一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法
2023-05-01 08:50:41
一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法
【專利摘要】本發明公開了一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法，該方法在石英晶體微天平上實施，石英晶體微天平包括檢測傳感器、信號檢測裝置和數據處理裝置，檢測傳感器包括石英晶片和反應層，該方法包括：用信號檢測裝置檢測檢測傳感器的初始共振頻率，接著在0-45℃下將油品與檢測傳感器中的反應層接觸反應，在接觸反應之後，將反應層洗滌和乾燥，之後再用信號檢測裝置檢測檢測傳感器的反應後的共振頻率，然後基於檢測傳感器在接觸反應前後的共振頻率的變化值，通過數據處理裝置計算出反應層在接觸反應前後的質量變化。根據本發明提供的所述方法不僅能夠準確評價油品的低溫腐蝕性能，而且油品樣品用量較小、評價時間較短。
【專利說明】一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法。
【背景技術】
[0002]隨著市場需求的擴大，國內的煉油能力迅速增加，原油的需求量越來越大。同時，隨著石油資源的深度開採，原油劣質化趨勢日趨明顯，高硫、高酸原油在原油貿易市場上佔有較大的比例，腐蝕介質含量明顯增高。這些高硫、高酸原油在加工過程中會造成煉油設備的嚴重腐蝕，一方面影響裝置的長周期運行，直接導致煉廠經濟效益的下降；另一方面影響安全生產。煉廠針對油品的高溫腐蝕性能採取了一系列行之有效的措施，如材質升級，注入高溫緩蝕劑等。然而，目前對煉廠存在的低溫腐蝕重視程度不夠，也缺乏快速、簡便且行之有效的監測手段。因此，十分有必要建立評價油品的低溫腐蝕性能的方法。
[0003]油品的低溫腐蝕主要是電化學腐蝕，電化學腐蝕的本質決定了電化學方法是腐蝕檢測最有效的方法，但油品的導電性較差，使電化學方法的靈敏度大打折扣，加上電化學方法實驗條件要求比較嚴格，波動比較大，使得電化學方法難以用於評價油品的低溫腐蝕性倉泛。
[0004]目前，油品的低溫腐蝕性能的評價方法趨向於將油品樣品與活性金屬接觸，使油品樣品中的腐蝕介質與活性金屬發生反應，然後稱量活性金屬反應前後的質量變化值，並由來表徵活性金屬反應前後的質量變化值表徵油品的低溫腐蝕性能。在已有技術中，如此評價油品的低溫腐蝕性能的方法有掛片法、鐵粉法、電感探針法等。雖然這些方法各有優點，但是它們都存在樣品使用量大、誤差較大且評價時間較長的缺點。因此，迫切需要開發一種樣品用量少、快速高效、精確度高的評價方法。
【發明內容】
[0005]本發明的目的是為了克服現有的評價油品的低溫腐蝕性能的方法存在的樣品使用量大、誤差較大且評價時間較長的缺點，提供一種新的評價油品的低溫腐蝕性能的方法。
[0006]本發明提供了一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法，該方法在石英晶體微天平上實施，所述石英晶體微天平包括檢測傳感器、信號檢測裝置和數據處理裝置，所述檢測傳感器包括石英晶片和塗覆在石英晶片的表面上的反應層，所述反應層能夠與油品中的腐蝕介質發生反應；所述方法包括:用所述信號檢測裝置檢測所述檢測傳感器的初始共振頻率，接著在0-45°C下將所述油品與所述檢測傳感器中的反應層接觸反應，在接觸反應之後，將所述反應層洗滌和乾燥，之後再用所述信號檢測裝置檢測所述檢測傳感器的反應後的共振頻率，然後基於所述檢測傳感器在接觸反應前後的共振頻率的變化值，通過所述數據處理裝置計算出所述反應層在接觸反應前後的質量變化。
[0007]根據本發明的所述評價油品的低溫腐蝕性能的方法，石英晶體微天平中的石英晶體具有壓電效應(即對石英晶體施加電場，石英晶體會發生變形，而電場去掉後，石英晶體的變形隨之消失)，石英晶體的表面電極的質量變化可以表現為檢測傳感器的共振頻率發生變化(參見《石英晶體微天平工作原理及其在腐蝕研究中的應用和進展》，汪川、王振堯、柯偉，腐蝕科學與防護技術，第20卷，第5期，2008年9月)。在本發明中，通過使油品與檢測傳感器中的反應層接觸反應會使反應層的質量發生變化，而這種質量的變化可以通過接觸反應前後的檢測傳感器的共振頻率變化值表現出來，因此，根據接觸反應前後的檢測傳感器的共振頻率變化值與反應層的質量變化值的相關性，由檢測出的所述共振頻率變化值能夠計算出反應層的質量變化值，從而表徵出油品的低溫腐蝕性能。
