石油从地下开采出来。石油里含有蜡。这些蜡在温度高的时候溶解在油里。温度降低蜡就会析出。蜡析出会带来很多问题。输油管道可能堵塞。油田设备可能损坏。运输石油的车辆也会遇到麻烦。我们研究石油里的蜡。研究蜡怎样影响石油。研究怎样解决蜡的问题。

石油是一种重要的资源。石油驱动汽车。石油加热房屋。石油制造塑料。石油用途很多。石油不是一种纯净的物质。石油由许多成分混合而成。石油里有轻的组分。石油里有重的组分。蜡属于重的组分。蜡是长链的烃类分子。这些分子在低温下喜欢聚集。它们形成固体颗粒。这些固体颗粒就是蜡。

蜡的析出与温度关系密切。地下油藏温度很高。蜡完全溶解在原油里。石油被采到地面。地面温度比地下低很多。石油经过管道运输。管道暴露在空气中。冬天空气很冷。石油温度持续下降。蜡分子开始移动缓慢。蜡分子互相吸引。它们形成细小的晶体。这些晶体逐渐长大。它们变成雪花一样的结构。许多晶体连在一起。它们形成三维的网络。这个网络包裹住液态的油。油的流动性变差。油变得像粥一样粘稠。最后油可能完全不动。这就是管道堵塞的原因。

我们测量石油的含蜡量。取一定量的原油样品。将样品放入专门的仪器。降低样品的温度。观察蜡开始出现的温度。这个温度叫析蜡点。记录蜡大量析出的温度。测量不同温度下的蜡量。绘制温度和蜡量的曲线。曲线告诉我们蜡的行为。不同油田的石油不一样。有些石油含蜡很少。这些石油在低温下仍然流动。有些石油含蜡很多。这些石油在低温下很容易凝固。我国很多油田生产高含蜡原油。大庆油田的原油含蜡量高。胜利油田的原油含蜡量也高。这些原油的开采和运输需要特别照顾。

蜡析出造成具体的问题。采油井的油管可能变窄。蜡沉积在油管内壁上。油流通道越来越小。原油产量逐渐下降。严重时油流完全停止。工人必须清理油管。他们向井里注入热蒸汽。他们使用化学药剂。这些工作花费很多钱。耽误很多时间。输油管道面临同样问题。长距离管道经过不同地区。北方地区冬季寒冷。管道埋在地下。土壤温度很低。蜡在管道内壁沉积。管道截面积减小。输送石油需要更高压力。泵的负担加重。能源消耗增加。严重时管道完全堵死。清理管道非常困难。可能造成停产事故。炼油厂也不喜欢含蜡原油。蜡堵塞换热器。蜡附着在蒸馏塔盘上。炼油装置效率降低。设备必须频繁清洗。

我们想办法解决蜡的问题。第一种办法是加热。加热是最直接的方法。提高石油的温度。让蜡重新溶解。油田对采出的原油加热。输油管道沿线设立加热站。管道里流动的原油不断被加热。原油温度保持在析蜡点以上。这个方法有效。但这个方法消耗大量能源。需要建造加热炉。需要输送燃料。运行成本很高。管道温度不均匀可能仍然沉积。

第二种办法是添加化学药剂。这种药剂叫降凝剂。降凝剂是特殊的高分子。它们和蜡分子一起析出。它们改变蜡晶的形状。蜡晶变成细小的颗粒。颗粒不会连成网络。石油保持较好的流动性。降凝剂用量很少。通常只需要万分之几。降凝剂使用方便。直接将药剂注入管道。这个方法在很多管道应用。降凝剂不是万能的。降凝剂对某些原油效果好。对另一些原油效果差。必须通过实验选择药剂。石油成分变化可能影响效果。

第三种办法是物理处理。使用超声波处理原油。超声波产生振动。振动打破蜡的网络结构。使用强磁场处理原油。磁场影响蜡分子的排列。蜡的沉积速度减慢。这些新技术还在研究阶段。它们没有大规模应用。

第四种办法是管道内壁涂层。管道内壁非常光滑。蜡不容易附着。蜡晶随油流带走。这个办法防蜡效果很好。涂层施工难度大。长距离管道内壁涂层成本极高。主要用在关键管段。

我们研究蜡的微观结构。使用显微镜观察蜡晶。放大几百倍观察。蜡晶像一片片雪花。放大几千倍观察。蜡晶有复杂的骨架。不同条件下蜡晶不同。温度下降快蜡晶细小。温度下降慢蜡晶粗大。搅拌原油蜡晶分散。静止原油蜡晶沉降。理解这些规律很重要。我们设计更好的方法控制蜡沉积。

含蜡原油的运输需要综合措施。设计管道考虑气候条件。管道埋深足够。避开寒冷地段。操作管道控制流速温度。定期检测管道沉积情况。制定清管计划。发送清管器清理管道。清管器像一个小活塞。它在管道里前进。它刮掉内壁的蜡。清管器从管道另一端出来。蜡被带出管道。管道恢复通畅。

石油工业不断进步。新的技术不断出现。我们寻找更便宜的降凝剂。我们开发更高效的加热设备。我们研究油田添加化学药剂。化学药剂在地下注入。原油在井下就不析蜡。这从源头解决问题。我们尝试微生物处理。某些细菌吃蜡。它们把长链蜡分子变成短链分子。短链分子不容易凝固。这个方法环保。这个方法还在试验。

含蜡原油的利用也在改进。炼油厂改进加工流程。他们在原油加热段投入更多能量。他们改进换热器的设计。他们使用抗蜡沉积的材料。炼油厂得到的馏分油可能含蜡。柴油在冬天会变浑浊。因为柴油里有蜡。炼油厂对柴油进行脱蜡处理。他们生产低凝点柴油。这种柴油在寒冷地区使用。汽车在冬天顺利启动。

蜡本身不是废物。蜡有很高价值。石蜡用于制造蜡烛。石蜡用于制造化妆品。石蜡用于食品包装。炼油厂专门生产石蜡。他们从重馏分中分离蜡。他们精制蜡去除杂质。他们生产不同熔点的石蜡。市场需要各种石蜡产品。

我们看整个石油链条。从地下原油到最终产品。蜡始终是一个重要因素。它带来麻烦。它带来成本。它也带来有用的产品。我们认识蜡的性质。我们掌握蜡的规律。我们克服蜡的危害。我们利用蜡的价值。石油含蜡研究是石油科学的一部分。这个研究保障石油安全生产。这个研究保障石油顺利运输。这个研究提高石油利用效率。这个研究创造更多产品。这项工作很有意义。这项工作继续深入。