石蠟形變與溫度的關(guān)系

王闖，廣輝

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石蠟形變與溫度的關(guān)系

王闖，廣輝

（遼寧天順集團，遼寧 沈陽 110002）

通過集裝箱模擬實驗和軟曲度實驗考察了石蠟在夏季高溫環(huán)境中形變與溫度的關(guān)系。當(dāng)夏季地面溫度達到50~60 ℃時，集裝箱底部石蠟會熔化，造成紙箱污染。當(dāng)集裝箱內(nèi)溫度達到35 ℃時，集裝箱底部石蠟在受到上層石蠟的重壓時，某些易變軟的石蠟會發(fā)生形變。軟曲度實驗可以判斷出石蠟在35 ℃時的軟硬情況以及發(fā)生形變的趨勢，可以對生產(chǎn)，倉儲和運輸提供有效的指導(dǎo)。

石蠟；形變；倉儲

石蠟是從重質(zhì)柴油餾分和潤滑油餾分中分離出來的固體烴，主成分為直鏈飽和烴，少量的異構(gòu)烷烴、環(huán)烷烴、芳香烴等，化學(xué)通式為CH2n+2（為石蠟分子中碳原子數(shù)，范圍18～45），常溫下為白色固體，不黏結(jié)，不發(fā)汗，無油膩感。石蠟是不同相對分子質(zhì)量的復(fù)雜烴類混合物，所以牌號相同的石蠟，其某些性質(zhì)未必相同[1]。

隨著社會的發(fā)展，瀝青和水泥路面逐漸取代了以往自然狀態(tài)下的墊面。當(dāng)夏季陽光直射時，將導(dǎo)致地面溫度相對氣溫極具升高，8月份大連地區(qū)(以大連地區(qū)為例，因為公司石蠟在大連進行倉儲和轉(zhuǎn)運)平均最高氣溫可達30 ℃左右，地面的極端高溫可達65.8 ℃，平均最高溫度也可達到50 ℃左右[2]。當(dāng)石蠟在這種高溫環(huán)境下進行倉儲和運輸時，有時會出現(xiàn)形變，甚至?xí)刍那闆r，造成紙箱污染，遭到客戶的投訴和索賠。

本文將從集裝箱模擬實驗和石蠟軟曲度實驗討論石蠟形變與溫度的關(guān)系。集裝箱模擬實驗主要考察石蠟在夏季倉儲時，集裝箱放在高達50 ℃左右的地面上，其內(nèi)部用紙箱包裝好的石蠟成品，究竟有幾層石蠟會熔化污染紙箱以及當(dāng)石蠟堆疊儲存時，下層石蠟是否會因上層石蠟的壓力而產(chǎn)生形變。軟曲度實驗主要考察石蠟在夏季高溫環(huán)境中，集裝箱內(nèi)溫度一般都可達35 ℃，在此溫度下石蠟有無變軟發(fā)生形變的趨勢。

1 實驗部分

1.1 儀器與原料

全精煉石蠟(成品以及成型好的蠟燭，遼寧凱邁石化有限公司)，F(xiàn)X202-1恒溫箱，JF-956C加熱板，Pt 100熱電阻，NHR-7104R無紙記錄儀，DY-1000天平，T4985-1型針入度測試儀，游標(biāo)卡尺，紙箱。

1.2 針對底層石蠟熔化造成紙箱污染的集裝箱模擬實驗一

將2塊石蠟堆疊放在電熱板上，電熱板溫度控制在50~60 ℃之間，加熱后的電熱板模擬被太陽照射后的地面。每塊石蠟下方都墊有紙殼充當(dāng)紙箱，將石蠟和電熱板放入恒溫箱中，恒溫箱溫度設(shè)置為35 ℃，恒溫箱用于模擬夏季高溫下的集裝箱。在底層石蠟下方，頂層石蠟下方和頂層石蠟上方分別放置3個Pt 100熱電阻，用無紙記錄儀監(jiān)測溫度，得到各層石蠟溫度與時間的關(guān)系，并觀察石蠟是否會熔化污染紙箱。實驗簡圖如圖1所示：

