何永强

[摘 要]从喷气燃料的质量要求出发，探讨了悬浮物的来源和组成。由于喷气燃料生产和储存中悬浮物污染情况严重，需要对这些悬浮物进行必要的过滤处理，而常规手段又不能完全消除。本研究基于喷气燃料悬浮物来源，进而提出相应的解决对策，以便确保喷气燃料清洁度，实现安全飞行条件。

[关键词]喷气燃料；悬浮物；过滤；处理

中图分类号：TE622.1 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2017）05-0055-02

喷气燃料即喷气发动机燃料，又称航空涡轮燃料，是航空燃油的一种，主要在航空燃气涡轮发动机和冲压发动机上使用。作为轻质石油产品的一种，被广泛应用于国防、民航等行业喷气式飞机。因其使用对象的特殊性和使用环境的苛刻因素，各项质量指标都有着严格要求。燃料的清洁度便是喷气燃料的严格质量指标之一，外观要求室温下清澈（无沉淀物或乳浊现象存在）透明（透明而无云或雾状现象），目视无不溶解水（自由水）及固体物质（铁锈、沙子、灰尘、纤维状物和水垢有害物质等）[1-2]。尽管燃料生产企业和航空油料经营公司在生产和储运过程中，使用了加入添加剂、沉降和过滤等手段，但是在长周期生产和储存过程中，仍有许多悬浮物污染燃料纯度，不仅关系到飞行系数，同时也给飞行安全带来了重大隐患。

一、喷气燃料污染物来源

由于喷气式发动机所处高空、低温、低气压的工作环境，需要对喷气燃料的质量做出明确要求。良好的燃烧性能和适当的蒸发性要求喷气燃料清洁度提高，包括稳定的燃烧环境，完全燃烧的燃料。但是喷气燃料在生产和储运实际操作过程中，会产生一些纤维状、羽毛状或头皮屑状的悬浮物，它们主要为由碳、氧、铝、硅、铀、铁等元素组成的化合物的混合物，其中脱除有机成分后所剩余的固体部分主要为硅、氧化合物即尘士等小颗粒污染物。悬浮物的成因有多种，如灰尘、密封材料脱落物、水分、微生物、表面活性物质、石油助剂等都能导致喷气燃料中悬浮物的形成，水分也可能给微生物或细菌提供生存环境，微生物或细菌有机体腐败也会导致喷气燃料的污染，这些腐败机体分散到油中，也会表现为悬浮物[3]。悬浮物杂质对喷气燃料的污染，不仅缩短了喷气燃料的燃烧区域，同时还易结焦，而且悬浮物的存在，保证不了燃烧条件，馏分不符合质量要求。

从目前的研究报告显示，喷气燃料的悬浮物以聚集体的形式存在于燃料中，以常规方法实施过滤分离，不能很好解决分离中的难题，尤其是悬浮物以纤维状、片状、针状或絮状的形式，以及与机械杂质、水分、表面活性物质和微生物中的一种或几种复合物的形式存在。最为困难的是悬浮物与喷气燃料的密度差异不大，悬浮物分离问题艰难。

二、喷气燃料悬浮物过滤处理方法

喷气燃料从生产到使用各个环节都有存在悬浮物污染的可能，尤其是喷气燃料中悬浮物的分离属于矿物质的固-液-液分离，在对悬浮物过滤处理时，首先要求对其相关成分进行分析，再次为了便于滤渣回收，还要通过技术手段和辅助设备对其成功分离。

（一）喷气燃料悬浮物主要成分分析

在分析喷气燃料悬浮物主要成分时，对其有机成分的分离和定形，必须用相应的辅助装置进行详细分析，才能确保悬浮物的形成机理及其过滤装置处置是否得当。在研究悬浮物成分时，先以微孔滤膜过滤分离出喷气燃料中的悬浮物，再提取悬浮物中的有机成分，为其过滤处理提供实验室依据。

分离结果显示，悬浮物主要为非烃化合物，包含有含硫、氮、氧和微金属化合物，从喷气燃料总成分来看，它们的数量和含量很少，但是对喷气燃料的质量来讲，轻微的悬浮物不仅影响其燃烧性质，同时对银片的腐蚀作用明显。

据美国专业课题研究结果显示，喷气燃料馏分以150℃～250℃的石油馏分来说，单以单体硫化物来讲，包含有硫醇类、硫醚类、噻吩类、苯并噻吩类、元素硫、硫化氢、二硫化物及多硫化物等50余种，而合格喷气燃料中对悬浮物质的管控十分严格，不允许有非烃化合物的存在。

（二）悬浮物过滤处理方法

（1）管式离心机

本研究基于悬浮物在离心机内受力和运动特点，采用管式离心机装置，对悬浮物进行富集过滤处理。如图1所示：

注：管式离心机中喷气燃料悬浮物运动方程

该装置是对喷气燃料悬浮物分离的粒径与密度的平方根公式，证明该装置可以对喷气燃料的悬浮物进行分离富集。

（2）定性定量检测过滤分析法

以过滤处理硫化物为例，建立实验室分析检验方法，依据非烃化合物中含硫类化合物的特点，采用酸、碱、水、汞洗及硝酸银实验等多种试验方法，进行卤素、氮化物的组分分析，对喷气燃料的悬浮物进行过滤处理。

定性测定：依据Q/SH03708043催化氧化微库仑法进行总硫含量的试样测定，在滴定池中与I3进行反应，并依据I3反应变化，求出硫含量。即

SO2+I3-+H2O→SO3+3I-+2H+（试样中的硫含量变化与I3在滴定池中的反应）

3I-→I3-+2e（I3阳极反应）

定量檢测：主要以博士试验法SH/T0174的试验反应为方法，辅以硝酸银电位滴定法完成对硫醇硫的分析测定。主要制备公式有

博士溶液制备（CH3COO）2Pb+2NaOH→Na2PbO2+2CH3COOH

博士溶液与硫醇作用Na2PbO2+2RSH→（RS）2Pb+2NaOH

（RS）2Pb+S→RSSR+PbS↓

经过上述方法分析可得，最终有硫化铅析出。

（3）实验室WL过滤器脱除悬浮物

WL过滤器（活性炭吸附器），是目前较为便宜的过滤装置，它透过滤纸、棉花、微孔漏斗、硅胶等过滤介质（漏斗过滤），对喷气燃料原油进行过滤。

普通过滤水质和沉渣的装置，如滤纸，可以实现真空过滤、脱脂棉可以在玻璃柱中填充5cm的高度，硅胶的强吸附性，可以在吸附柱上填充约5cm的高度，而WL过滤器在满足加压条件下，滤除的悬浮物，比其他的介质效果和成绩更为明显。WL过滤器配合喷气燃料过滤油水分离器实施同步分离，将悬浮物吸附在WL过滤器里，操作便利且节省时间。