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航空汽油

航空汽油

航空汽油（Avgas）是用于活塞式航空发动机的燃料，由催化裂化或催化重整制得的高辛烷值汽油馏分并加高辛烷值汽油组分（如异丙基苯和异戊）及抗爆剂而成，有较高的抗爆性能。其性能的指标主要有辛烷值和品度值。

20世纪40年代，80/87（马达法辛烷值80，富气抗爆性能87）含铅汽油开始被低压缩比的活塞式航空发动机使用。80/87航空汽油也成为第一个有ASTM标准的航空汽油牌号。2009年，91号无铅航空汽油（UL91）开始进入市场。2018年10月，中国石油化工集团有限公司燕山石化“一种无铅航空汽油（UL91）及其制备方法”和“一种低铅航空汽油（100LL）及其制备方法”两项发明专利获国家知识产权局授权。其中UL91无铅航空汽油填补中国国内空白，可彻底消除适用发动机的铅污染。2019年9月2日，中国民用航空航油航化适航审定中心在广汉市小汉工业集中发展区管委会为四川天舟通用航空科技有限公司生产的UL91、95号、100VLL三种低铅和无铅航空汽油新产品颁发适航批准书。

从主要成分来讲，航空汽油与高杯号的车用汽油成分相同，但是由于航空汽油中含有高毒性的四乙基铅，其抗爆性大幅度提高。四乙基铅早在20世纪80年代就禁止在车用汽油中使用。从中国国内外市场上，常用的航空汽油可以分为Avgas 80/871、Avgas 100/130、Avgas 100LL、82UL。除此外，中国存在两类标号航天汽油。航空汽油的辛烷值是与这种汽油的抗爆性相当的标准烯料中所含的2-甲基庚烷的百分数。发动机的压缩比越大，辛烷值应当越高。品度值是以富油混合气工作时发出的最大功率（超过这一功率便出现爆轰）与工业异辛烷所发出的最大功率之比，用百分数表示。而无铅汽油、航空生物汽油是航空汽油的未来发展趋势。

简史

航空时代早期

1903年，美国莱特兄弟制造出第一架依靠动力系统进行载人飞行的飞机飞行者一号，使用的是12匹马力的火花点火活塞式发动机，同时使用辛烷值低于40的汽油。在第一次世界大战期间，人们也注意到某些飞机失事就是由于使用了不适当的燃油，从而发现了航空汽油抗爆震值的重要性。在航空时代早期（1903~1917年），航空汽油与汽车燃油基本一样，使用直馏汽油，只有一个性能指标燃油比重。随着航空业的发展，车用汽油已明显不能满足飞机发动机的要求，航空界和汽油生产企业开始了解飞机和汽车不同的操作环境。1917年，航空汽油的概念被引入，航空汽油8G1b开始使用。无铅的航空汽油产品主要是增加飞行的安全性和可靠性。1921年，美国科学家托马斯米德利发现后来第一个商业化的四乙基铅（TEL），并发现将四乙基铅加入到汽油后能减少爆轰。

不断发展

1923年，TEL开始在车用汽油中大量使用，成为世界通用的辛烷值改进剂。1926年，四乙基铅被美国军队用于军用飞机上。但过量使用四乙基铅的话，铅会在气缸内火花塞上沉积，造成堵塞。在1930年，国际材料试验协会（ASTM）的前身成本加运费（CFR）就规定四乙基铅的加入量不得超过3mL/gal。英国也在1934年规定了四乙基铅的上限量是4mL/gal。到了20世纪30年代，辛烷值为87、92以及100的航空汽油被广泛使用，美国空军规定战斗机用航空汽油的辛烷值要求为87。20世纪40年代，80/87（马达法辛烷值80，富气抗爆性能87）含铅汽油开始，被低压缩比的活塞式航空发动机使用。80/87航空汽油也成为第一个有ASTM标准的航空汽油牌号。20世纪50年代，随着活塞式发动机对燃料抗爆性能要求的进一步提高，人类开始研制更高标号的航空汽油。91/98、100/130、115/145等含铅航空汽油应运而生，陆续进入通航领域。各牌号含铅航空汽油部分技术指标见表1。但接下来的研究发现，如果在航空汽油中过量添加TEL，燃烧后铅会在火花塞上沉积，造成点火故障。

