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第八章 石油蜡、石油沥青分析

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第八章 石油蜡、石油沥青分析. § 8 - 1 石油蜡. § 8 - 1 石油蜡. 1 . 石油蜡 种类. 一、 石油蜡 种类 、规格. 石油蜡是由含蜡馏分油或渣油经加工精制而得到的一类石油产品,其种类繁多,用途广泛。目前,我国石油蜡按精制程度及用途划分为 5 大系列多个品种,见表 8-1 。. § 8 - 1 石油蜡. 1 . 石油蜡 种类. 一、 石油蜡 种类 、规格.

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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • 石油蜡是由含蜡馏分油或渣油经加工精制而得到的一类石油产品,其种类繁多,用途广泛。目前,我国石油蜡按精制程度及用途划分为5大系列多个品种,见表8-1。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • (1)液体石蜡 液体石蜡是由原油蒸馏所得到的煤油或轻柴油馏分经尿素脱蜡或分子筛脱蜡分离而得到的正构烷烃。通常碳原子数为8~18,由于其常温下呈液态,故称为液体石蜡或液蜡。主要适用于生产合成洗涤剂、化妆品、农药乳化剂、塑料增塑剂等。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • (2)石蜡 石蜡是石油炼制的副产品,它是从石油减压馏分经精制,脱蜡和脱油而得到的固态烃类。石蜡外观为白色或淡黄色的结晶体,主要以C16~C45的正构烷烃为主,此外还含有少量的异构烷烃、环烷烃和微量的芳香烃。商品石蜡一般为C22~C38,沸点范围为300~550℃,平均相对分子质量为300~500。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • 石蜡用途极广,例如,半精炼石蜡和全精炼石蜡主要用于蜡烛用蜡(按季节和地区选用52~62号粗石蜡或半精炼石蜡制成)、火柴用蜡(用52~58号粗石蜡)、造纸及纸品加工用蜡(一般用半精炼石蜡)、文教用品用蜡(为使蜡纸不脆,书写流利,光泽好,常选用70号全精炼石蜡;复写纸则用60号半精炼石蜡);食品用蜡主要用于食品保鲜、食品包装、化妆品和日用品等;皂用蜡大量用于生产脂肪酸和脂肪醇,以代替植物油脂来制备肥皂和洗涤剂。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • (3)微晶蜡 微晶蜡是由减压渣油提炼润滑油时的脱出蜡,经脱油和精制后制得的微细晶体。其化学组成主要是异构烷烃,较少的正构烷烃和带长侧链的环烷烃及极少量带长侧链的芳烃,其碳链长度为C35~C80,多数商品为C36~C60,平均相对分子质量在500~800。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • 微晶蜡可用作润滑脂的稠化组分、制备仪表和密封用的烃基润滑脂、凡士林类的增稠剂、优质日用化工原料(如配制软膏、清凉油、润面膏、胭脂、防晒防裂膏、发蜡等),以及制造一系列特种蜡的基本原料和石蜡的改质剂(使石蜡更适于防水防潮、铸模、造纸等领域)等。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • (4)凡士林 通常是以残渣润滑油料脱蜡所得的蜡膏为原料,按照不同稠度要求掺入不同量的润滑油,并经过精制后制成一系列产品。我国医药白凡士林约占48%,医药黄凡士林约占30%,工业凡士林约占21%,其它约占1%。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • (5)特种蜡 以石蜡和微晶蜡为基本原料,通过特殊加工或添加组分调合,可以制出适应特种性能和特定使用部位要求的特种蜡。
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§ 8-1 石油蜡

1.石油蜡种类

一、石油蜡种类、规格

  • 小资料
  • 调温器用蜡用于蜡式感温材料,当其由固态转变为液态时,体积急剧膨胀达15%,以此为原动力可将热能转变为机械能,已广泛应用在汽车、内燃机和船舶上,控温范围为45~95℃;电子工业用蜡可作为电容器等电子原件的浸渍料和固封料;橡胶防护蜡可作为橡胶制品的软化剂、防老剂和脱模剂以提高橡胶的塑性、润滑性、防潮性、耐臭氧、耐老化性等;农业用蜡主要用于林木果树保水防冻剂、农药增效剂、水果保鲜剂、果实防锈剂和种子浸种剂等。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡规格

一、石油蜡种类、规格

  • 石蜡和微晶蜡是石油蜡的基本产品,现仅以此为例介绍其规格和使用性能。
  • (1)石蜡 石蜡按含油量和精制深度不同,分为粗石蜡、半精炼石蜡、全精炼石蜡和食品用石蜡等多个品种,前两者统称为精炼蜡。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡规格

