一種評價環烷酸腐蝕性的方法
2023-10-08 01:35:29
專利名稱：一種評價環烷酸腐蝕性的方法
技術領域：
本發明涉及一種評價環烷酸腐蝕性的方法。
背景技術：
煉油裝置中的環烷酸腐蝕是國內外煉油企業關注的熱點，也是目前亟待解決的難點問題，隨著原油劣質化加劇，原油中的酸值逐年增加，煉油裝置中的環烷酸腐蝕問題也日益突出，嚴重威脅著企業的安全生產。雖然環烷酸腐蝕已發現了近八十年，但至今人們對這種腐蝕現象的本質及其控制因素還缺乏系統深入的認識，主要有兩個原因(1)環烷酸腐蝕的影響因素非常複雜，溫度、酸值、流速及設備材料等因素均與這種腐蝕現象有密切的關係；(2)更主要的是，環烷酸的嚴重腐蝕部位多發生在高流速或湍流區域，在實驗室條件下模擬工業煉油環境的高溫高流速狀態十分困難。環烷酸腐蝕是一種化學腐蝕，環烷酸與鐵反應產生的腐蝕產物環烷酸鐵能附著在金屬表面形成一層保護膜，在高流速及湍流條件下腐蝕速率大大增加，其本質是流體在金屬表面產生一種剪切力，使金屬表面的保護膜破壞、剝離隨即產生新的腐蝕。傳統的環烷酸腐蝕評價方法是將金屬試片浸入腐蝕介質中，在一定攪拌速率及溫度下進行腐蝕性測試。該方法操作簡便，可以直觀的以腐蝕速率反應出不同金屬材質的耐腐蝕性能，但缺點是介質流速與試樣表面呈切線方向，介質與試樣間的相對流速不大，與實際流體的流速流態有明顯差異，流體在這種流動狀態下無法產生足夠的剪切力破壞金屬表面的保護膜，使傳統腐蝕實驗方法得出的腐蝕速率大大低於衝刷狀態下的腐蝕。US6294387提供了一種鐵粉法測定環烷酸腐蝕的方法，根據腐蝕介質中溶解鐵的含量判斷環烷酸腐蝕程度，該方法可以排除硫化物對腐蝕的幹擾，同時由於鐵粉提供了巨大的反應表面積，弱化了腐蝕產物擴散對腐蝕過程的影響，為單純研究環烷酸的腐蝕提供了很好的途徑，但由於金屬材質的晶相結構被破壞，很難反應出不同金屬材質的耐腐蝕能力，且鐵粉法採用過濾鐵粉測定油中鐵含量的方法，處理重質油時由於粘度大而造成分離困難。為了能使環烷酸腐蝕實驗的條件更接近現場運行的狀態，近年來國內外科研院所和高校等均開展了環烷酸衝刷腐蝕的研究。實驗室模擬液體高速流動的方法主要有旋轉法、管流法和噴射衝擊法。旋轉法具有設備簡單，測試用溶液量小等優點，但旋轉引起的渦流以及溶液隨旋轉試件一起運動造成其相對速度降低，不足以產生足夠的剪切力；管流法的優點是能較好地模擬管道衝刷的實際工況條件，實驗結果有很強的實用價值，但系統佔據空間很大，實驗所需溶液量大，實驗周期長，裝置的建造和操作費用高；噴射衝擊法的優點是可以提供很高的衝擊液流速度，因而縮短實驗周期，缺點是不能很好地模擬實際工況條件，衝刷比實際情況嚴重，並且為了獲得高的衝擊流速，噴嘴的直徑一般僅為1 2mm，運行過程中容易堵塞。綜合考慮，為縮短實驗周期，降低操作費用，目前大部分環燒酸衝刷腐蝕評價裝置採用噴射衝擊法。
發明內容
本發明提供了一種評價環烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質質量的0. 05% 10%，將腐蝕介質與金屬試片接觸、反應，以金屬試片在單位面積上和單位時間內的失重表徵腐蝕介質的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為滷離子， 季銨鹽中的烴基總碳數為10 40。所述季銨鹽的陰離子為氯離子。所述季銨鹽中的烴基總碳數優選為16 30，更優選為20 28。所述季銨鹽的烴基中優選含有芳環，更優選含有苯環。所述季銨鹽的加入量為腐蝕介質質量的0. 5%。所述腐蝕介質優選為含環烷酸的原油、含環烷酸的原油餾分油或含環烷酸的模型油。所述模型油(模擬油)是指用兩種以上的油品配製的或者一種以上的油品與環烷酸配製的試驗用油。所述腐蝕介質的酸值(TAN)優選為0. 5 220mgK0H/g。本發明對具體的試驗設備和實驗條件沒有特別的限制，本領域技術人員可以根據模擬的實際情況進行選擇，如腐蝕試驗設備可選擇間歇式或連續式的設備，試驗壓力可選擇負壓、常壓或正壓條件下進行，試驗溫度可選擇實際操作的溫度範圍等。當評價原油常減壓蒸餾中的環烷酸腐蝕時，本發明可以按以下方法實施向腐蝕介質中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質質量的0. 05% 10%，將金屬試片浸入腐蝕介質中，在220°C 420°C下、攪拌反應1 24h，實驗結束後，將金屬試片稱重，以金屬試片在單位面積上和單位時間內的失重表徵腐蝕介質的腐蝕性。反應溫度優選為265 °C 285 °C。反應時間優選為2 8h。通過對環烷酸腐蝕性的研究發現，季銨鹽可以大大促進環烷酸的腐蝕速率，進一步的研究表明，季銨鹽具有剝離金屬表面腐蝕產物的作用，從而破壞金屬表面的保護膜，迅速產生新的腐蝕，這與衝刷作用促進腐蝕的機理相同。根據這一認識，本發明通過在環烷酸腐蝕試驗過程中加入季銨鹽，模擬衝刷狀態下環烷酸的腐蝕過程，克服了傳統腐蝕實驗剪切力不足的缺點，與噴射衝擊法相比大大減少了設備建設和操作的費用，為系統的實驗室研究及評價腐蝕介質的環烷酸腐蝕提供了一種有效途徑。
