石蜡形变与温度的关系

王闯，广辉



石蜡形变与温度的关系

王闯，广辉

（辽宁天顺集团，辽宁 沈阳 110002）

通过集装箱模拟实验和软曲度实验考察了石蜡在夏季高温环境中形变与温度的关系。当夏季地面温度达到50~60 ℃时，集装箱底部石蜡会熔化，造成纸箱污染。当集装箱内温度达到35 ℃时，集装箱底部石蜡在受到上层石蜡的重压时，某些易变软的石蜡会发生形变。软曲度实验可以判断出石蜡在35 ℃时的软硬情况以及发生形变的趋势，可以对生产，仓储和运输提供有效的指导。

石蜡；形变；仓储

石蜡是从重质柴油馏分和润滑油馏分中分离出来的固体烃，主成分为直链饱和烃，少量的异构烷烃、环烷烃、芳香烃等，化学通式为CH2n+2（为石蜡分子中碳原子数，范围18～45），常温下为白色固体，不黏结，不发汗，无油腻感。石蜡是不同相对分子质量的复杂烃类混合物，所以牌号相同的石蜡，其某些性质未必相同[1]。

随着社会的发展，沥青和水泥路面逐渐取代了以往自然状态下的垫面。当夏季阳光直射时，将导致地面温度相对气温极具升高，8月份大连地区(以大连地区为例，因为公司石蜡在大连进行仓储和转运)平均最高气温可达30 ℃左右，地面的极端高温可达65.8 ℃，平均最高温度也可达到50 ℃左右[2]。当石蜡在这种高温环境下进行仓储和运输时，有时会出现形变，甚至会熔化的情况，造成纸箱污染，遭到客户的投诉和索赔。

本文将从集装箱模拟实验和石蜡软曲度实验讨论石蜡形变与温度的关系。集装箱模拟实验主要考察石蜡在夏季仓储时，集装箱放在高达50 ℃左右的地面上，其内部用纸箱包装好的石蜡成品，究竟有几层石蜡会熔化污染纸箱以及当石蜡堆叠储存时，下层石蜡是否会因上层石蜡的压力而产生形变。软曲度实验主要考察石蜡在夏季高温环境中，集装箱内温度一般都可达35 ℃，在此温度下石蜡有无变软发生形变的趋势。

1 实验部分

1.1 仪器与原料

全精炼石蜡(成品以及成型好的蜡烛，辽宁凯迈石化有限公司)，FX202-1恒温箱，JF-956C加热板，Pt 100热电阻，NHR-7104R无纸记录仪，DY-1000天平，T4985-1型针入度测试仪，游标卡尺，纸箱。

1.2 针对底层石蜡熔化造成纸箱污染的集装箱模拟实验一

将2块石蜡堆叠放在电热板上，电热板温度控制在50~60 ℃之间，加热后的电热板模拟被太阳照射后的地面。每块石蜡下方都垫有纸壳充当纸箱，将石蜡和电热板放入恒温箱中，恒温箱温度设置为35 ℃，恒温箱用于模拟夏季高温下的集装箱。在底层石蜡下方，顶层石蜡下方和顶层石蜡上方分别放置3个Pt 100热电阻，用无纸记录仪监测温度，得到各层石蜡温度与时间的关系，并观察石蜡是否会熔化污染纸箱。实验简图如图1所示：

图1 集装箱模拟实验一示意图

1.3 针对仓储过程中底层石蜡在较高气温下受压形变的集装箱模拟实验二

将有客诉的石蜡放入35 ℃的恒温箱中，恒温箱用于模拟夏季高温下的集装箱。在石蜡上端放入相当其质量8倍的重物，8倍重物相当于堆叠在最底层石蜡上方的8箱石蜡。这是因为石蜡仓储在集装内，在合理利用集装空间的情况下，每一列正好可以从上至下堆叠9箱石蜡。观察时间与形变的关系。实验简图如图2所示：

图2 集装箱模拟实验二示意图

1.4 针对石蜡形变趋势的软曲度实验

将石蜡在同一模具中制作成大小形状相同的蜡烛，这将保证制作出的每根蜡烛的质量都基本相同。测量其长度，固定到恒温箱中，测量蜡烛距离恒温箱底部的高度。设置温度为35 ℃，恒温箱用于模拟夏季高温下的集装箱。石蜡在此条件下固定1 h，石蜡因自身软硬的不同，在其自身重里的作用下会向下弯曲一定的角度∠(将∠定义为石蜡的软曲度)。实验结束后再次测量蜡烛距离恒温箱底部的高度h’，计算出蜡烛下降的高度△。根据公式∠= ATAN( (△)/)×360/2π计算出石蜡的软曲度。同时根据《GB/T 4985 石油蜡针入度测定法》测量其25 ℃的针入度。实验简图如图3所示：

