原油结蜡

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引起集输油管道结蜡的主要原因是原油与管

壁间的温差。原油在流动过程中不断向周围环境

散热，以管壁处的油流温度最低，当管壁处的油温

下降到析蜡点后，蜡开始以粗糙的管道内壁为结晶

核心而结晶析出****（高于析蜡点不惜出）******，并形成结蜡层，进一步吸附原油

中的蜡晶颗粒。同时，由于原油与管壁问存在温

差，而蜡在原油中的溶解度是温度的函数，所以油

流中就会出现石蜡分子的径向浓度梯度，由于浓度

梯度的存在，使石蜡分子从管道中心向管内壁扩

散，为结蜡进一步提供条件。********（高向低扩散）**********

1．4．1 原油的组成和性质

原油中所含轻质馏分越多，蜡的结晶温度就越

低，即蜡越不易析出，保持溶解状态的蜡量就越多。

蜡在油中的溶解量随温度的降低而减小。原油中

含蜡量高时，蜡的结晶温度就高。在同一含蜡量

下，重油的蜡结晶温度高于轻油的结晶温度。

1．4．2 原油中的胶质和沥青质

原油中不同程度地含有胶质和沥青质。它们

影响蜡的初始结晶温度和蜡的析出过程以及结在

管壁上的蜡性质。由于胶质为表面活性物质，可以

吸附初始结晶蜡来阻止结晶的发展。沥青质是胶

质的进一步聚合物，它不溶于油，而是以极小的颗

粒分散在油中，可成为石蜡结晶的中心。由于胶

质、沥青质的存在，使蜡结晶分散得均匀而致密，且与胶质结合紧密。但在胶质、沥青质存在的情

况下，在管壁上沉积的蜡更不易被油流冲走。故原

油中所含的胶质、沥青质既可减轻结蜡程度，又在

结蜡后使沉积蜡黏结强度增大而不易被油流冲

走。

1．4．3 油温

在温差相同、流速相同的情况下，油温越高，结

蜡倾向系数越大。这是因为，随着油温的升高，管

壁处蜡分子浓度降低，原油黏度降低，扩散系数增

大，而管壁处温度梯度基本不变，管壁剪切应力降

低，油流对结蜡层的冲刷作用减弱，因此在管壁结

晶析出并沉积下来的蜡分子比例相对增加。

1．4．4 管壁温差

管壁结蜡量随管壁温差的增大而增大。这是

因为，壁温与中心油流温差越大，石蜡分子的浓度

梯度越大，分子扩散作用越强；当中心油温一定时，

壁温越低，管壁附近的蜡晶浓度越大，剪切弥散作

用增强，布朗运动引起的蜡晶间的相互碰撞也加

强，这些都有利于管壁结蜡。

1．4．5 流速

随着流速增大，结蜡速率降低，结蜡强度减弱。

这是因为，随着流速增大，管壁剪切应力增大，油流

冲刷作用增强，从而使得管壁上的结蜡层减薄H]。

1．4．6 管壁材质和原油中所含杂质

管壁粗糙度越大，越易结蜡，同时，原油中所含

的其他机械杂质越多，越易结蜡。这是因为，这些

杂质和粗糙的表面为蜡提供了更多的结晶核心，从

而容易结蜡。

1．4．7 运行时间

随着运行时间的延续，结蜡层的厚度在缓慢增

加，而蜡沉积的增量减少。这是因为随着结蜡层厚

度的增加，热阻增加，散热量减少，结蜡层表面与油

流的温差减小，使蜡沉积增量减小。

3333333333333333

(1)原油与管壁温差对结蜡的影响：当管壁温

度低于析蜡点温度时，随着管壁温度与原油之间的

温差愈大蜡分子浓度梯度就越大，使分子扩散作用

增强。利用对Fick扩散定律变形可以加以描述：

实验表明，当管壁温度高于原油温度时，即使

油温在蜡沉积高峰区内，因浓度差的存在，使得蜡

分子运移的方向为管壁趋向中心油流，管内壁也几

乎不会出现蜡沉积的现象

(2)原油温度对管壁结蜡的影响：在原油输

送过程中，油温接近析蜡温度较高，或接近凝点较

低时，管道中的结蜡现象较轻，但蜡沉积较严重在以上两者中间的温度区域内。这种现象的原因可以

根据蜡沉积机理解释：在油温较高的管段结蜡量不

多，这与此时管内壁温度较高有关，由于管内壁温

度与油温都比较高，蜡分子的浓度梯度比较小，蜡

分子在油流中向管壁处迁移的动力较弱，因此蜡沉

积较轻；在较低的油温下，管壁与油流之间的温差

较小，高分子蜡扩散的动力较弱，与此同时，由于

管流的剪切应力较大，原油粘度较大，作为蜡沉积

过程第一步的沉积层表面凝油层易被冲刷掉。

(3)流速对管壁结蜡的影响，主要表现为：随

着流速的增大，管壁蜡沉积速度减弱。因为随着流

速的增大，原油与管壁的温差减小，管壁处剪切应

力增大，紊流时的蜡沉积比层流轻，Re数愈大，蜡

沉积愈小。这些因素都会使管壁上的蜡沉积减小。

除以上因素外，原油的组成、管壁的材质以及

运行时间都对管壁结蜡现象也产生很大的影响。

2．3 结蜡规律

影响原油管壁结蜡的因素很多，下面只要研究

管壁温度、原油温度与管壁结蜡速率的关系。

2．3．1 管壁温度对结蜡速率的关系

由于原油的析蜡温度为52_3 c【=，故将管流模拟

实验中原油的最高温度选择为58℃，最低温度为

52℃，管壁温度分布在40 56℃之间。管壁温度与

结蜡速率的关系见图2。

从图2可以看出，当原油温度一定时，结蜡速

率随着管壁温度的下降逐渐增大（上升而减小）。另外，在管壁温度接近或超过原油析蜡点的油壁温差约5℃时，结蜡

速率逐渐下降，且该高含蜡原油的结蜡速率大概维

持在2O (h·m )上下。

管壁温度相同，原油温度不同蜡的沉积现象．

管壁温度高于析蜡点，将没有蜡沉积

(I)原油温度不变，管壁温度高于原油凝固点

时（管壁温度下降），沉积速率一直升高；管壁温度接近于凝固点时，蜡沉积速率增大后将趋于一个平衡值。管壁温度不

变，随着油壁温差的增大，蜡沉积速率逐渐增大。

(2)结蜡量随油壁之问温差(正温差)的增大

迅速增加。当油温高于析蜡温度时，蜡晶停止析出，

已析出的蜡晶会重新溶解到原油中，这时结蜡量随

着油壁之间温差(负温差)的增加迅速下降。

33*333***3333***333

管壁温度相同，原油温度不同蜡的沉积现象．

管壁温度高于析蜡点，将没有蜡沉积

(1)管壁温度相同，原油温度不同蜡的沉积现象．

管壁温度高于析蜡点，将没有蜡沉积，因此，实验中管

壁温度最低选择42℃，最高确定为5O℃．各管壁温

度相同，原油温度对结蜡速率的影响见图3．从图3可