具體實施例方式以下通過實施例進一步說明本發明。實施例中，將金屬試片在單位面積上和單位時間內的失重換算成金屬的年平均腐蝕厚度(毫米/年，mm/a)。實施例1腐蝕介質TAN = 1. 2mg0H/g的環烷酸白油溶液。實驗在玻璃反應器中進行，攪拌速度300rpm，實驗溫度280°C，實驗時間4h，加入二甲基十八烷基苄基溴化銨，加入量為腐蝕介質質量的2. 0%，腐蝕速率由傳統腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其餘實驗條件相同) 的 0. 2mm/a，±|力口至Ij 7. 3mm/a。實施例2腐蝕介質TAN = 2. 5mg0H/g的減三線餾分油。實驗在玻璃反應器中進行，攪拌速度300rpm，實驗溫度280°C，實驗時間4h，加入二甲基十二烷基苄基氯化銨，加入量為腐蝕介質質量的0. 5%，腐蝕速率由傳統腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其餘實驗條件相同)的 0. 9mm/a，±|力口至Ij 4. 3mm/a。實施例3腐蝕介質TAN = 3. 54mg0H/g的高酸原油，分別取原油和270 350°C餾分和 350 530°C餾分進行腐蝕實驗。實驗在高壓反應釜中進行，攪拌速度300rpm，實驗溫度 280°C，實驗時間4h，加入二甲基十六烷基苄基氯化銨，加入量為腐蝕介質質量的1%，與傳統腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其餘實驗條件相同)的對比實驗結果見表1。表權利要求
1.一種評價環烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質質量的0. 05% 10%，將腐蝕介質與金屬試片接觸、反應，以金屬試片在單位面積上和單位時間內的失重表徵腐蝕介質的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為滷離子，季銨鹽中的烴基總碳數為10 40。
2.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述季銨鹽的陰離子為氯離子。
3.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述季銨鹽中的烴基總碳數為16 30。
4.按照權利要求3所述的方法，其特徵在於，所述季銨鹽中的烴基總碳數為20 28。
5.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述季銨鹽的烴基中含有芳環，更優選含有苯環。
6.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述季銨鹽的加入量為腐蝕介質質量的 0. 5%。
7.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述腐蝕介質為含環烷酸的原油、含環烷酸的原油餾分油或含環烷酸的模型油。
8.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，所述腐蝕介質的酸值為0.5 220mgK0H/g°
9.按照權利要求1所述的方法，其特徵在於，將金屬試片浸入腐蝕介質中，在220°C 420°C下、攪拌反應1 24h。
10.按照權利要求9所述的方法，其特徵在於，反應溫度為265°C 285°C，反應時間為 2 8h。
全文摘要
本發明涉及一種評價環烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質質量的0.05％～10％，將腐蝕介質與金屬試片接觸、反應，以金屬試片在單位面積上和單位時間內的失重表徵含酸烴油的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為滷離子，季銨鹽中的烴基總碳數為10～40。本發明可用於評價含酸烴油的環烷酸腐蝕。
文檔編號G01N17/00GK102221521SQ20101014707
公開日2011年10月19日 申請日期2010年4月15日 優先權日2010年4月15日
發明者李本高, 杜鶴, 王徵 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油化工科學研究院