一种无铅航空活塞式发动机燃料及其制备方法
技术领域
本发明属于燃料应用技术领域，涉及一种无铅航空发动机燃料，具体地，涉及一种无铅航空活塞式发动机用燃料其制备方法。
背景技术
航空燃料的发展经历了漫长的历史过程，每一次航空发动机的历史变革都会带来航空燃料的迅猛发展和革新，发动机的性能改进和变革会对燃料产生更高的性能要求，从而推动了航空燃料的发展。从无发动机的飞行系统中的人力动力源，到内燃机系统中的航空柴油动力源，到航空活塞式发动机燃料，到喷气式发动机系统中的喷气燃料动力源，到超音速发动机系统中的高密度碳氢燃料，再到新能源发动机系统中的生物燃料或太阳能动力源，也就是说航空燃料的发展史是由航空发动机的发展衍生而来的。
目前，航空燃料主要包括供点燃式航空活塞式发动机燃料和供燃气涡轮发动机用的喷气燃料。
航空活塞式发动机要求使用高辛烷值的燃料。1921年，通用汽车公司首次发现，将四乙基铅加入到汽油中能减少爆震，提高辛烷值。目前航空燃料生产商大都通过向航空燃料中添加四乙基铅来提高燃料燃烧效率，增加汽油的抗爆震能力。但是，四乙基铅本身是剧毒物质，它可以通过呼吸系统、消化系统和皮肤等多种途径进入人体，引起幻视、幻听，严重时将使人昏迷乃至死亡。四乙基铅燃烧后生成的氧化铅也是剧毒物质，当其侵入大脑后将严重干扰人体新陈代谢活动，造成大脑供氧不足，引起中毒性神经病。
由于环境和人体健康的压力越来越大，无铅航空活塞式发动机燃料的研发受到越来越多的重视。无铅航空活塞式发动机燃料的迅速发展，将为解决通用航空铅污染问题指明一条切实可行的道路。
大庆华科股份有限公司的李庆龙等，在《提高汽油辛烷值的技术进展》中指出，近年来我国各炼油厂积极寻求添加四乙基铅以外的提高汽油辛烷值的途径，主要途径为向汽油中添加无铅添加剂或混入高辛烷值的组分(如烷基化油组分、异构化油组分、芳烃组分及含氧化合物等)。与此同时中国专利公布CN106590773A公开了一种由烷基化装置生产的烷基化装置油、重整装置生产的戊烷组分油、芳烃提取装置生产的C7芳烃组分油、异丙苯和烷基醚类抗暴剂组成的无铅航空燃料，该无铅航空燃料在保持较高的汽油辛烷值的同时，降低了汽油中有害物质铅和芳基胺类化合物的含量，但是，该方法直接使用工业过程的反应产品，存在组分难以控制的问题，使得汽油产品中含有一定量的有害物质硫，而且该方法对汽油产品的辛烷值提升有限。
发明内容
本发明的目的在于提供一种符合ASTM%20D7592标准的94号无铅航空活塞式发动机用燃料及其制备方法，为国产高标号无铅航空燃料的市场化提供技术支持。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷10-15％、低纯度异辛烷18-25％、高纯度异辛烷40-50％、甲苯10-15％和二甲苯3-8％；所述添加剂包括抗静电剂、抗氧化剂和增强剂。
优选地，所述低纯度异辛烷的纯度为30-40％。
优选地，所述高纯度异辛烷的纯度为80-90％。
优选地，所述甲苯的质量含量大于99％；所述二甲苯的质量含量大于99％。
优选地，所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.3-0.6g/T、抗氧化剂10-15g/T、增强剂1-3g/T。
进一步优选地，所述抗静电剂为NALCO-5403。
进一步优选地，所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚。
进一步优选地，所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以15-20：10-15：5-10：35-38：30-34的质量比构成；更进一步优选为16：14：8：37：33。
优选地，所述静电剂、抗氧化剂和增强剂的质量比为0.35：11：1.5。
本发明还提供了上述无铅航空活塞式发动机用燃料的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的异戊烷、低纯度异辛烷、高纯度异辛烷、甲苯和二甲苯依次打入调和罐后，混合均匀；然后依次加入抗静电剂、抗氧化剂和增强剂，混合均匀，过滤，即得所述无铅航空活塞式发动机用燃料。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：
本发明制备的航空燃料在不含四乙基铅的情况下，通过控制燃料混合物和添加剂成分及配比，显著提高了航空活塞式发动机燃料的马达法辛烷值，提供了一种符合ASTMD7592标准的94号无铅航空活塞式发动机用燃料，不含铅，对环境和人体危害小；同时，本发明制备方法简单，通过采用过滤，提高了航空燃油的整体性能，成本低，适合工业化生产，为国产高标号无铅航空燃料的市场化提供了技术支持。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点与功效。本发明还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本发明的精神下进行各种修饰或改变。
在进一步描述本发明具体实施方式之前，应理解，本发明的保护范围不局限于下述特定的具体实施方案；还应当理解，本发明实施例中使用的术语是为了描述特定的具体实施方案，而不是为了限制本发明的保护范围。