圖1 集裝箱模擬實驗一示意圖

1.3 針對倉儲過程中底層石蠟在較高氣溫下受壓形變的集裝箱模擬實驗二

將有客訴的石蠟放入35 ℃的恒溫箱中，恒溫箱用于模擬夏季高溫下的集裝箱。在石蠟上端放入相當(dāng)其質(zhì)量8倍的重物，8倍重物相當(dāng)于堆疊在最底層石蠟上方的8箱石蠟。這是因為石蠟倉儲在集裝內(nèi)，在合理利用集裝空間的情況下，每一列正好可以從上至下堆疊9箱石蠟。觀察時間與形變的關(guān)系。實驗簡圖如圖2所示：

圖2 集裝箱模擬實驗二示意圖

1.4 針對石蠟形變趨勢的軟曲度實驗

將石蠟在同一模具中制作成大小形狀相同的蠟燭，這將保證制作出的每根蠟燭的質(zhì)量都基本相同。測量其長度，固定到恒溫箱中，測量蠟燭距離恒溫箱底部的高度。設(shè)置溫度為35 ℃，恒溫箱用于模擬夏季高溫下的集裝箱。石蠟在此條件下固定1 h，石蠟因自身軟硬的不同，在其自身重里的作用下會向下彎曲一定的角度∠(將∠定義為石蠟的軟曲度)。實驗結(jié)束后再次測量蠟燭距離恒溫箱底部的高度h’，計算出蠟燭下降的高度△。根據(jù)公式∠= ATAN( (△)/)×360/2π計算出石蠟的軟曲度。同時根據(jù)《GB/T 4985 石油蠟針入度測定法》測量其25 ℃的針入度。實驗簡圖如圖3所示：

圖3 軟曲度實驗示意圖

2 結(jié)果與討論

2.1 底層石蠟融化與溫度的關(guān)系

由表1數(shù)據(jù)可以得知，當(dāng)集裝箱倉儲在夏季被太陽直射的高溫地面時，堆疊在集裝箱內(nèi)的石蠟的溫度由下至上逐漸降低，最底層的石蠟的溫度最高。當(dāng)石蠟處在此溫度下，時間達到4 h時，最底層石蠟的溫度已經(jīng)快接近50 ℃，出現(xiàn)融化污染紙箱的情況。這是因為石蠟是由碳原子從18～45的烴組成的混合物，而正24烷的熔點為51.1 ℃[1]。這就說明當(dāng)溫度石蠟底部溫度達到快接近50 ℃時，石蠟中熔點較低的一部分烷烴已經(jīng)融化液體。這部分融化的液體造成了紙箱的污染。

表1 集裝箱模擬實驗一結(jié)果表

2.2 底層石蠟受壓變形與溫度的關(guān)系

集裝箱模擬實驗二，考察了石蠟在倉儲和運輸過程中，形變與溫度的關(guān)系。通常情況下，夏季是公司遭客戶投訴最多的季節(jié)，尤其以8月份更多。除了石蠟污染紙箱被投訴外，有時底層石蠟受壓發(fā)生形變也會遭到客戶投訴。通過集裝箱模擬實驗二，我們發(fā)現(xiàn)當(dāng)堆疊的石蠟在夏季氣溫中放置2 h，最底層的石蠟在受到上層石蠟重壓的情況下，有些石蠟就會變軟發(fā)生形變。這是因為，石蠟在夏季的倉儲和運輸過程中，集裝箱的內(nèi)的溫度大致會達到35 ℃左右。在35 ℃時，C18～C20三種烷烴會熔化，但這3種烷烴在石蠟中的含量很低，通常總和小于1%。因此他們不會使紙箱污染，而此時的石蠟可以理解為含油量增大了。我們知道，石蠟的含油量約高，其硬度會越低[1]。此時石蠟相對于低溫季節(jié)時，是相對較軟，同時也容易發(fā)生形變的。另外一方面，我們知道溫度越高，石蠟的分子運動越活躍，分子間間隙也越大，也導(dǎo)致了石蠟變軟，易發(fā)生形變。

