航空煤油需要有良好的燃燒性能,即它的熱值要高,燃燒要穩(wěn)定,不因工作條件變化而熄火,一旦高空熄火后容易再起動,燃燒要完全,產(chǎn)生積炭要少。航空煤油燃燒時,首要的是易于起動和燃燒穩(wěn)定,其次是要求燃燒完全。航空煤油的起動性取決于燃料的自燃點、著火延滯期、燃燒極限、燃料的蒸發(fā)性能以及粘度等。燃燒的完全程度一方面受進氣壓力、進氣溫度和飛行高度等條件的影響,另一方面也受燃料的粘度、蒸發(fā)性和化學組成的影響。
燃料的粘度與其霧化的質(zhì)量有直接的關系,霧化程度越好,越能加快可燃混合氣的形成,有利于燃燒的穩(wěn)定和安全。餾分較輕、蒸發(fā)性較好的航空煤油,能夠快速與空氣形成可燃混合氣,相應燃燒完全度較高。各種烴類的燃燒完全度高低順序如下:正構烷烴>異構烷烴>單環(huán)環(huán)烷烴>雙環(huán)環(huán)烷烴>單環(huán)芳香烴>雙環(huán)芳香烴。
航空煤油的腐蝕性分為液相腐蝕和氣相腐蝕兩類。液相腐蝕是指航空煤油對儲運設備和發(fā)動機燃料系統(tǒng)產(chǎn)生的腐蝕;氣相腐蝕是指航空煤油在燃燒過程中對燃燒室內(nèi)的火焰筒有燒蝕現(xiàn)象,并且燃燒產(chǎn)物對渦輪機尾氣噴管等也有腐蝕。航空煤油質(zhì)量標準中除規(guī)定了酸度、水溶性酸或堿、硫含量、硫醇硫含量和銅片腐蝕等指標外,還增加了銀片腐蝕試驗。
噴氣發(fā)動機的耗油量很大,在機場往往采用高速加油。在泵送燃料時,由于摩擦,會在油面產(chǎn)生和積累大量的靜電荷,其電勢可達數(shù)千伏甚至上萬伏。這樣,到一定程度就會產(chǎn)生火化放電,如果遇到可燃混合氣,就會引起爆炸、起火。影響靜電荷積累的因素很多,其中之一就是燃料本身的電導率。電導率小的燃料,在相同的條件下,靜電荷的消失慢而積累快;反之,電導率大的燃料,靜電荷消失速度快而不易積累。研究表明,當燃料的電導率大于50×10-12Ω-1m-1時,就足以安全。
純品為無色透明液體,含有雜質(zhì)時呈淡黃色。略具臭味。沸程180~310℃(不是的,在生產(chǎn)時常需根據(jù)具體情況變動)。平均分子量在200~250之間。密度大大于0.84g/cm3。閃點40℃以上。運動黏度40℃為1.0~2.0mm2/s。不溶于水,易溶于醇和其他有機溶劑。易揮發(fā)。易燃。揮發(fā)后與空氣混合形成爆炸性的混合氣。爆炸極限2-3% 。燃燒完全,亮度足,火焰穩(wěn)定,不冒黑煙,不結燈花,無明顯異味,對環(huán)境污染小。
航空煤油的餾程范圍會影響發(fā)動機的啟動性能和是否能完全燃燒,同時餾程情況與煤油本身的密度、低溫性能有直接關系。航空煤油的粘度大小會影響發(fā)動機噴油嘴的工作情況和燃燒的質(zhì)量。粘度太大,噴進發(fā)動機的油滴大,造成燃燒不完全,降低發(fā)動機的出力;粘度過小,使噴出的油霧角度大,射程近,會引起內(nèi)部過熱。由于對航空煤油要求嚴格,航空煤油多采用一次通過部分轉(zhuǎn)化的工藝,在加工過程中采用共凝膠型催化劑,催化劑量裝填多,分子篩含量少,芳烴飽和能力強,得到油品密度具有密度大、煙點高、熱值高、芳烴低的特點。
目前,國內(nèi)航煤生產(chǎn)技術主要有兩類:
一是航煤加氫技術,該類技術主要加工直餾煤油組分,其反應部分常采用氣相加氫工藝。目前,液相加氫工藝也開始應用到航煤加氫工藝中來,相比于氣相加氫技術,其在催化劑利用效率、投資等方面具有一定優(yōu)勢;
二是加氫裂化生產(chǎn)航煤技術,該類技術以蠟油為原料,在反應壓力>10MPa 的條件下生產(chǎn)航煤產(chǎn)品。
航空煤油的潔凈性是其安全使用的重要指標,潔凈性不好的產(chǎn)品可能會導致油料傳輸與燃燒系統(tǒng)結焦、沉積、堵塞等問題。一般評價項目包括膠質(zhì)含量:可以評價油品的生膠傾向,由于少量高沸點物質(zhì)或易產(chǎn)生聚合反應的物質(zhì)存在,會導致膠質(zhì)含量過高,長期使用可能會造成積炭等問題;水反應(界面與分離指數(shù)):是評價油品與水能否達到快速有效分離的指標,油品中存在的少量雜質(zhì)與添加劑會增加油與水的相溶性,如果水不易與航空煤油進行有效分離(水分離指數(shù)低),會造成油品中水含量高,產(chǎn)生燃燒不好或儲存過程細菌生長等問題。
航空煤油是從石油中提煉的,石油的成油機理有生物沉積變油和石化油兩種學說,前者較廣為接受,認為石油是古代海洋或湖泊中的生物經(jīng)過漫長的演化形成,屬于生物沉積變油。石油主要被用來作為燃油和汽油,也是許多化學工業(yè)產(chǎn)品,如溶液、化肥、殺蟲劑和塑料等的原料。