[發明專利]一種航空航天燃油在線連續脫水脫氧的方法

有效

• 申請號: 201410052153.0
• 申請日: 2014-02-17
• 公開（公告）號: CN103816697A
• 公開（公告）日: 2014-05-28
• 發明（設計）人: 鄒吉軍;張香文;王蒞;王慶法
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: B01D17/035
• 分類號: B01D17/035;B01D19/00
• 代理公司: 北京權泰知識產權代理事務所(普通合伙) 11460
• 代理人: 任永利

技術領域

本發明航空航天燃油精制領域。

背景技術

航空航天燃油是用于航空器和航天器中的燃料油，包括但不限于航空煤油、火箭煤油、高密度烴燃料等。航空航天燃油的氧化安定性對于航空航天飛行器的重要性日漸增強。燃油的氧化安定性是指燃料在長期貯存或受熱情況下，與溶解在燃料中的氧發生反應，生成固體沉積物的趨勢。沉積物給飛行器發動機帶來以下問題：（1）堵塞燃料噴嘴和計量閥，影響發動機供油，使發動機不能啟動或熄火；（2）降低熱交換壁面的熱交換，這一點對于高馬赫數的飛行器尤為重要，該情況下需要燃料作為機身和發動機部件的冷卻劑。航空航天燃油的溶解水是影響其低溫性能的關鍵因素。對于長時間高空巡航（環境溫度低至-45℃）、或貯存于極冷環境的情況下，常溫下溶解在燃油中的水會凝結成冰碴，堵塞燃油噴嘴、過濾器，或急劇增加油路阻力，造成供油故障。因此，人們希望脫除燃油中的溶解氧和溶解水以提高燃油的貯存安定性、改善燃油的低溫性能。

由S.Darrah著，黃毅譯著的《噴氣燃料脫氧方法》中詳細介紹了噴氣燃料各種脫氧的方法，包括有：化學法、分子篩法和充氮法。但這些方法僅限于脫除燃油中的溶解氧氣，對于脫除溶解水則效果不明顯，事實上，實驗中發現，脫除燃油中的溶解水的難度遠大于脫除燃油中的溶解氧。化學法和分子篩法會破壞或脫除燃油中的添加劑，嚴重影響燃油品質，這嚴重限制了其實際應用。

同本發明相關的專利主要有《燃油脫水脫氧裝備制備》（公開號：CN202490466U），其摘要如下：本實用新型公開了一種燃油脫水脫氧制備裝置，包括氮氣瓶和密閉反應釜，所述氮氣瓶通過輸氣管道依次與輸氣閥門、氮氣減壓裝置、氮氣加熱裝置、單向閥和密閉反應釜相連，所述輸氣管道在密閉反應釜內的輸出端安裝有氣體分布裝置，所述密閉反應釜頂部設置有排氣管道，所述排氣管道上設置有排氣閥門，所述密閉反應釜通過加注管道與成品油桶相連，所述加注管道上設置有第一閥門，所述成品油桶通過抽真空管道與真空泵相連，所述抽真空管道上設置有第二閥門。其利用氮氣分壓置換的方法，通過向燃油中加注氮氣，形成氮氣噴浴，將燃油中的氧氣和水置換掉，達到燃油所要求的含水含氧的最低指標，并具有結構簡單、使用方便、脫水脫氧效果好等優點。但該裝置主要是針對戰備導彈中伺服閥中留存的燃油的脫氧脫水處理，采用氮氣噴浴置換燃油中的溶解水和溶解氧，該專利是針對小批量燃油的處理，存在三個問題：小批次間歇操作，處理量小；氮氣噴浴置換的時間長；燃油會由于氮氣夾帶而損失。當需要對大批量的航空航天燃油進行連續脫水脫氧處理時，該專利的處理裝置及其處理方法顯然不能勝任。

為了解決上述困難，本發明旨在提供一種可以大流量、在線、連續脫除燃油中溶解氧和溶解水的方法，其可以與加油車和加注油箱聯接，實現邊處理邊加注。而且，本發明的方法全部采用機械部件實現功能，可靠性高。

發明內容

第一方面，本發明涉及一種航空航天燃油在線連續脫水脫氧的方法，包括以下步驟：

a.將含有溶解氧和溶解水的航空航天燃油與干燥氮氣在靜態管道混合器中強制混合，使得氮氣溶解于該航空航天燃油中并利用溶解氮置換其中的溶解氧和溶解水；

b.將步驟a中的油氣混合物通入旋流分離器中進行第一次油氣分離，在旋流分離器頂部出口排出夾帶一部分航空航天燃油的尾氣，在旋流分離器的底部出口排出脫水脫氧后的航空航天燃油。

在本發明的優選實施方案中，還包括將上述夾帶一部分航空航天燃油的尾氣通入油氣吸收塔進行第二次油氣分離，進一步得到一部分脫水脫氧后的航空航天燃油。

在本發明的優選實施方案中，在步驟a中，將所述含有溶解氧和溶解水的航空航天燃油加壓后通過霧化噴嘴霧化成霧滴。其中霧化噴嘴采用離心式壓力霧化噴嘴，是利用噴嘴內旋流件產生液體旋轉，在收斂通道內加速噴出空心擴散錐狀油膜，利用液體與外界氣體的速度差而破碎，霧化成直徑小于2mm的霧滴。以流量1.8m³/h為例，選擇實心圓錐形噴嘴，孔徑5.6mm，霧化角15°，得到的霧滴小于2mm。選擇更小孔徑的噴嘴，可以得到更小的霧滴，例如直徑僅數百微米的液滴。

在本發明的優選實施方案中，其中所述干燥氮氣由工業級氮氣經過兩級氣體干燥器干燥后而得到。優選地，該干燥氮氣的水含量小于50ppm，更優選小于30ppm，更優選小于20ppm，更優選小于10ppm，更優選小于5ppm，所述ppm基于體積進行計算。