2.3 石蠟形變趨勢的比較

考察了4種全精煉石蠟的針入度和軟曲度，結(jié)果如表2。

表2 4種全精煉石蠟的針入度

由表2和表3的實驗結(jié)果可知，4種石蠟在25℃時的針入度都在16左右，最大差值僅為0.9。根據(jù)GB 466(2010)全精煉石蠟的國家標(biāo)準(zhǔn)， 4種石蠟在25 ℃的針入度都小于19，都是符合國標(biāo)的。這4種石蠟在此溫度下的軟硬情況相當(dāng)，并無任何差別。

表3 4種全精煉石蠟的軟曲度

圖4 25 ℃針入度和35 ℃軟曲度對比圖

通過表3的實驗數(shù)據(jù)，我們發(fā)現(xiàn)，這4種石蠟雖然都是58號全精煉石蠟，但它們在模擬的夏季高溫情況下，卻表現(xiàn)出不同的硬度。4號石蠟的軟曲度最小，僅為4.05，說明它在35 ℃時最硬，最不易變發(fā)生形變。1號石蠟和2號石蠟的軟曲度較大，說明它在35 ℃時最容易發(fā)生形變。

通過上述實驗可知，雖然4種石蠟的牌號相同，都是58號全精煉石蠟，但它們在高溫環(huán)境中表現(xiàn)出的軟硬程度卻不相同。這是因為相同牌號的石蠟只是熔點控制在2 ℃以內(nèi)的蠟，但與石蠟硬度相關(guān)的碳數(shù)組成，含油等指標(biāo)卻可能是不同的。石蠟這種烷烴的混合物在25 ℃和35 ℃下表現(xiàn)出的性狀又不相同。即便4種石蠟的針入度相差無幾，符合國家標(biāo)準(zhǔn)，但它們在夏季高溫環(huán)境中的硬度也會不同。

3 結(jié)論

(1) 石蠟在夏季高溫環(huán)境倉儲時，當(dāng)?shù)孛鏈囟冗_到50~60 ℃，將會導(dǎo)致集裝箱底部石蠟熔化，造成紙箱污染。

(2) 當(dāng)集裝箱溫內(nèi)溫度達到35 ℃時，石蠟硬度會降低，不同石蠟的變軟趨勢不盡相同。某些易變軟的底層石蠟會由于上層石蠟重壓而發(fā)生形變。

(3) 軟曲度實驗可以直觀的反應(yīng)出石蠟在夏季高溫環(huán)境中的形變趨勢以及石蠟的軟硬情況，可以對石蠟的生產(chǎn)，倉儲和運輸提供有效的指導(dǎo)。

[1] 黎元生，王麗君，李景斌 . 石蠟產(chǎn)品化工手冊[M]. 北京：中國石化出版社，2009：1，2，8.

[2] 蔡冬梅 . 大連地區(qū)夏季特種地溫特征分析[J]. 現(xiàn)代農(nóng)業(yè)科技，2005，(9)：240-241.

The Relationship Between Paraffin Deformation and Temperature

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（Techsheen (Liaoning) Group Co.,Ltd., Liaoning Shenyang 110002, China）

With the container simulation experiment and bending angle experiment, the relationship between paraffin deformation and temperature was investigated. The results show that the paraffin at the bottom of the container will melt at the ground temperature of 50~60 ℃,which can result in the carton contamination. And when the temperature inside the container reaches 35℃, some soft paraffin on the bottom of the container will deform under the weightof the upper paraffin. The soft and hard situation of paraffin and its deformation trend at 35℃ can be judged by the bending angle experiment, which can provide an effective guidance for production, storage and transportation.

paraffin; deformation; storage

2017-09-21

王闖（1987-），男，碩士，遼寧沈陽人，2013年畢業(yè)于沈陽化工大學(xué)化學(xué)工程專業(yè)，研究方向：石蠟的開發(fā)。

TQ 623.11

A

1004-0935（2017）11-1083-03