一、石油蜡种类、规格

  • 每类蜡按熔点(一般每隔2)分成不同牌号。
  • 粗石蜡(GB/T1202—97)按熔点分为50、52、54、56、58和60号等6个牌号;
  • 全精炼石蜡(GB446—93)又称精白蜡,按熔点分为52、54、56、58、60、62、64、66、68、70号等10个牌号
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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡规格

一、石油蜡种类、规格

表8-2 半精炼石蜡指标

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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡规格

一、石油蜡种类、规格

  • (2)微晶蜡 微晶蜡按产品颜色分级指标分为合格品、一级品和优级品,同时又按其滴熔点划分为70、75、80、85和90号等5个牌号,见表8-3
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§ 8-1 石油蜡

1.熔点、滴熔点

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • (1)石蜡的熔点 所谓石蜡的熔点是指在规定条件下,冷却已熔化的石蜡试样时,冷却曲线上第一次出现停滞期的温度。
  • 熔点是石蜡最主要的质量指标,是产品牌号的划分依据,也是用户选用时的主要参数。
  • 石蜡在塑造各种产品过程中,首先要加热到超过熔点温度,然后塑制造型、浸渍涂敷或渗透到各种包装材料内,因此要求石腊有良好的耐温性,即在特定的温度下不熔化或软化变形。
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§ 8-1 石油蜡

1.熔点、滴熔点

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 石蜡熔点的测定按GB/T 2539-81《石蜡熔点(冷却曲线)测定法》进行。
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§ 8-1 石油蜡

1.熔点、滴熔点

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 测定时,将试样加热到熔化后,再升高10℃(不可用明火或电热板直接加热),然后装到预热的试管中,加到50mm刻线处,插入带温度计的软木塞,使温度计水银球低于刻线10mm(见图8-1)。在保证试样温度比估计的熔点至少高8℃的情况下,将试管垂直装入空气浴中,整个试验过程中控制空气浴外水温在16~28℃之间。在上述温度条件下,每隔15s记录一次温度,当第一次出现5个连续读数总差不超过0.1℃时,即试样冷却曲线出现平稳段(或称停滞期),则停止实验,计算这5个连续读数的平均值,作为所测试样的熔点。
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§ 8-1 石油蜡

1.熔点、滴熔点

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • (2)微晶蜡的滴熔点 滴熔点是指在规定的条件下,将已冷却的温度计垂直浸入试样中,使试样黏附在温度计球上,然后将附有试样的温度计置于试管中,水浴加热至试样熔化,当试样从温度计球部滴落第一滴时温度计的读数即为试样的滴熔点。滴熔点是划分微晶蜡、凡士林产品牌号的依据。
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§ 8-1 石油蜡

1.熔点、滴熔点

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 滴熔点的测定按GB/T 8026-87《石油蜡和石油脂滴熔点测定法》进行,该标准等效采用ISO6244-1982,适用于测定石油蜡和凡士林的滴熔点。
  • 测定时,取具有代表性的试样,在洁净的烧杯中缓慢熔化,直至温度达到93℃或达到比预计滴熔点高11℃左右。将试样放入平底耐热容器中,使试样厚度达到12 mm±1mm,用一般实验室温度计测量试样温度,调节至高出预期滴熔点6~11℃,再把一支试验用温度计球部冷却到4℃,迅速擦干并小心将温度计的球部垂直插入热试样中,直至碰到容器的底部(浸没12mm),然后立即提取温度计,垂直握住,让空气冷却至温度计球表面浑浊。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡针入度

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 石油蜡针入度是在规定条件下,标准针垂直穿入固体或半固体石油蜡的深度,以1/10mm表示。它是评价石油蜡硬度的质量指标。
  • 石油蜡针入度的测定按GB/T 4985—1998《石油蜡针入度测定法》进行,该标准等效采用ASTM D1321—95。测定仪器见图8-7。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油蜡针入度

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 测定时,将试样加热至其凝点以上约17℃,倒入成型器内,在控制的条件下,置于空气中冷却1h,然后用水浴将试样控制在试验温度,再将针入度计的标准针在100g负荷下刺入试样5s。取4次测定的算术平均值作为试样的针入度,精确到一个单位(1/10mm),同时报告试验温度。
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§ 8-1 石油蜡

3.石油蜡含油量

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 石油蜡含油量是在规定条件下,能用丙酮-苯(或丁酮)分离出蜡中以液态存在的环烷烃、异构烷烃、芳烃等油组分含量。含油量是评定生产中油蜡分离程度的指标。含油量过高会影响石蜡的色度和储存安定性,降低石蜡的硬度、熔点。因此,常含油量来控制石蜡生产的精制深度。
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§ 8-1 石油蜡

