可持續航空燃料組分混合模式研究

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摘要：本文對可持續航空燃料國際、國內產品標準和特性、加注標準進行了解讀，并結合國內機場航油保障實際情況，對國內機場可持續航空燃料應用過程中，可能出現的合成烴組分與傳統石油基噴氣燃料的混合模式及各模式的應用特點、質量控制要求進行了分析，闡述了可持續航空燃料在接收、儲存、混合、轉輸及飛機加注過程的質量控制要點和可持續航空燃料保障過程中的質量控制脈絡。

關鍵詞：可持續航空燃料；混合模式；質量控制

0引言

近年來，我國航空市場持續快速發展，未來還將持續高速發展，預計2060年我國航空碳排放量約2.3億t，航空業碳中和任務艱巨且極具挑戰。2021年10月，國務院印發《2030年前碳達峰行動方案》，提出大力推進先進生物液體燃料、可持續航空燃料等替代傳統燃油，可見，未來使用可持續航空燃料替代石油基航煤將是航空業減碳的必由之路。截至目前，我國僅鎮海煉廠生產的“中國石化1號航空生物煤油”獲得認證，同時，國內仍未建立成型的可持續航空燃料保障模式，無成型的下游混合模式，未明確可持續航空燃料在接收、儲運或混合以及加注的質量控制標準。本文意在對我國機場接收可持續航空燃料和接收合成烴組分后與傳統噴氣燃料的調和的模式及各環節質量控制要點進行分析，為細化保障方案提供依據。

1允許的合成烴組分線路

1.1背景及允許的組分線路ASTMD7566—21認可了多種用于含合成烴的民用航空噴氣燃料的合成烴組分（SBC）工藝路線[1]，且這些合成烴組分必須與傳統石油基噴氣燃料混合，不同工藝生產的合成烴組分與傳統噴氣燃料最大混合的比例不同[2]。來源于生物質或廢棄物的含合成烴的民用航空噴氣燃料滿足可持續性標準，即為可持續航空燃料（SAF）?！禝ATA可持續航空燃料管理指南》[3]（第二版）批準了三種合成烴組分工藝用于商用客機飛行，它們是：利用費托（FT）法合成油改質工藝，酯類和脂肪酸類加氫改質工藝（HEFA），植物糖轉化合成異烷烴（SIP）燃料工藝。GB6537—2018《3號噴氣燃料》進一步對可持續航空燃料工藝進行了限定，僅認可了前2種。ASTMD7566一個非常重要的結論是，合生物質或廢棄物的成烴組分和傳統噴氣燃料按要求混合形成SAF，并且混合后形成的SAF經檢測符合JetA-1規格ASTMD1655[4]所有項目及附加項目特殊要求，混合后的燃料就可以被認定為是符合ASTMD1655規格要求的航空噴氣燃料。這是ASTMD7566最為關鍵的一個特征，形成的SAF一經認定后，就可以進入傳統噴氣燃料儲存和分配系統，并被視為傳統噴氣燃料處理。GB6537—2018《3號噴氣燃料》明確FT-SPK工藝和HEFA-SPK工藝生產的合成烴組分與傳統噴氣燃料混合后的燃料，只要按要求檢測合格，牌號仍為“3號噴氣燃料”。中國民航局同樣認可了上述的認定程序，通過民航局適航的SAF可等同于“3號噴氣燃料”使用[5]。

1.2可持續航空燃料合成烴組分特性相較而言，合成烴組分存在如下特性：（1）密度低，體積熱值高，非常適合參與用作飛行燃料[6]。（2）幾乎不含芳烴，提升了燃料燃燒性能，降低了燃料的溶水性能，同時，芳烴能夠使作為密封劑的橡膠產生溶脹作用而防止油樣泄露，所以合成烴組分對系統的密封性能提出了更高的要求[7]。

2各種混合模式分析

2.1煉廠調和供油模式在此模式中，合成烴組分與傳統石油基噴氣燃料調和過程通常在生產傳統噴氣燃料的煉廠進行[8]，SAF保障規模較小時，可通過公路運油車直接轉輸到航油系統專用臥式油罐或車載油罐，再通過罐式加油車加注給特定飛機。當SAF保障規模變大或處于常規保障時，其在接收、儲存、轉輸、加注方式與傳統航空燃料基本無異，SAF進入了機坪管網，可以無差別的保障給所有航空公司的所有飛機[8]。

2.2下游調和供油模式該模式是指下游環節接收不同煉廠生產的合成烴組分和傳統噴氣燃料，在接收環節指定的油罐內進行調和，按GB6537《3號噴氣燃料》全分析檢驗合格后繼續轉輸至機場油庫。

