可持续航空燃料组分混合模式研究

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摘要：本文对可持续航空燃料国际、国内产品标准和特性、加注标准进行了解读，并结合国内机场航油保障实际情况，对国内机场可持续航空燃料应用过程中，可能出现的合成烃组分与传统石油基喷气燃料的混合模式及各模式的应用特点、质量控制要求进行了分析，阐述了可持续航空燃料在接收、储存、混合、转输及飞机加注过程的质量控制要点和可持续航空燃料保障过程中的质量控制脉络。

关键词：可持续航空燃料；混合模式；质量控制

0引言

近年来，我国航空市场持续快速发展，未来还将持续高速发展，预计2060年我国航空碳排放量约2.3亿t，航空业碳中和任务艰巨且极具挑战。2021年10月，国务院印发《2030年前碳达峰行动方案》，提出大力推进先进生物液体燃料、可持续航空燃料等替代传统燃油，可见，未来使用可持续航空燃料替代石油基航煤将是航空业减碳的必由之路。截至目前，我国仅镇海炼厂生产的“中国石化1号航空生物煤油”获得认证，同时，国内仍未建立成型的可持续航空燃料保障模式，无成型的下游混合模式，未明确可持续航空燃料在接收、储运或混合以及加注的质量控制标准。本文意在对我国机场接收可持续航空燃料和接收合成烃组分后与传统喷气燃料的调和的模式及各环节质量控制要点进行分析，为细化保障方案提供依据。

1允许的合成烃组分线路

1.1背景及允许的组分线路ASTMD7566—21认可了多种用于含合成烃的民用航空喷气燃料的合成烃组分（SBC）工艺路线[1]，且这些合成烃组分必须与传统石油基喷气燃料混合，不同工艺生产的合成烃组分与传统喷气燃料最大混合的比例不同[2]。来源于生物质或废弃物的含合成烃的民用航空喷气燃料满足可持续性标准，即为可持续航空燃料（SAF）。《IATA可持续航空燃料管理指南》[3]（第二版）批准了三种合成烃组分工艺用于商用客机飞行，它们是：利用费托（FT）法合成油改质工艺，酯类和脂肪酸类加氢改质工艺（HEFA），植物糖转化合成异烷烃（SIP）燃料工艺。GB6537—2018《3号喷气燃料》进一步对可持续航空燃料工艺进行了限定，仅认可了前2种。ASTMD7566一个非常重要的结论是，合生物质或废弃物的成烃组分和传统喷气燃料按要求混合形成SAF，并且混合后形成的SAF经检测符合JetA-1规格ASTMD1655[4]所有项目及附加项目特殊要求，混合后的燃料就可以被认定为是符合ASTMD1655规格要求的航空喷气燃料。这是ASTMD7566最为关键的一个特征，形成的SAF一经认定后，就可以进入传统喷气燃料储存和分配系统，并被视为传统喷气燃料处理。GB6537—2018《3号喷气燃料》明确FT-SPK工艺和HEFA-SPK工艺生产的合成烃组分与传统喷气燃料混合后的燃料，只要按要求检测合格，牌号仍为“3号喷气燃料”。中国民航局同样认可了上述的认定程序，通过民航局适航的SAF可等同于“3号喷气燃料”使用[5]。

1.2可持续航空燃料合成烃组分特性相较而言，合成烃组分存在如下特性：（1）密度低，体积热值高，非常适合参与用作飞行燃料[6]。（2）几乎不含芳烃，提升了燃料燃烧性能，降低了燃料的溶水性能，同时，芳烃能够使作为密封剂的橡胶产生溶胀作用而防止油样泄露，所以合成烃组分对系统的密封性能提出了更高的要求[7]。

2各种混合模式分析

2.1炼厂调和供油模式在此模式中，合成烃组分与传统石油基喷气燃料调和过程通常在生产传统喷气燃料的炼厂进行[8]，SAF保障规模较小时，可通过公路运油车直接转输到航油系统专用卧式油罐或车载油罐，再通过罐式加油车加注给特定飞机。当SAF保障规模变大或处于常规保障时，其在接收、储存、转输、加注方式与传统航空燃料基本无异，SAF进入了机坪管网，可以无差别的保障给所有航空公司的所有飞机[8]。

2.2下游调和供油模式该模式是指下游环节接收不同炼厂生产的合成烃组分和传统喷气燃料，在接收环节指定的油罐内进行调和，按GB6537《3号喷气燃料》全分析检验合格后继续转输至机场油库。

