未經(jīng)加工煉制的天然石油稱為原油,是非常復(fù)雜的混合物,其組成決定了原油的物理性質(zhì),也直接影響著原油的管道輸送過(guò)程。
組成原油的主要元素是碳和氫,約占99%,還有少量的硫、氮、氧和其他微量元素。原油像是一個(gè)兄弟姐妹眾多的龐大家族,其主要成員都是由碳和氫結(jié)合而成的碳?xì)浠衔铮?jiǎn)稱為“烴”。依據(jù)烴分子中碳與氫的比例和結(jié)構(gòu),烴可分成物化性質(zhì)互不相同的三類:烷烴,直鏈狀,分子式為CnH2n+2;環(huán)烷烴,環(huán)狀,分子式為CnH2n和CnH2n-2;芳香烴,分子式為CnH2n-6。分子式中n=1、2、3……。此外,該家族中還有少量個(gè)頭特別大的成員—膠質(zhì)和瀝青質(zhì),分子量在500以上,其成分并不固定,除碳、氫外,主要還含有氧化物、硫化物及氮化物等。
小分子靈活,彼此間范德華力小,容易自由運(yùn)動(dòng),因此常溫下分子中含碳數(shù)較少的烴是氣體,含碳數(shù)較多的是液體或固體。例如常溫下的烷烴,從甲烷(CH4)到丁烷(C4H10)為氣體,
從戊烷(C5H12)到十六烷(C16H34)為液體,十七烷(C17H36)以上為固體。常溫下的固態(tài)烷烴稱為蠟。
原油是分子大小不同的各種烴類與膠質(zhì)、瀝青質(zhì)的混合物,若高分子烴、膠質(zhì)、瀝青質(zhì)含量較低,則它們?cè)诔叵露汲蕟畏肿訝顟B(tài)溶解分散在液態(tài)烴中,固態(tài)烴是分散相,液態(tài)烴為連續(xù)相,原油整體呈現(xiàn)為液體,可以像水一樣直接沿管道流動(dòng),即能夠常溫輸送。中東原油就屬于這種情況。相反,當(dāng)這些高分子物質(zhì)含量很高時(shí),常溫下只有少部分能溶解在液態(tài)烴中,而大部分呈固態(tài)析出,經(jīng)過(guò)彼此搭接、纏繞和黏連,形成具有一定強(qiáng)度的海綿狀骨架結(jié)構(gòu),將液態(tài)烴分割、包圍并使其失去流動(dòng)性,固態(tài)烴是連續(xù)相,液態(tài)烴是分散相,原油整體上“凝固”了。大部分中國(guó)原油含蠟(高分子烷烴)很高,常溫下呈固態(tài)或非常黏稠而無(wú)法輸送。如產(chǎn)量約占我國(guó)三分之一的大慶原油,含蠟量約26%,凝點(diǎn)高達(dá)32攝氏度。
將多蠟原油加熱后,原油分子的熱運(yùn)動(dòng)能力增強(qiáng),彼此間的相互約束能力減弱,一方面使液態(tài)烴變稀,能夠溶解更多的蠟;另一方面使海綿狀蠟結(jié)構(gòu)松散、解體,并形成許多小顆粒蠟塊分布在液態(tài)烴中。固態(tài)烴變成分散相,液態(tài)烴變成連續(xù)相,原油就可以沿管道流動(dòng)了。
(來(lái)源:石油知識(shí))