2.2.1存在的質量和運行風險調和被視作一種生產行為，在下游航油保障企業調和存在以下質量和運行風險：（1）調和不均勻，導致SAF分層，由于兩種燃料芳烴、密度、冰點指標存在顯著差異，混合不均勻可能導致出現不合格航空燃料。（2）添加劑含量不足，由于參與調和合成烴組分未添加靜電添加劑和抗磨劑，其混合后形成的SAF電導率、磨痕直徑指標可能被稀釋，可能需要視調和后指標情況進行加劑處理。（3）生產運行效率降低，下游調和對油庫工藝及庫容、傳統噴氣燃料指標提出來較高要求，調和過程會占用一定的儲罐資源，或者沒有足夠資源進行調和，可能降低燃料轉運效率，給生產運行帶來一定壓力。

2.2.2應滿足的先決條件為消除調和風險，保證調和質量，航油保障企業接收合成烴組分自行調和前，其接收油庫應滿足下列先決條件：（1）接收油庫應設置單獨的“合成烴組分”專用儲罐，其收、儲、發、脹壓及排污系統工藝須與傳統噴氣燃料工藝完全隔離，必須與機坪管網及發油系統隔離，不允許將合成烴組分直接加注到飛機。（2）待調和的傳統噴氣燃料芳烴、密度、冰點等指標應有明確要求，其具體指標和最大調和比例應進行小樣實驗確定，當條件不滿足時，須降低調和比例。（3）使用立式油罐調和時，對油庫工藝、庫容情況及現場運行保障能力提出了更高的要求，為保證調和的均勻性，現場應具備至少一個獨立的油罐用于調和，且具備確保調和均勻的工藝和裝置。

2.2.3下游調和的工藝和操作要求保證調和均勻性是調和的關鍵。參與調和的油庫應具備以下工藝和操作要求：（1）調和罐應功能專用[3]。宜在調和罐入口安裝在線調和裝置，實現自動調和。如果不能，調和罐應安裝罐側或罐底攪拌設施實現順序調和。同時應具備自循環或者多個混合罐之間倒灌功能，自循環或倒灌管線應獨立。（2）油庫應該有足夠的儲罐用來調和，如果調和后密度分層或調和不均，應該考慮能夠降低調和比例或再次調和的應急措施。（3）待調和的傳統航空燃料指標信息應清晰有效。在合成烴組分正式調和前，應依據兩種不同燃料的指標值計算最大調和比例，同時進行小樣實驗，并重點關注密度、冰點、芳烴含量指標。實際調和比例不應大于實驗給出的比例及ASTMD7566標準限制。

3質量控制要點

3.1運輸合成烴組分或SAF的運輸容器應專用，運輸合成烴組分的容器，優先選擇專用油車、油船或槽車，若非專用，必須運輸三次傳統噴氣燃料后方可使用；上述運輸容器換裝清洗按MH6020要求執行。

3.2儲存單獨儲存合成烴組分的系統應減少橡膠密封環節，盡可能使用金屬密封。SAF儲罐應做好油罐批次管理，密切跟蹤儲罐中合成烴組分的比例情況，并向下游傳遞至航空公司[3]。SAF儲存時應對密度分層情況進行監測，發現分層的，應做好進一步倒罐或混合降低合成烴組分比例的準備，除非能確認密度最低的分層樣品芳烴、冰點、密度指標仍滿足GB6537要求，如果不能確認，應對分層樣品進行檢驗確認。

3.3檢驗接收上游SAF的儲罐，取上中下部的混合樣按MH6020要求進行重新評定項目檢驗，合格后發出。同時應對芳烴含量定期進行抽檢，確保滿足要求。重新評定檢驗報告應注明SAF組分工藝、調和體積比例等信息。接收合成烴組分容器前，應做好接收前的鉛封檢查、密度核對檢查，接收非專用合成烴組分容器來油進罐后、參與調和前，還應對合成烴組分批次進行重新評定檢驗，測定“餾程”、“密度”、“閃點”、“冰點”、“膠質含量”、“熱安定性（280℃，2.5h）”項目，指標與來油數據對比不超差。在下游調和結束后，應按GB4756取樣進行全規格項目檢驗，指標應滿足規格要求。全分析檢驗報告應體現合成烴組分工藝、調和地點、調和體積比例，合格后的燃料方可以“3號噴氣燃料”牌號發出。
3.4飛機加注飛機加油完畢，加油現場將向特定航空公司提供以下證明：（1）SAF質量檢驗證明文件。（2）加注給飛機的SAF中含合成烴分工藝及體積、質量比例及相關參數的證明文件。

4結論

本文基于有關SAF應用的國際國內標準，對合成烴組分性能、2種不同混合保障模式的特點及各自模式的質量控制要點進行了分析，對下游合成烴組分調和模式存在的質量及運行風險提出了控制措施，提出了SAF從煉廠接收到飛機加注的質量控制要點。

作者:夏艷波 邵京 廖偉文 李俊華 田鐳鳴 單位:華南藍天航空油料有限公司 中國航空油料有限責任公司