逐渐禁止含铅汽油

20世纪70年代，随着人们环保意识的增强，美国环保署颁布了清洁空气法。1996年，美国全面禁止使用车用含铅汽油。82号、87号无铅车用汽油（UL82，UL87）开始被活塞式发动机飞机使用。进入21世纪，各航空汽油生产企业开始进一步研究高标号无铅航空汽油。2000年1月1日，中国国家质量技术监督局发布“车用无铅汽油”强制性国家标准，开始在全国禁止使用含铅车用汽油，航空汽油例外。含铅的航空汽油仍在使用，主要是因为还没有哪种无铅航空汽油能代替100号或100LL号（美国的低铅航空汽油）。美国联邦航空局专门设立了燃料规划办公室，开发高抗爆轰性无铅航空汽油是所有汽油生产企业的目标。

无铅汽油进入市场

2009年，91号无铅航空汽油（UL91）开始进入市场，该牌号航空汽油也是商业化无铅航空汽油牌号，其产品符合ASTMD7547标准要求。2011年，ASTM进一步推出100号超低铅航空汽油（100VLL）标准，铅含量降低为100号航空汽油的40%左右。美国目前主要以100LL及100VLL航空汽油为主，符合ASTMD910标准要求，年使用量超过100万吨。从ASTMD910标准中可以看出，美国航空汽油的命名主要根据其航空贫气辛烷值来确定。

2014年，中国民用航空飞行学院洛阳分院西锐SR-20由于使用国产100号航空汽油造成气缸密闭性不严、气门卡阻、气门烧蚀等，反映了国产100号航空汽油与当前活塞式发动机使用不相匹配的问题。对比航空汽油国标和ASTM标准，国家标准增加了酸度、碘值、实际胶质、芳烃潜含量、水溶性或碱以及机械杂质及水分要求。中国航空汽油主要采用加氢精制汽油作为生产航空汽油的主要组分。加氢精制汽油中，存在少量不饱和烃，可以采用碘值对不饱和烃进行测定。加氢精制过程也可能引入含酸或含碱化合物，影响航空汽油品质。相比烷基化油，加氢精制汽油辛烷值较低，需要添加大量芳烃来提高航空汽油辛烷值，导致国标对芳烃含量要求高于ASTM标准。2018年10月，中国石化燕山石化“一种无铅航空汽油（UL91）及其制备方法”和“一种低铅航空汽油（100LL）及其制备方法”两项发明专利获国家知识产权局授权。其中UL91无铅航空汽油填补中国国内空白，可彻底消除适用发动机的铅污染，100LL低铅航空汽油可减少50%的铅排放。2019年9月2日，中国民用航空航油航化适航审定中心在广汉市小汉工业集中发展区管委会为四川天舟通用航空科技有限公司生产的UL91、95号、100VLL三种低铅和无铅航空汽油新产品颁发适航批准书，确认该三种新产品各项指标均符合国际标准。2023年12月27日，第一辆满载镇海炼化近30吨低铅航空汽油的槽车从浙江宁波启程前往山东多家航校。这标志着镇海炼化成为中国国内第一家拥有传统航空煤油、生物航煤和航空汽油三大航油生产技术及能力的石化企业。

主要组成

航空汽油由石油的直馏产品和二次加工产品与各种添加剂混合而成。中国航空汽油主要成分为催化裂化汽油的精制组分，并加适量的异丙苯、工业异辛烷、异戊烷、四乙基铅、抗剂及油溶性染料等。

生产工艺

一种75号煤基航空汽油组合物

一种75号煤基航空汽油组合物，以组合物总质量计，包括煤基重整油6～ 25％，煤基重整拔头油10～30％，煤基石脑油25～45％，石油烃烷基化汽油20～40％。以组合物总质量计，包括煤基重整油10～ 20％，煤基重整拔头油15～25％，煤基石脑油30～40％，石油基烷基化汽油25～30％。按照权利要求1所述的组合物，加入抗氧化剂，抗氧剂加入量为20～50mg/L，优选20～30mg/L。煤基石脑油碳数分布在C4～C11，其中C6 ～C9组分占比75％以上。其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃溶剂，其中环烷烃占比65～75％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在8～15％，芳烃含量占比低于3％。所述的煤基石脑油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质和分馏，得到煤基石脑油。所述的煤基重整油碳数分布在C5～C11，其中C7 ～C9组分占比85％以上。其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中芳烃占比70～80％，其次是异构烷烃占比10～15％，正构烷烃和环烷烃占比2～10％。煤基重整油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再进一步经过加氢改质和分馏，得到煤基石脑油，煤基石脑油经蒸馏后的重组分再进一步送入催化重整单元，得到煤基重整油。煤基重整拔头油碳数分布在C4～C7，其中C5～C6组分占比85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳香烃，其中环烷烃占比55～65％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在18～25％，芳烃含量占比低于 3％。煤基重整拔头油生产技术包括：煤直接液化后得到液化油，再经过加氢改质和分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油送重整反应器前经过蒸馏后的塔顶轻组分即为煤基重整拔头油。石油基烷基化汽油碳数分布在C4～ C12，其中碳八芳烃异构烷烃占比在78～88％，剩余主要为其他碳数异构烷烃，占比12～18％。石油基烷基化汽油来源于石油炼制过程中的烷基化技术。所述的抗氧化剂选自2,6-二叔丁基对甲酚，叔丁基对苯二酚，2 ,6‑二叔丁基酚中的一种或多种。一种75号煤基航空汽油的制备方法为按照配比，分别加入煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油进行复配，混合搅拌均匀，得到复配汽油。得到复配汽油中选择性地加入抗氧化剂，混合均匀，即得到成品的75号煤基航空汽油。