图3 软曲度实验示意图

2 结果与讨论

2.1 底层石蜡融化与温度的关系

由表1数据可以得知，当集装箱仓储在夏季被太阳直射的高温地面时，堆叠在集装箱内的石蜡的温度由下至上逐渐降低，最底层的石蜡的温度最高。当石蜡处在此温度下，时间达到4 h时，最底层石蜡的温度已经快接近50 ℃，出现融化污染纸箱的情况。这是因为石蜡是由碳原子从18～45的烃组成的混合物，而正24烷的熔点为51.1 ℃[1]。这就说明当温度石蜡底部温度达到快接近50 ℃时，石蜡中熔点较低的一部分烷烃已经融化液体。这部分融化的液体造成了纸箱的污染。

表1 集装箱模拟实验一结果表

2.2 底层石蜡受压变形与温度的关系

集装箱模拟实验二，考察了石蜡在仓储和运输过程中，形变与温度的关系。通常情况下，夏季是公司遭客户投诉最多的季节，尤其以8月份更多。除了石蜡污染纸箱被投诉外，有时底层石蜡受压发生形变也会遭到客户投诉。通过集装箱模拟实验二，我们发现当堆叠的石蜡在夏季气温中放置2 h，最底层的石蜡在受到上层石蜡重压的情况下，有些石蜡就会变软发生形变。这是因为，石蜡在夏季的仓储和运输过程中，集装箱的内的温度大致会达到35 ℃左右。在35 ℃时，C18～C20三种烷烃会熔化，但这3种烷烃在石蜡中的含量很低，通常总和小于1%。因此他们不会使纸箱污染，而此时的石蜡可以理解为含油量增大了。我们知道，石蜡的含油量约高，其硬度会越低[1]。此时石蜡相对于低温季节时，是相对较软，同时也容易发生形变的。另外一方面，我们知道温度越高，石蜡的分子运动越活跃，分子间间隙也越大，也导致了石蜡变软，易发生形变。

2.3 石蜡形变趋势的比较

考察了4种全精炼石蜡的针入度和软曲度，结果如表2。

表2 4种全精炼石蜡的针入度

由表2和表3的实验结果可知，4种石蜡在25℃时的针入度都在16左右，最大差值仅为0.9。根据GB 466(2010)全精炼石蜡的国家标准， 4种石蜡在25 ℃的针入度都小于19，都是符合国标的。这4种石蜡在此温度下的软硬情况相当，并无任何差别。

表3 4种全精炼石蜡的软曲度

图4 25 ℃针入度和35 ℃软曲度对比图

通过表3的实验数据，我们发现，这4种石蜡虽然都是58号全精炼石蜡，但它们在模拟的夏季高温情况下，却表现出不同的硬度。4号石蜡的软曲度最小，仅为4.05，说明它在35 ℃时最硬，最不易变发生形变。1号石蜡和2号石蜡的软曲度较大，说明它在35 ℃时最容易发生形变。

通过上述实验可知，虽然4种石蜡的牌号相同，都是58号全精炼石蜡，但它们在高温环境中表现出的软硬程度却不相同。这是因为相同牌号的石蜡只是熔点控制在2 ℃以内的蜡，但与石蜡硬度相关的碳数组成，含油等指标却可能是不同的。石蜡这种烷烃的混合物在25 ℃和35 ℃下表现出的性状又不相同。即便4种石蜡的针入度相差无几，符合国家标准，但它们在夏季高温环境中的硬度也会不同。

3 结论

(1) 石蜡在夏季高温环境仓储时，当地面温度达到50~60 ℃，将会导致集装箱底部石蜡熔化，造成纸箱污染。

(2) 当集装箱温内温度达到35 ℃时，石蜡硬度会降低，不同石蜡的变软趋势不尽相同。某些易变软的底层石蜡会由于上层石蜡重压而发生形变。

(3) 软曲度实验可以直观的反应出石蜡在夏季高温环境中的形变趋势以及石蜡的软硬情况，可以对石蜡的生产，仓储和运输提供有效的指导。

[1] 黎元生，王丽君，李景斌 . 石蜡产品化工手册[M]. 北京：中国石化出版社，2009：1，2，8.

[2] 蔡冬梅 . 大连地区夏季特种地温特征分析[J]. 现代农业科技，2005，(9)：240-241.

The Relationship Between Paraffin Deformation and Temperature

,

（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

王闯（1987-），男，硕士，辽宁沈阳人，2013年毕业于沈阳化工大学化学工程专业，研究方向：石蜡的开发。

TQ 623.11

A

1004-0935（2017）11-1083-03