当实施例给出数值范围时，应理解，除非本发明另有说明，每个数值范围的两个端点以及两个端点之间任何一个数值均可选用。除非另外定义，本文中使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同意义。所述低纯度异辛烷的纯度为30-40％，马达法辛烷值MON为89.4762-95.2504,蒸气压为31.9383-33.9139，密度为0.6746-0.7164；所述高纯度异辛烷的纯度为80-90％，马达法辛烷值MON为95.4730-99.3698,蒸气压为12.195-12.693，密度为0.6800-0.7078；具体的实施中，所采用的低纯度异辛烷的纯度为35％，马达法辛烷值MON为92.4762，蒸气压为32.9261，密度为0.6955；所述高纯度异辛烷的纯度为85％，马达法辛烷值MON为97.4214，蒸气压为12.444，密度为0.6939；所述甲苯的质量含量大于99％；所述二甲苯的质量含量大于99％；所述抗静电剂为NALCO-5403；所述抗氧化剂为2,6-二叔丁基对甲酚。
实施例1
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷10％、低纯度异辛烷25％、高纯度异辛烷42％、甲苯15％和二甲苯8％；
所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.3g/T、抗氧化剂10g/T、增强剂1g/T；所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以15：10：10：35：30的质量比构成。
上述无铅航空活塞式发动机用燃料的制备方法，包括以下步骤：
将配方量的异戊烷、低纯度异辛烷、高纯度异辛烷、甲苯和二甲苯依次打入调和罐后，混合均匀；然后依次加入抗静电剂、抗氧化剂和增强剂，混合均匀，采用粒径为5μm的滤芯过滤，即得所述无铅航空活塞式发动机用燃料。
实施例2
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷15％、低纯度异辛烷18％、高纯度异辛烷50％、甲苯14％和二甲苯3％；
所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.6g/T、抗氧化剂15g/T、增强剂3g/T；所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以20：15：5：38：30的质量比构成。
所述制备方法同实施例1，不同在于，所述过滤为采用粒径10μm的滤芯过滤。
实施例3
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷11％、低纯度异辛烷24％、高纯度异辛烷48％、甲苯10％和二甲苯7％；
所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.45g/T、抗氧化剂13g/T、增强剂2.5g/T；所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以18：12：7：36：32的质量比构成。
所述制备方法同实施例1，不同在于，所述过滤为采用粒径8μm的滤芯过滤。
实施例4
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷13％、低纯度异辛烷25％、高纯度异辛烷40％、甲苯15％和二甲苯7％；
所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.4g/T、抗氧化剂12g/T、增强剂2g/T；所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以16：14：8：37：33的质量比构成。
所述制备方法同实施例1，不同在于，所述过滤为采用粒径8μm的滤芯过滤。
实施例5
一种无铅航空活塞式发动机用燃料，其包括燃料混合物和添加剂，所述燃料混合物包含以下质量百分比的组分：异戊烷12％、低纯度异辛烷22％、高纯度异辛烷46％、甲苯13％和二甲苯7％；
所述燃料混合物中添加剂的含量为：抗静电剂0.35g/T、抗氧化剂11g/T、增强剂1.5g/T；所述增强剂由丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油以16：14：8：37：33的质量比构成。
所述制备方法同实施例1，不同在于，所述过滤为采用粒径8μm的滤芯过滤。
对比例1
本实施例与实施例5的不同之处在于，所述增强剂中不含松节油。
对比例2
本实施例与实施例5的不同之处在于，所述增强剂中丁二酰亚胺、环戊烷、二甲苯、乙二醇和松节油的质量比为25：14：8：37：25。
对比例3
本实施例与实施例5的不同之处在于，所述抗静电剂、抗氧化剂和增强剂的质量比为0.35：16：4。
对比例4
本实施例与实施例5的不同之处在于，制备方法中不包括过滤单元。
对比例5
本实施例与实施例5的不同之处在于，所述过滤为采用粒径20μm的滤芯过滤。
上述各个实施例检测结果如下表1：
表1
由表1可知，本发明制备的航空活塞式发动机燃料，在不含四乙基铅的情况下，通过控制燃料混合物和添加剂成分及配比，显著提高了航空活塞式发动机燃料的马达法辛烷值，满足了ASTM D7592标准的94号无铅航空燃油的要求，对环境和人体危害小，同时，本发明制备方法简单，通过采用过滤，提高了航空燃油的整体性能，成本低，适合工业化生产，为国产高标号无铅航空燃料的市场化提供了技术支持。
以上是结合具体实施例对本发明进一步的描述，但这些实施例仅仅是范例性的，并不对本发明的范围构成任何限制。本领域技术人员应该理解的是，在不偏离本发明的精神和范围下可以对本发明技术方案的细节和形式进行修改或替换，但这些修改和替换均落入本发明的保护范围内。