二、石蜡技术要求分析检验一、石油蜡种类、规格

  • 小结:重点是石油蜡的有关概念、特点、规格,掌握熔点、滴熔点、针入度等技术要求的分析检验。
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§ 8-1石油沥青

  • 一、石油沥青种类、规格
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§ 8-1 石油蜡

1.石油沥青种类

一、石油沥青种类、规格

  • 石油沥青是以减压渣油为主要原料制成的一类石油产品,它是黑色固态或半固态黏稠状物质。石油沥青占石油产品总量的3%,主要用于道路铺设和建筑工程上,也广泛用于水利工程、管道防腐、电器绝缘、化工原料和油漆涂料等方面。近年来,采用一定的加工工艺,可由石油沥青制得碳素纤维、碳分子筛、活性炭、针状焦及具有特殊性能的黏结剂等材料。目前,我国石油沥青按性能要求和用途划分为4大系列多个品种,见表8-5。

表6-5 我国石油沥青产品系列及主要品种举例

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§ 8-1 石油蜡

1.石油沥青种类

一、石油沥青种类、规格

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§ 8-1 石油蜡

2.石油沥青规格

一、石油沥青种类、规格

  • 石油沥青中产量最高的是道路石油沥青(约占70%)和建筑石油沥青(约占20%),现仅以此为例介绍其规格和使用性能。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油沥青规格

一、石油沥青种类、规格

  • (1)道路石油沥青 我国道路石油沥青按针入度分为200、180、140、100甲、100乙、60甲、60乙等7个牌号。其规格标准见表8-6。

表6-6 道路石油沥青质量指标

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§ 8-1 石油蜡

2.石油沥青规格

一、石油沥青种类、规格

  • 140~200号沥青适用于寒冷地区使用,由于它对砂石料有良好的浸润性、黏结性及弹性,常用于道路的基础层,也用于喷洒浸透法进行道路施工和路面的修补,还是乳化沥青的基本原料。60~100号适用于较热地区,它兼有上述用途外,主要用于路面上封层的铺设,也可用作生产油毡纸及防潮纸的浸渍材料、木材防腐、管道防锈涂料及建筑工程的防潮、防水层使用等;60号道路沥青还用作加热混合法辅装沥青混凝土路面的砂石结合料上。100~180号适用于温带地区。
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§ 8-1 石油蜡

2.石油沥青规格

一、石油沥青种类、规格

  • (2)建筑石油沥青 我国建筑石油沥青按针入度分为10、30、40号三个牌号,其规格指标见表8-7。
  • 建筑石油沥青主要用作建筑屋面和地下防水的胶结料及制造涂料、油毡、油纸和防腐材料等。
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§ 8-1 石油蜡

1.软化点

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 沥青的软化点是指在规定条件下,试样软化到一定稠度时的温度,以℃表示。
  • 软化点是表示沥青耐热性能的指标,能间接评定沥青使用温度范围,可用于沥青的分类。
  • 软化点低,说明沥青对温度敏感,延性和黏结性较好,但易变形。随着温度的升高,沥青逐渐变软,黏度降低。
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§ 8-1 石油蜡

1.软化点

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 软化点测定按GB/T4508-1999《沥青软化点测定法(环球法)》进行,本标准等效采用ASTM D36-1995,适用于测定软化点范围在30~157℃的石油沥青和煤焦油沥青。如图8-12所示,为沥青软化点试验器。
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§ 8-1 石油蜡

1.软化点

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 测定时按规定温度熔融试样,并注入到两个规定尺寸的铜环内,冷却后用热刀刮去多余的沥青,加盖钢球定位器,其上面各置直径为9.53mm,重3.50g±0.05g的钢球,于水或甘油浴中,以5℃/min±0.5℃/min的升温速度加热,沥青受热软化变形,使两个钢球下落至距离25mm的下支撑板时的温度平均值,即为沥青的软化点。
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§ 8-1 石油蜡

影响沥青软化点测定的主要因素

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • (1)仪器必须符合规定 即钢球质量,支撑架与下支撑板、下支撑板与浴槽底部之间的距离等应为规定值;铜环平面应处于水平状态,温度计应符合GB/T514—83(91)《石油产品试验用温度计技术条件》。
  • (2)加热介质的选择 由于较高温度时水浴与甘油浴测定的软化点有明显差别,因此标准中规定软化点在30~80℃范围内用蒸馏水做加热介质,软化点在90~157℃范围内用甘油做加热介质。
  • (3)加热温度、时间的控制 沥青试样熔化时,不得超过标准中规定的温度和时间。否则,将使沥青中的油分蒸发并促进氧化作用,使组分发生变化而改变沥青的性质,导致试样的软化点改变。
  • (4)升温速度的控制 升温速度过快,会使测定结果偏高,过慢会使测定结果偏低,因此要按规定的标准控制升温的速度。
  • (5)试样成型的状况 黄铜环内沥青试样成型状况对测定结果也有影响。要求试样不含水及气泡;试样注入环中时,若估计软化点在120℃以上,应将铜环与支撑板预热至80~100℃方可注入试样,然后将铜环放置在涂有隔离剂的支撑板上,否则沥青试样会从铜环中完全脱落;黄铜环内表面不应涂隔离剂,以防试样滑落;试样达到冷却时间后,应用热刀片刮去高出环面的试样,使与环面平齐,不允许用火烧平。
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§ 8-1 石油蜡