一种95号煤基航空汽油组合物及其制备方法

一种95号煤基航空汽油组合物，以组合物总质量计，包括煤基重整油12～ 30％，煤基重整拔头油12～28％，煤基石脑油12～30％，石油烃烷基化汽油25～50％，四乙基铅加入量为2 .4～3 .2g/kg。 2 .按照权利要求1所述的组合物，其中以组合物总质量计，包括煤基重整油 15～25％，煤基重整拔头油15～25％，煤基石脑油15～25％，石油基烷基化汽油30～40％，四乙基铅加入量为2 .4～3 .2g/kg。煤基石脑油碳数分布在C4～C11，其中C6 ～C9组分占比达75％以上，其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳香烃，其中环烷烃占比65～75％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在8～15％，芳烃含量占比低于3％。煤基石脑油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再经过加氢改质，随后经过分馏，即得到煤基石脑油。煤基重整油碳数分布在C5～C11，其中C7 ～C9组分占比85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳烃，其中芳烃占比70～80％，其次是异构烷烃占比10～15％，正构烷烃和环烷烃占比在2～10％。煤基重整油生产技术包括：煤经过直接液化后得到液化油，再经过加氢改质，随后经过分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油经蒸馏后的重组分再进一步送入催化重整单元，即得到煤基重整油。煤基重整拔头油碳数分布在C4～C7，其中C5～C6组分占比达85％以上；其烃类组成包括正构烷烃，异构烷烃，环烷烃和芳香烃，其中环烷烃占比55～65％，其次是正构烷烃和异构烷烃，占比均在18～25％，芳烃含量占比低于 3％。煤基重整拔头油生产技术包括：煤直接液化后得到液化油，再经过加氢改质和分馏得到煤基石脑油，煤基石脑油送重整反应器前经过蒸馏后的塔顶轻组分，即为煤基重整拔头油。石油基烷基化汽油，其碳数分布在C4～ C12，其中碳八芳烃异构烷烃占比在78～88％，剩余主要为其他碳数异构烷烃，占比12～18％。石油基烷基化汽油来源于石油炼制过程中的烷基化技术。 11 .按照权利要求1所述的组合物，四乙基铅通常与卤代烃挟带剂组成混合溶液，其中四乙基铅质量分数为35～65％。 12 .一种95号煤基航空汽油的制备方法，按照配比将煤基重整油，煤基重整拔头油，煤基石脑油，石油基烷基化汽油混合，搅拌均匀。调和后制得的复配汽油中加入四乙基铅混合溶液，混合均匀，得到半成品的95号煤基航空汽油。调和后制得的复配汽油中加入抗氧化剂，混合均匀，得到成品的95号煤基航空汽油。

