航空煤油知多少

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航空煤油的全二维精细分析

航空煤油是用于飞机发动机的一种燃料，随着航空业的发展，全球范围内的消耗量越来越大。据估算，燃料费用占到航空公司总成本的25-30%，是其最大的成本项目。目前大部分航空煤油都是通过原油炼制加工而成，其价格受原油价格波动影响较大。

考虑到油价变动风险、战略资源要求，以及环保等因素，目前很多相关国家和企业已经开始进行从煤或天然气合成航空煤油的尝试，早在1999年，南非煤炭石油天然气公司（Sasol）就开始在常规炼制的航空煤油里添加费托合成（Fischer–Tropsch）煤油，生产半合成航空煤油（SSJF）。后来，Sasol的全合成航空煤油（FSJF）于2009年通过ASTM的认证，实验表明合成航煤符合所有航空煤油标准。

由于飞机航行的特殊性，航空煤油在品质和稳定性方面有着更为严苛的要求，特别对于一些极性的或高活性物质含量有明确限量规定（比如多环芳烃、含硫含氮含氧化合物、脂肪酸甲酯等），因为这些物质会在空气中氧化形成过氧化物，会腐蚀发动机输油泵的密封圈，造成漏油。同时反应产物也会形成固体沉淀造成喷嘴堵塞或流量变化，严重时甚至导致发动机损坏或失灵。

而要对这些物质进行测定就不是那么容易了，以前的方法包括气相色谱质谱、高效液相色谱、X射线荧光、紫外吸收光谱等。程序复杂，效果也不理想，而且每个方法都只能做一种或一类物质。全二维气相色谱技术的出现提供了一种全新的分析手段，可以对航空煤油做一个全面的族类分析，以及对某些特定化合物进行精确测定。

现在我们就来介绍一下这种方法。

该方法使用正向设置和反向设置进行分析，采用液氮制冷的双喷口热调制器（LECO），搭配FID和TOF检测器。FID进行定量，TOF-MS进行定性以及一些痕量化合物（含硫含氮含氧等化合物）的检测。

实验条件如下

正向配置和反向配置的谱图如下图所示。可以发现，反向配置能更好地对脂肪烃类物质进行分离，而正向配置对于芳香烃分离较好。由于航空煤油大部分都是脂肪烃（特别是合成油），因此采用反向配置方法。

另外，比较全合成航空煤油和传统炼制航空煤油的组成，可以发现，全合成航煤和传统航煤的主要成分组成类似，没有引入新的成分，而且其芳烃含量较少。

对于航空煤油中的痕量含硫含氮含氧等化合物，FID检测响应很低，而且和主要成分有干扰，不太容易分析。采用TOF的提取离子模式以及加大进样量后，可以得到较好结果。下图可以发现，全合成航空煤油中，几乎不含有常规航空煤油中的含硫及含氧化合物。

通常原油炼制的航空煤油需要经过黏土吸附处理除去一些杂质，下图就展示了处理前后的某些成分变化。可以发现，全合成航空煤油无论处理前后都不含相应杂质，而常规航空煤油即使经过了处理，也无法去除某些物质，比如苯并噻吩类。

这项研究充分说明了全二维气相色谱技术在航空煤油分析应用中的强大分离能力和全面性，同一种方法就可以完成之前不同仪器多种方法才能达到的效果，为合成燃油的安全性和可靠性提供了技术保障。

雪景科技推出的固态热调制技术是一种全新的全二维色谱调制技术，可以在不使用液氮制冷的情况下进行全二维分析。与上述实验方法类似，利用反向配置，对柴油样品的分离效果也一样出色。有望将全二维色谱技术推向石化产品常规检测领域。