2.延度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 所谓延度是指在规定的温度和拉伸速度下,将在模具内铸成规定形状的沥青试样拉伸至断裂时的长度,以cm为单位。延度是表示沥青在一定温度下受力拉伸至断裂前的变形能力的指标。延度的大小表明沥青的黏性、流动性,开裂后的自愈能力以及受机械应力作用后变形而不被破坏的能力。
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§ 8-1 石油蜡

3.延度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 延度测定按GB/T4508-1999《沥青延度测定法》进行,该标准等效采用ASTM D113-1986(1992),适用于测定石油沥青和煤焦油沥青的延度。图8-6为SYD-4508B沥青延伸度试验器。
  • 测定时,将熔化的试样注入专用模具中,在25℃±0.5℃的温度下,以5cm/min±0.25cm/min的速度拉伸试样,直至拉断为止,测量其距离即为沥青的延度,以cm为单位。
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§ 8-1 石油蜡

3.延度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 影响沥青延度测定的主要因素
  • (1)仪器的工况 滑板移动速度是否符合要求,标尺刻度是否正确,电机转动时不应造成整台仪器震动等。
  • (2)加热温度、时间的控制 沥青熔化温度过高或加热时间过长,会影响沥青的性质,导致测定结果偏低。故熔化试样时应注意:石油沥青试样加热至倾倒温度时的时间不超过2h,温度不超过预计沥青软化点110℃;煤焦油沥青从加热到倾倒温度的时间不超过30min,温度不超过煤焦油沥青预计软化点55℃。
  • (3)试样成型状况 试样在模具内成型状况对测定结果也有影响,要求试样不含水及气泡;过滤后的试样应由模具的一端到另一端往返注入,保持均匀无死角,并使沥青高出模具。
  • (4)试验温度 试样应在冷却至25℃的条件下进行延伸试验。若冷却温度低于此规定值,则测定结果偏低,反之则偏大。要按规定将支撑板、模具和试样在25℃±0.5℃的恒温水浴中保持85~95min,然后再进行试验。
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§ 8-1 石油蜡

2.针入度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 沥青针入度用标准针在一定的载荷、时间及温度条件下垂直穿入沥青试样的深度来表示,单位为1/10mm。沥青针入度是反映沥青在一定温度下软硬程度的指标。沥青针入度越大,说明沥青黏稠度越小,沥青就越软。我国用25℃的针入度划分沥青牌号。对于道路沥青来说,根据针入度大小可以判断沥青和石料混合搅拌的难易。
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§ 8-1 石油蜡

2.针入度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 沥青针入度的测定按GB/T 4509—1998《沥青针入度测定法》进行,本标准等效采用ASTM D5-95,主要适用于测定针入度小于350的固体和半固体沥青材料;也适用于测定针入度为350~500的沥青材料,但条件略有差异。图8-7为SYD-2801D沥青针入度试验器。
  • 测定时,按规定加热试样并将试样倒入试样皿中,在25℃±0.5℃和5s的时间内,荷重100g±0.1g的标准针垂直穿入沥青试样的深度,以1/10mm表示。特定试验可采用其他条件,报告中必须注明试验条件。
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§ 8-1 石油蜡

2.针入度

二、石油沥青质量指标检验一、石油沥青种类、规格

  • 影响沥青针入度测定的主要因素
  • (1)针入度计工况 试验前必须检查针入度计工况是否完好,即检查针连杆制动按钮压紧时,能否无阻力下滑;针连杆与砝码的质量是否符合标准规定;针入度计的水平调整螺丝应能自由调节,使针连杆保持垂直状态;刻度盘指针导轨中有无异物等。否则将影响测定结果。
  • (2)加热温度和时间的控制 过热和加热时间过长,都将导致试样性质的变化,或产生气泡,影响测定结果。要求石油沥青加热不超过软化点90℃,焦油沥青加热不超过软化点60℃,加热时间不超过30min。
  • (3)试样中的气泡 倒入盛样皿中的试样,若有气泡应除净,否则测定结果将偏大。