龐 敏
(中國石油大慶煉化公司質(zhì)量檢驗與環(huán)保監(jiān)測中心,黑龍江大慶163411)
石油是重要的戰(zhàn)略物資,石油產(chǎn)品在日常生活中有著極其重要的作用。傾點是石油產(chǎn)品在規(guī)定冷卻條件下逐級冷卻到能夠保持流動的最低溫度。在接近傾點時,石油產(chǎn)品會析出蠟晶物質(zhì),其流動性會大幅度降低。根據(jù)石油產(chǎn)品傾點的不同,其運輸時的溫度和儲存條件不同。傾點是反映石油產(chǎn)品低溫使用性能的好壞參數(shù)之一。
GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法[1]規(guī)定,讓石油產(chǎn)品浸沒溫度計下端的水銀球,控制溫度計的毛細管起點浸在石油產(chǎn)品液面下3 mm 的位置。在傾點測定的實際操作中,化驗員容易將溫度計水銀球的毛細管起點處放置過低,這會影響石油產(chǎn)品的傾點測定結果,造成結果偏低。
GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中對石油產(chǎn)品的降溫速率做了明確規(guī)定,石油產(chǎn)品需要逐級降溫,石油產(chǎn)品降到一定溫度,才可以轉(zhuǎn)移到下1個低溫浴中。如果不按要求降溫,過快的降溫速率會導致石油產(chǎn)品傾點測試結果偏低。過于快的降溫速率會造成石油產(chǎn)品中蠟晶網(wǎng)格強度弱,造成結果偏低。石油產(chǎn)品的降溫速率比GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定的降溫速率慢,對傾點測定結果無明確影響。
在一定范圍內(nèi),隨著石油產(chǎn)品的預熱溫度降低,測定的傾點結果逐漸升高;隨著石油產(chǎn)品的預熱溫度升高,測定的傾點結果逐漸降低。石油產(chǎn)品在逐漸升溫的過程中,其分子呈現(xiàn)自由無序狀態(tài),分子鏈段更易運動,石油產(chǎn)品的流動性將會極大地改觀。隨著石油產(chǎn)品測試溫度的不斷下降,其分子鏈的活性逐漸降低。在達到臨界溫度后,石油產(chǎn)品中的蠟狀物質(zhì)等成分逐漸析出并形成晶狀網(wǎng)絡結構。
由于預熱溫度的不同,開始測試時分子鏈的能量也不同。在一定范圍內(nèi),預熱溫度越高,分子鏈獲得的能量越大。在低溫浴中降溫的過程中,石油產(chǎn)品的溫度逐漸降低,但需一定的時間,分子鏈的活性慢慢減弱,導致石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低[2]。
GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定,每降低3 ℃都需要將試管取出,使試管充分傾斜來確定石油產(chǎn)品是否流動。如果石油產(chǎn)品不流動了,就加3 ℃,這個溫度值就是石油產(chǎn)品的傾點。GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定,取出試管、觀察石油產(chǎn)品流動性和試管返回浴中的全部操作不超過3 s。
在一定范圍內(nèi),開始測試溫度偏高將會導致傾點的測定結果偏低;而在開始測試溫度距離預期傾點不到9 ℃時,并不會影響傾點的測定結果。開始測試溫度偏高會影響傾點的測定結果的原因是,每次將試管取出,觀察石油產(chǎn)品流動性時,會干擾樣品的凝固,擾動的次數(shù)過多會破壞石油產(chǎn)品中蠟晶網(wǎng)格的形成,使得石油產(chǎn)品傾點的測定結果偏低[3]。
