最好对贮罐进行一次加，所以使用抗菌剂之前最好对贮罐进行一次彻底清洗。彻底清洗。润滑性改进剂润滑性改进剂 喷油泵是发动机的心脏部件。飞机的燃料泵输喷油泵是发
20、动机的心脏部件。飞机的燃料泵输送燃料的速度可高达送燃料的速度可高达300L300Lminmin，压力达，压力达101015MPa15MPa。19741974年，英美空军、海军和某些航空年，英美空军、海军和某些航空公司接二连三地发生柱塞泵失效的故障，包括公司接二连三地发生柱塞泵失效的故障，包括套筒严重磨损，校塞卡死在套简中，燃料控制套筒严重磨损，校塞卡死在套简中，燃料控制阀失灵等。在开始大量采用燃料油加氢精制工阀失灵等。在开始大量采用燃料油加氢精制工艺的欧洲，问题更加突出。艺的欧洲，问题更加突出。2020世纪世纪7070年代，失年代，失效故障由校塞泵扩展到齿轮泵。轴承座和花键效故障由校塞泵扩展到
21、齿轮泵。轴承座和花键的磨损或刻蚀以及齿面的抛光造成齿轮泵性能的磨损或刻蚀以及齿面的抛光造成齿轮泵性能变差，最终导致泵的完全失效。变差，最终导致泵的完全失效。 润滑性改进剂润滑性改进剂 BOCLEBOCLE试验方法和试验条件简述如下。被试液体放入一个相对温度试验方法和试验条件简述如下。被试液体放入一个相对温度控制在控制在1010的油池中，一个非转动的钢球固定在一个竖直的安装的油池中，一个非转动的钢球固定在一个竖直的安装套内，在一定的施加负载下与一个轴向安装的钢试环相接触。试套内，在一定的施加负载下与一个轴向安装的钢试环相接触。试环以固定的转速转动，每转一圈上部就会在转到底部时，瞬时接环以固定的转
22、速转动，每转一圈上部就会在转到底部时，瞬时接触被试液体一次。试球上产生的磨疽直径用触被试液体一次。试球上产生的磨疽直径用100100倍的显微镜测量，倍的显微镜测量，椭圆型磨痕的长轴和短轴的测量要精确到椭圆型磨痕的长轴和短轴的测量要精确到0 001mm01mm，然后将长轴和，然后将长轴和短轴值相加取平均值，即为磨痕直径短轴值相加取平均值，即为磨痕直径(WSD)(WSD)值。被试液体的体积和值。被试液体的体积和温度分别为温度分别为50 150 10mL0mL和和25l25l，负载为，负载为1000g1000g，柱体转速为，柱体转速为240lr240lrminmin，试验时间为，试验时间为30 03
23、0 01min1min。另外试验前还要用。另外试验前还要用2 2种种参比液校验试环和试球。用于测试试环是否合格的参比液参比液校验试环和试球。用于测试试环是否合格的参比液A A是一种是一种异构烷烃溶剂异构烷烃溶剂+30ppm+30ppm的的DCI4ADCI4A，产生的，产生的WSDWSD必须在必须在O O57057004mm04mm之间。仅异构烷烃溶剂组成的参比液之间。仅异构烷烃溶剂组成的参比液B B对试环是否污染非常敏对试环是否污染非常敏感，所以用于确保试环的洁净度，产生的感，所以用于确保试环的洁净度，产生的WSDWSD必须在必须在O O85085008mm08mm之间。之间。 美国ASTM
24、D 500190a用球环试验机评定喷气燃料润滑性能的试验程序。润滑性改进剂润滑性改进剂 喷气燃料中的荼、高分子非极性化合物、硫化物、含氮化合物、含氧化合物、多环芳烃、非表面活性化合物、非硫非氦极性化合物等都曾被推测是决定燃料润滑性的主要因素。 润滑性改进剂润滑性改进剂 20世纪80年代，人们发现某些二聚酸防腐剂可作为喷气燃料的润滑性剂。加入由二聚酸与磷酸酯组成的商品添加剂1215g/g 可防止校塞泵的严重磨损。 抗烧蚀添加剂 用作防止航空发动机镍基合金火焰筒的高温燃气烧蚀。 喷气燃料33号添加剂二硫化碳(CS2 2)抗烧蚀添加剂 经过大量的实验室小单管和发动机台架试验，经过大量的实验室小单管和
25、发动机台架试验，发现火焰筒烧蚀与喷气燃料中硫含量偏低密切发现火焰筒烧蚀与喷气燃料中硫含量偏低密切相关相关( (我国喷气燃料中不加我国喷气燃料中不加3333号添加剂时的硫号添加剂时的硫含量一般在含量一般在0 001010 003% )03% )，还与火焰筒结，还与火焰筒结构、材质、壁温有关。当硫含量低于构、材质、壁温有关。当硫含量低于0 0045%045%，壁温，壁温750750左右，发动机火焰筒为镍基合金左右，发动机火焰筒为镍基合金材质时，会产生高温燃气的烧蚀。因此，要防材质时，会产生高温燃气的烧蚀。因此，要防止镍基合金火焰筒发生烧蚀，除了给喷气燃料止镍基合金火焰筒发生烧蚀，除了给喷气燃料中添加提高硫含量的添加剂外，通过改变火焰中添加提高硫含量的添加剂外，通过改变火焰筒材质、结构和改善燃烧条件也是行之有效的筒材质、结构和改善燃烧条件也是行之有效的办法。办法。 抗烧蚀添加剂 发现33号添加剂对喷气燃料的润滑性、安全性和安定性诸方面有不同程度的不良影响。 以前一般认为33号添加剂为非活性硫化物，性质稳定。通过研究发现，在一定条件下33号添加剂会发生水解反应，释放出活性硫化物H2 2S，H2 2S对银片腐蚀质量指标的影响是很大的。