2.2.1存在的质量和运行风险调和被视作一种生产行为，在下游航油保障企业调和存在以下质量和运行风险：（1）调和不均匀，导致SAF分层，由于两种燃料芳烃、密度、冰点指标存在显著差异，混合不均匀可能导致出现不合格航空燃料。（2）添加剂含量不足，由于参与调和合成烃组分未添加静电添加剂和抗磨剂，其混合后形成的SAF电导率、磨痕直径指标可能被稀释，可能需要视调和后指标情况进行加剂处理。（3）生产运行效率降低，下游调和对油库工艺及库容、传统喷气燃料指标提出来较高要求，调和过程会占用一定的储罐资源，或者没有足够资源进行调和，可能降低燃料转运效率，给生产运行带来一定压力。

2.2.2应满足的先决条件为消除调和风险，保证调和质量，航油保障企业接收合成烃组分自行调和前，其接收油库应满足下列先决条件：（1）接收油库应设置单独的“合成烃组分”专用储罐，其收、储、发、胀压及排污系统工艺须与传统喷气燃料工艺完全隔离，必须与机坪管网及发油系统隔离，不允许将合成烃组分直接加注到飞机。（2）待调和的传统喷气燃料芳烃、密度、冰点等指标应有明确要求，其具体指标和最大调和比例应进行小样实验确定，当条件不满足时，须降低调和比例。（3）使用立式油罐调和时，对油库工艺、库容情况及现场运行保障能力提出了更高的要求，为保证调和的均匀性，现场应具备至少一个独立的油罐用于调和，且具备确保调和均匀的工艺和装置。

2.2.3下游调和的工艺和操作要求保证调和均匀性是调和的关键。参与调和的油库应具备以下工艺和操作要求：（1）调和罐应功能专用[3]。宜在调和罐入口安装在线调和装置，实现自动调和。如果不能，调和罐应安装罐侧或罐底搅拌设施实现顺序调和。同时应具备自循环或者多个混合罐之间倒灌功能，自循环或倒灌管线应独立。（2）油库应该有足够的储罐用来调和，如果调和后密度分层或调和不均，应该考虑能够降低调和比例或再次调和的应急措施。（3）待调和的传统航空燃料指标信息应清晰有效。在合成烃组分正式调和前，应依据两种不同燃料的指标值计算最大调和比例，同时进行小样实验，并重点关注密度、冰点、芳烃含量指标。实际调和比例不应大于实验给出的比例及ASTMD7566标准限制。

3质量控制要点

3.1运输合成烃组分或SAF的运输容器应专用，运输合成烃组分的容器，优先选择专用油车、油船或槽车，若非专用，必须运输三次传统喷气燃料后方可使用；上述运输容器换装清洗按MH6020要求执行。

3.2储存单独储存合成烃组分的系统应减少橡胶密封环节，尽可能使用金属密封。SAF储罐应做好油罐批次管理，密切跟踪储罐中合成烃组分的比例情况，并向下游传递至航空公司[3]。SAF储存时应对密度分层情况进行监测，发现分层的，应做好进一步倒罐或混合降低合成烃组分比例的准备，除非能确认密度最低的分层样品芳烃、冰点、密度指标仍满足GB6537要求，如果不能确认，应对分层样品进行检验确认。

3.3检验接收上游SAF的储罐，取上中下部的混合样按MH6020要求进行重新评定项目检验，合格后发出。同时应对芳烃含量定期进行抽检，确保满足要求。重新评定检验报告应注明SAF组分工艺、调和体积比例等信息。接收合成烃组分容器前，应做好接收前的铅封检查、密度核对检查，接收非专用合成烃组分容器来油进罐后、参与调和前，还应对合成烃组分批次进行重新评定检验，测定“馏程”、“密度”、“闪点”、“冰点”、“胶质含量”、“热安定性（280℃，2.5h）”项目，指标与来油数据对比不超差。在下游调和结束后，应按GB4756取样进行全规格项目检验，指标应满足规格要求。全分析检验报告应体现合成烃组分工艺、调和地点、调和体积比例，合格后的燃料方可以“3号喷气燃料”牌号发出。
3.4飞机加注飞机加油完毕，加油现场将向特定航空公司提供以下证明：（1）SAF质量检验证明文件。（2）加注给飞机的SAF中含合成烃分工艺及体积、质量比例及相关参数的证明文件。

4结论

本文基于有关SAF应用的国际国内标准，对合成烃组分性能、2种不同混合保障模式的特点及各自模式的质量控制要点进行了分析，对下游合成烃组分调和模式存在的质量及运行风险提出了控制措施，提出了SAF从炼厂接收到飞机加注的质量控制要点。

作者:夏艳波 邵京 廖伟文 李俊华 田镭鸣 单位:华南蓝天航空油料有限公司 中国航空油料有限责任公司