由于GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定,當石油產(chǎn)品的溫度達到高于預期傾點9 ℃時,開始觀察試樣的流動性。石油產(chǎn)品的開始測試溫度高于預期傾點9 ℃,預期傾點越高,開始測試溫度越高。若開始測試溫度與最終傾點相差越大,那么觀察試樣流動性的次數(shù)會增加越多。過多的觀察次數(shù),意味著取出試管的次數(shù)過多,相應的,對石油產(chǎn)品凝固過程中的擾動次數(shù)也過多,致使石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低[4]。
過多次數(shù)的觀察石油產(chǎn)品試樣的流動性,即過多的擾動,會破壞石油產(chǎn)品析出蠟質(zhì)結晶和形成三維網(wǎng)絡結構。因此,石油產(chǎn)品最終形成三維空間網(wǎng)狀結構的溫度降低,致使石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低。在降溫過程中,石油產(chǎn)品中會析出微小的蠟質(zhì)結晶,微小的蠟質(zhì)結晶會進一步形成蠟晶網(wǎng)絡結構,使石油產(chǎn)品失去流動性[5~7]。
在降溫過程中,石油產(chǎn)品會形成蠟質(zhì)三維網(wǎng)絡結構,其結構的強度決定傾點結果的高低。在石油產(chǎn)品還未凝固時,任何擾動都會破壞蠟質(zhì)三維網(wǎng)絡結構。網(wǎng)絡結構被破壞后,需要再降溫重新形成,導致測得的石油產(chǎn)品傾點測定結果偏低。
不同結構的蠟晶網(wǎng)絡結構對擾動的敏感性不同。對任何擾動剪切都敏感的有海綿狀蠟晶網(wǎng)絡結構、改性原油的蠟晶網(wǎng)絡結構等。任何對敏感的蠟晶網(wǎng)絡結構的擾動剪切都將導致傾點測定結果偏低,所以在觀察石油產(chǎn)品流動性時,要非常小心,不要攪動多空網(wǎng)狀結晶物。由于傾點測試方法的局限性,擾動對傾點測定結果的影響是不可避免的。
GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定測試石油產(chǎn)品傾點時溫度間隔為3 ℃。如果石油產(chǎn)品測試溫度間隔大,那么觀察試樣流動性的次數(shù)會減少,意味著取出試管的次數(shù)少,對石油產(chǎn)品凝固過程中的擾動次數(shù)也少,對石油產(chǎn)品的傾點測定結果影響不明顯。如果石油產(chǎn)品測試溫度間隔小,那么觀察試樣流動性的次數(shù)會增多。過多的觀察次數(shù),意味著取出試管的次數(shù)過多。相應的,對石油產(chǎn)品凝固過程中的擾動次數(shù)也過多,致使石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低。石油產(chǎn)品的開始測試溫度比預期傾點高9 ℃時,石油產(chǎn)品測試溫度間隔小對石油產(chǎn)品的傾點測定結果影響不明顯。對任何擾動剪切都敏感的石油產(chǎn)品,其傾點測定結果受石油產(chǎn)品測試溫度間隔影響大[8]。
GB/T3535-2006石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定,不知道熱經(jīng)歷的石油產(chǎn)品,需要靜置24 h 后,再開始試驗。如果石油產(chǎn)品在距離試驗開始時間不足24 h,有溫度曾超過45 ℃的熱經(jīng)歷,也需要靜置24 h 后,再開始試驗。當石油產(chǎn)品放置時間不足12 h,就開始試驗時,放置時間越短,對傾點測定結果影響越大,最終得到的傾點測定結果越低,熱經(jīng)歷對傾點測定結果影響越大。當石油產(chǎn)品放置時間超過12 h,熱經(jīng)歷對傾點測定結果的無明確影響。石油產(chǎn)品的熱經(jīng)歷溫度越高,就需要更久的時間來抹掉熱經(jīng)歷的影響[9,10]。