一种航空汽油组合物

一种航空汽油组合物，航空汽油组合物含有基础油和添加剂，基础油含有组分油A，所述组分油A含有2‑7重量％的C4烷烃、2‑6重量％的C5烷烃、3‑8重量％的C6烷烃、20‑ 30重量％的C7烷烃、49‑65重量％的碳八芳烃烷烃、0 .5‑3重量％的C9烷烃和2‑5重量％的C10烷烃，且所述组分油A的馏程为23‑160℃。所述添加剂含有四乙基铅。航空汽油组合物，其中基础油还含有组分油B和/或组分油C，所述组分油B含有95重量％以上的C7芳香烃，组分油C含有1‑10重量％的C4烷烃、40‑ 75重量％的C5烷烃、20‑50重量％的C6烷烃和0 .03‑0 .4重量％的C7烷烃。优选地，所述组分油B的馏程为109‑111℃；优选地，所述组分油C的馏程为20‑70℃。根据权利要求1或2所述的航空汽油组合物，其中，所述基础油含有65‑100重量％的所述组分油A、0‑15重量％的所述组分油B和0‑20重量％的所述组分油C，优选地，相对于所述基础油，所述四乙基铅的含量为0 .8‑1 .2g/kg。更优选地，相对于所述基础油，所述四乙基铅的含量为0 .8‑1 .0g/kg。根据权利要求1‑3中任意一项所述的航空汽油组合物，所述组分油A含有4 .35‑ 6 .5重量％的C4烷烃、4 .5‑6重量％的C5烷烃、3 .5‑5 .5重量％的C6烷烃、24‑25 .5重量％的C7 烷烃、50‑60重量％的碳八芳烃烷烃、0 .75‑1 .5重量％的C9烷烃和2‑3重量％的C10烷烃，且所述组分油A的馏程为45‑160℃。根据权利要求1‑3中任意一项所述的航空汽油组合物，其中，所述航空汽油组合物还含有抗氧化剂、防冰剂、抗静电剂、防腐蚀剂和染料中的一种或多种。根据权利要求1‑3中任意一项所述的航空汽油组合物，其中，所述航空汽油组合物的电机法辛烷值不小于100；优选地，所述航空汽油组合物的电动机法辛烷值为100‑104。一种航空汽油的制备方法，其特征在于，该方法包括将航空汽油组合物的各组分进行混合的步骤，所述航空汽油组合物为权利要求1‑6中任意一项所述的航空汽油组合物。一种航空汽油的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：将碳四烯烃和丁烷的烷基化反应产物进行蒸馏，获取馏程为23‑160℃的组分作为组分油A。将含有组分油A的基础油与添加剂混合，所述添加剂含有四乙基铅。根据权利要求8所述的方法，所述组分油A含有2‑7重量％的C4烷烃、2‑6重量％的C5烷烃、3‑8重量％的C6烷烃、20‑30重量％的C7烷烃、49‑65重量％的碳八芳烃烷烃、0 .5‑3重量％的C9烷烃和2‑5重量％的C10烷烃。

性能参数

航空汽油由石油的直馏产品和二次加工产品与各种添加剂混合而成。评价其性能的指标主要有辛烷值和品度值。航空汽油的辛烷值是与这种汽油的抗爆性相当的标准烯料中所含的异辛烷的百分数。发动机的压缩比越大，辛烷值应当越高。品度值是以富油混合气工作时发出的最大功率（超过这一功率便出现爆轰）与工业异辛烷所发出的最大功率之比，用百分数表示。为了保证航空汽油的辛烷值、品度值，必须保证汽油的组成是辛烷值较高的芳香烃和异构烷烃：异辛烷、异戊烷、叔已烷、苯、甲苯、乙苯、异丙苯等。同时，必须加入足量的抗爆剂。航空汽油中通常加入的四乙基铅含量远远超过车用汽油，达2.7~3.3g/kg汽油左右（车用汽油为1g/kg左右）。

应用领域

航空汽油用于活塞式航空发动机的燃料。由催化裂化或催化重整制得的高辛烷值汽油馏分并加高辛烷值组分（如异丙基苯和异戊烷）及抗爆剂而成。有较高的抗爆性能。中国国内生产的航空汽油，主要有RH-95/130，RH100/130，RH-75三种。航空汽油（Aerooil，aircraftenginefuel）用于航空汽化器式发动机的燃料。由催化裂化或催化重整制得的高辛烷值汽油馏分，并加入高辛烷值组分（如异丙苯和异戊烷）及适量的抗震剂所组成。一般沸点范围为40~180°，抗震剂含量不大于2.5克/公斤。辛烷值有70、91/115和95/130等号。抗震性高、挥发度适当、低温性能良好、化学稳定性好和发热量高等。

发展趋势

无铅汽油

2016年，ASTM有5个无铅航空汽油标准，分别为ASTMD6227，对应UL82和UL87两种牌号。D7547，对应UL91牌号；D7592，对应UL94牌号，D7719和D7960，分别对应Swift以及Shell制备的UL102航空汽油。ASTMD6227对应的UL82和UL87两种航空汽油，由于辛烷值较低，无法满足现代活塞式发动机的使用要求，已经停产。D7547对应的UL91航空汽油是成熟的商业化产品，由瑞典Hjemlco公司生产，主要供于欧洲市场。D7719对应Swift公司生产的UL102航空汽油，其配方主要包含异构烷烃和芳香烃两种组分。该标准于2011年发布，已由最初的测试用油标准更新为产品标准。