[0008]而且，石英晶體微天平的靈敏度較高，使得本發明提供的所述方法具有以下優點:(I)測量精度較高，實驗誤差較小，測量下限可達0.4ng/cm2;(2)所需加入的樣品量較少，一般只需要200-400μ L ;(3)測量時間較短，本發明的所述方法所用時間通常約為電感探針法所用時間的五分之一 ；(4)測量量程較大，檢測傳感器在保證測量精度的前提下，允許的頻率變化為44000Hz，即反應層的重量最高可達785 μ g/cm2,而檢測傳感器的測量下限可達
0.4ng/cm2。因此，根據本發明的所述方法可以快速地、準確地檢測出油品的低溫腐蝕性能，而且所需使用的油品樣品量較小。
[0009]本發明的其他特徵和優點將在隨後的【具體實施方式】部分予以詳細說明。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010]附圖是用來提供對本發明的進一步理解，並且構成說明書的一部分，與下面的【具體實施方式】一起用於解釋本發明，但並不構成對本發明的限制。在附圖中:
[0011]圖1是本發明中採用的石英晶體微天平的結構示意圖；
[0012]圖2是本發明的【具體實施方式】中採用的檢測池的結構示意圖；
[0013]圖3是檢測傳感器的結構示意圖。
[0014]附圖標記說明
[0015]I檢測傳感器2信號檢測裝置3數據處理裝置
[0016]11反應層12石英晶片13蓋子
[0017]14密封圈15電極16反應區域
[0018]17殼體21振蕩器22電源
[0019]23頻率計數器
【具體實施方式】
[0020]以下結合附圖對本發明的【具體實施方式】進行詳細說明。應當理解的是，此處所描述的【具體實施方式】僅用於說明和解釋本發明，並不用於限制本發明。
[0021]本發明提供的所述方法在石英晶體微天平上實施。如圖1和3所示，所述石英晶體微天平包括檢測傳感器1、信號檢測裝置2和數據處理裝置3 ;所述檢測傳感器I包括石英晶片12和塗覆在石英晶片12的表面上的反應層11 ;所述信號檢測裝置2包括振蕩器21、電源22和頻率計數器23，所述電源22向所述振蕩器21提供電能，振蕩器21用於檢測檢測傳感器I的共振頻率，頻率計數器23用於記錄振蕩器21的檢測結果；所述數據處理裝置3用於根據檢測出的共振頻率結果計算反應層的質量變化。
[0022]在一種實施方式中，為了使本發明的所述方法便於實施，將所述檢測傳感器I安裝在檢測池中。所述檢測池例如可以如圖2所示，所述檢測池包括殼體17和蓋子13，所述檢測傳感器I通過密封圈14固定在檢測池內，使檢測傳感器I的上表面和下表面分別在不同的空間，並且保證檢測傳感器I中的反應層11在上表面；同時在檢測傳感器I的下表面連接電極15，通過該電極與信號檢測裝置2連接以實現檢測檢測傳感器I的共振頻率。所述檢測傳感器I的上表面與密封圈14之間形成反應區域16。在本發明的所述方法的實施過程中，將油品樣品滴加在所述反應區域16上即可實現使油品樣品與反應層11接觸反應。所述密封圈14優選為O型橡膠密封圈。
[0023]在本發明中，所述反應層11的材質沒有特別的限定，只要所述反應層11能夠與油品中的腐蝕介質發生反應即可。優選情況下，所述反應層11為活鐵類物質。最優選地，所述反應層11為碳鋼。所述碳鋼是指碳含量小於2.11重量％且不含有特意加入的合金元素的鋼。所述碳鋼可以為各種常規的碳鋼，例如可以為20#碳鋼和/或Q235碳鋼。
[0024]在所述石英晶片的表面上形成反應層11的方法沒有特別的限定，只要形成的反應層11的厚度均勻即可。在優選情況下，所述反應層11通過真空電鍍或蒸鍍的方法塗覆在所述石英晶片的表面上。最優選地，所述反應層11通過真空電鍍的方法塗覆在所述石英晶片的表面上。
[0025]所述反應層11為石英晶片表面的塗覆層中參與反應的部分，石英晶片表面的塗覆層為塗覆有反應層物質的層。所述反應層11的表面面積可以佔所述石英晶片表面的塗覆層的表面面積的10-100%，優選為80-100%，更優選為90-100%。所述反應層11的單位面積質量可以為 0.18-785 μ g/cm2，優選為 0.35-640 μ g/cm2。
[0026]所述反應層11可以以各種常規的形狀形成於所述石英晶片的表面上。優選情況下，所述反應層11為圓形。更優選地，當所述密封圈14為O型橡膠密封圈時，所述反應層11形狀與所述密封圈14的內圈形狀相同。
[0027]在本發明中，所述檢測傳感器I在使用過程中只需要一面形成有所述反應層11即可，然而兩面都形成有所述反應層11也並不影響最終的評價結果。而且，當所述檢測傳感器I的兩面都形成有所述反應層11時，所述檢測傳感器I的兩面可以替換使用，也即在一面的反應層與一種油品發生接觸反應並檢測共振頻率以評價該油品的低溫腐蝕性能之後，將另一面的反應層用於評價另一種油品的低溫腐蝕性能。