(1)將溫度計水銀球的毛細管起點處放置過低,會影響傾點測定結果,造成結果偏低。
(2)過快的降溫速率會造成石油產(chǎn)品中蠟晶網(wǎng)格強度弱,傾點測試結果偏低。石油產(chǎn)品的降溫速率比GB/T3535-2006 石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定的降溫速率慢,對傾點測定結果無明確影響。
(3)在一定范圍內(nèi),隨著石油產(chǎn)品的預熱溫度降低,測定的傾點結果逐漸升高;隨著石油產(chǎn)品的預熱溫度升高,測定的傾點結果逐漸降低。
(4)在一定范圍內(nèi),開始測試溫度偏高將會導致傾點的測定結果偏低;而在開始測試溫度距離預期傾點不到9 ℃時,并不影響傾點的測定結果。
(5)過多次數(shù)的觀察石油產(chǎn)品試樣的流動性,即過多的擾動,會破壞石油產(chǎn)品析出蠟質(zhì)結晶和形成三維網(wǎng)絡結構。因此,石油產(chǎn)品最終形成三維空間網(wǎng)狀結構的溫度降低,致使石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低。
(6)如果石油產(chǎn)品測試溫度間隔大,那么觀察試樣流動性的次數(shù)會減少,意味著取出試管的次數(shù)少,對石油產(chǎn)品凝固過程中的擾動次數(shù)也少,對石油產(chǎn)品的傾點測定結果影響不明顯。如果石油產(chǎn)品測試溫度間隔小,那么觀察試樣流動性的次數(shù)會增多。過多的觀察次數(shù),意味著取出試管的次數(shù)過多。相應的,對石油產(chǎn)品凝固過程中的擾動次數(shù)也過多,致使石油產(chǎn)品的傾點測定結果降低。石油產(chǎn)品的開始測試溫度比預期傾點高9 ℃時,石油產(chǎn)品測試溫度間隔小對石油產(chǎn)品的傾點測定結果影響不明顯。
(7)當石油產(chǎn)品放置時間不足12 h,就開始試驗時,放置時間越短,對傾點測定結果影響越大,最終得到的傾點測定結果越低,熱經(jīng)歷對傾點測定結果影響越大。當石油產(chǎn)品放置時間超過12 h,熱經(jīng)歷對傾點測定結果無明確影響。石油產(chǎn)品的熱經(jīng)歷溫度越高,就需要更久的時間來抹掉熱經(jīng)歷的影響。
在分析過程中將溫度計完全插入石油產(chǎn)品中,并且使溫度計水銀球的毛細管起點浸在試樣液面下3 mm 處,能更好的提高傾點測定結果的準確性。石油產(chǎn)品降溫的速率符合GB/T3535-2006石油產(chǎn)品傾點測定法中規(guī)定的逐級冷卻降溫要求,能更好的提高傾點測定結果的準確性。石油產(chǎn)品在分析前的24 h 或至少在12 h 之內(nèi)沒有熱經(jīng)歷,能更好的提高傾點測定結果的準確性。
石油產(chǎn)品在分析時,選擇正確量程的溫度計,能更好的提高傾點測定結果的準確性。比如預期傾點低于-33 ℃,應選擇低傾點的酒精溫度計;如果預期傾點高于-33 ℃,應選擇高傾點的水銀溫度計;如果預期傾點高于36 ℃,應選擇熔點溫度計。由于測定石油產(chǎn)品傾點時,不同預期傾點的石油產(chǎn)品應選擇不同的降溫速率。為石油產(chǎn)品選擇合適的降溫速率,將會更好的提高傾點測定結果的準確性。預期傾點低于-33 ℃的樣品和預期傾點高于-33 ℃的樣品選擇的水浴溫度不同,降溫速率也不同。石油產(chǎn)品的開始測試溫度與最終傾點結果相差越小,那么觀察試樣流動性的次數(shù)越少,對最終試驗結果的影響也越小。石油產(chǎn)品測試過程中受到的擾動次數(shù)越少,對最終試驗結果的影響也越小。石油產(chǎn)品測試溫度間隔越大,將會更好的提高傾點測定結果的準確性。