D7960是根据Shell公司最新的UL102航空汽油配方，于2014年推出的新标准，其配方除了包含来自石油炼制的精炼烃，还包含了苯胺、醇类、醚类以及酯类化合物。比较UL91和两家炼油企业生产的UL102无铅航空汽油发现，Swift航空汽油主要以芳烃为主，其芳烃体积分数要求不小于70%。由于含有大量芳烃，其密度要求增加为790～825kg/m3，净热值下降到不小于41.5MJ/kg，50%、90%馏程增加为不超过165℃，终馏点也增加到180℃。Shell无铅航空汽油中由于可能含有苯胺、类及醚类化合物，其净热值要求降低到42.0MJ/kg，终馏点增加到210℃，同时其电导率上限增加到2500pS/m。由于基本不采用直馏汽油作为原料，Shell无铅航空汽油的硫含量降低到0.005%。FAA于2010年开始对包括Swift、Total、BP、Shell、Exxonmobil以及Gami等12家的UL102航空汽油测试用油进行审定，已经完成第一阶段包括理化性质、特性试验以及相容性试验的测试，即将开始发动机试验及试飞验证。

航空生物汽油

同传统燃料相比，航空生物燃料具有硫含量低、闪点高、燃烧后排放量低等特点，且具有不需要更换发动机和燃油系统的巨大优势，将成为航空业节能减排，实现绿色、可持续循环发展目标的重要途径。世界上已经有多个公司开始进行生物汽油的研究。Shell联合Virent公司生产的生物汽油已经通过欧洲汽车车队试验的第一次测试。Primus绿色能源公司通过生物质转化技术的专有组合，已生产出高辛烷值生物汽油的首批样品。CoolPlanet能源系统公司于2012年宣布，使用其专利的机械过程和放大途径，将能够生产高辛烷值负碳可再生汽油。徐美以水稻秸秆和锯末为原料，以ZSM-5型催化剂催化热解制得生物油，芳香烃含量最高，可以作为高辛烷值组分添加进入航空汽油，提高抗爆性能。但是，生物燃料研发成本高、性质不稳定的特点，限制了其在航空汽油领域的应用。

中国国内航空用油面临挑战

国产资源供应不足中国国内车用汽柴油、航空煤油供需均过剩，而航空汽油供需存在缺口。航空汽油储运配送体系仍未建立、保障能力亟待提升目前，中国国内航空汽油供油机制有机场管理机构负责模式、飞行单位自行负责模式和第三方供油企业负责模式，各有优缺点。中国国内并没有像中国航油负责航空煤油配送的专门企业为航空汽油提供配送渠道，导致通航飞机一旦离开运营基地范围，油料保障车就必须跟着走，从而大大加重了通航企业飞行作业的成本，也在一定程度上阻碍了中国国内通用航空的发展速度。

供需总体过剩仍将持续

2017年中国航空煤油出口1319万吨，占中国国内航空煤油产量的近1/3，不仅来进料加工贸易出口居高不下，保税油出口也大幅增长，一般贸易出口也超过百万吨。未来随着新建、改扩建炼化项目的建成投产，航空煤油产能继续增加，中国国内航空煤油需求量增长短期内难以消化富裕的国产资源。

区域供需不平衡短期难以解决

生产与消费不匹配、调运难度较大、西部地区较为明显。西北（尤其新疆维吾尔自治区）航空煤油产能过剩，由于调运运距远、运费高以及中国国内生产与配送体制的问题产能没有充分发挥；中国西南地区旅游胜地众多，虽然有三座千万吨级炼厂陆续投产供应航空煤油，但仍然供不应求，需要将华中地区的航空煤油资源沿江向西南调运。

部分航空煤油流入柴油调油市场

2015年2月至今。中国国内航空煤油出厂价低于0#柴油出厂价（扣除消费税），并且差价有震荡放大的趋势。加之中国国内航空煤油供需过剩的加剧，导致航空煤油流入柴油调和市场，扰乱了车用燃油市场秩序，同时造成了优质资源的浪费。建议生产企业根据市场需求调整成品油生产结构，国家监管部门加强对航空煤油生产企业的监管和疏导。

参考资料

Avgas.ExonMobil.2024-01-02

中国石化两种航空汽油及制备方法获专利其中一项填补国内空白.国务院国资委.2023-12-30

“广汉造”三种低铅和无铅航空汽油新产品获适航批准书 .百家号.2024-01-03

首批航空汽油出货，镇海炼化成国内首家三大航油全覆盖企业.首批航空汽油出货，镇海炼化成国内首家三大航油全覆盖企业.2023-12-30

浅谈航空汽油有毒有害性及防护.百度文库.2024-01-03