[0028]而且，根據本發明提供的所述方法，在評價完一種油品的低溫腐蝕性能之後，所述反應層11並不會完全反應掉，甚至一次評價過程只會將所述反應層11中的很少部分的物質反應掉。因此，在評價完一種油品的低溫腐蝕性能之後，所述反應層11可以繼續用於評價其他油品的低溫腐蝕性能，因而所述檢測傳感器I能夠多次重複使用。
[0029]在所述檢測傳感器I中，所述石英晶片12可以為各種常規的石英晶片，例如可以為雙面鍍有惰性金屬層的石英晶片。所述惰性金屬層中的惰性金屬可以為各種常規的不能與油品中的腐蝕介質發生反應的金屬，例如可以為金和/或鉬。當所述石英晶片12為雙面鍍有惰性金屬(如金)層的石英晶片時，所述反應層可以塗覆在至少一個惰性金屬層上。
[0030]在一種較優選的實施方式中，所述檢測傳感器I的製備方法包括:選取雙面鍍有金層的石英晶片；將該石英晶片洗滌和乾燥；通過真空電鍍在清潔的石英晶片的至少一個金層上塗覆碳鋼層。將該石英晶片洗滌的過程優選包括:先用去離子水洗滌，再用乙醇洗滌。所述真空電鍍的方法可以按照本領域常規的方法實施。所述真空電鍍所採用的設備可以為HUS-5GB真空噴鍍儀。[0031]本發明提供的所述評價油品的低溫腐蝕性能的方法包括:用所述信號檢測裝置2檢測所述檢測傳感器I的初始共振頻率，接著在0-45°C下將所述油品與所述檢測傳感器I中的反應層11接觸反應，在接觸反應之後，將所述反應層11洗滌和乾燥，之後再用所述信號檢測裝置2檢測所述檢測傳感器I的反應後的共振頻率，然後基於所述檢測傳感器I在接觸反應前後的共振頻率的變化值，通過所述數據處理裝置3計算出所述反應層11在接觸反應前後的質量變化。
[0032]優選情況下，所述油品與所述檢測傳感器I中的反應層11接觸反應的條件包括:反應溫度為5-40°C，更優選為10-30°C ;反應時間為0.5-10小時，更優選為1_3小時。
[0033]在接觸反應之後，用於洗滌所述反應層11的洗滌液優選為能夠與油品樣品混溶的有機溶劑。所述有機溶劑例如可以為石油醚、二氯甲烷和甲苯中的至少一種。
[0034]在本發明提供的所述方法中，所述數據處理裝置3可以按照以下公式計算所述反應層11在接觸反應前後的質量變化量:
【權利要求】
1.一種評價油品的低溫腐蝕性能的方法，該方法在石英晶體微天平上實施，所述石英晶體微天平包括檢測傳感器、信號檢測裝置和數據處理裝置，所述檢測傳感器包括石英晶片和塗覆在石英晶片的表面上的反應層，所述反應層能夠與油品中的腐蝕介質發生反應； 所述方法包括:用所述信號檢測裝置檢測所述檢測傳感器的初始共振頻率，接著在.0-45°C下將所述油品與所述檢測傳感器中的反應層接觸反應，在接觸反應之後，將所述反應層洗滌和乾燥，之後再用所述信號檢測裝置檢測所述檢測傳感器的反應後的共振頻率，然後基於所述檢測傳感器在接觸反應前後的共振頻率的變化值，通過所述數據處理裝置計算出所述反應層在接觸反應前後的質量變化。
2.根據權利要求1所述的方法，其中，所述反應層為碳鋼。
3.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述反應層通過真空電鍍或蒸鍍的方法塗覆在所述石英晶片的表面上。
4.根據權利要求1或2所述的方法，其中，所述石英晶片為雙面鍍有惰性金屬層的石英晶片，所述反應層塗覆在至少一個惰性金屬層上。
5.根據權利要求4所述的方法，其中，所述惰性金屬層中的惰性金屬為金和/或鉬。
6.根據權利要求1所述的方法，其中，所述油品與所述檢測傳感器中的反應層接觸反應的條件包括:反應溫度為5-40°C，反應時間為0.5-10小時。
7.根據權利要求1所述的方法，其中，所述數據處理裝置按照以下公式計算所述反應層在接觸反應前後的質量變化量: . 1、1/= -2,26fA 其中，Af為所述檢測傳感器在接觸反應前後的共振頻率的變化值，單位為MHz ;&為所述檢測傳感器的初始共振頻率，單位為MHz ；Δπι為所述反應層在接觸反應前後的質量變化，單位為g ；A為所述反應層的表面面積，單位為cm2。
【文檔編號】G01N5/00GK103712872SQ201210369630
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2012年9月28日 優先權日:2012年9月28日
【發明者】徐波, 章群丹, 王京, 田松柏 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