專利名稱：一種含SiO₂的強化復合化學鍍液及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于石油化工技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種含SiO2的強化復合化學鍍液及其應(yīng)用。
背景技術(shù)：
燃料重油中通常含有2 3%的硫及硫化物，燃燒中絕大部分形成二氧化硫，二氧化硫中約有I 5%在一定條件下與氧化合形成三氧化硫，干式三氧化硫?qū)υO(shè)備幾乎不發(fā)生作用，但當它與煙氣中水蒸氣(5 18%)結(jié)合形成硫酸蒸汽時，卻大幅度提高煙氣的露點，
這樣，當接觸煙氣的裝置表面溫度低于露點時，即發(fā)生酸液的凝結(jié)并強烈地腐蝕金屬，這種現(xiàn)象被稱為硫酸露點腐蝕。石化公司煉油廠和化工廠加熱爐對流段爐管及空氣預熱器中普遍存在著低溫露點腐蝕-S02、SO3-H2O型腐蝕，包括常減壓裝置、焦化裝置、制氫裝置、乙烯裝置、動力鍋爐省煤器、催化裝置廢熱鍋爐等，在引風機擋板、集塵器、煙道和煙 等與含硫燃料燃燒廢氣接觸的低溫部位也存在低溫露點腐蝕。隨著原油中硫含量的增加，尤其煉制高硫原油比例大幅度提高，含硫煙氣的硫酸露點腐蝕問題日趨嚴重。因而，露點腐蝕引起的設(shè)備腐蝕失效已成為制約煉油生產(chǎn)裝置長周期平穩(wěn)運行的瓶頸。為了避免露點腐蝕的影響，通常可以采用以下措施使用低硫燃料；提高換熱面金屬的表面溫度；選用耐硫酸露點腐蝕材料；采用耐蝕防護涂層。企業(yè)為了提高熱效率，盡量降低排煙溫度，造成露點腐蝕問題的出現(xiàn)不可避免，因此會大量地采用抗露點腐蝕材料，如碳鋼表面襯C-276或者涂覆有機涂層。然而，C-276價格較高，有機涂層結(jié)合力較差?；瘜W鍍鎳是以次磷酸鹽為還原劑，經(jīng)過自催化的氧化-還原反應(yīng)而沉淀出Ni-P合金鍍層的工藝。化學鍍作為一種發(fā)展較早的工藝技術(shù)，因其操作簡便、設(shè)備簡單、所得涂層的耐腐蝕和耐磨損性較好的特點在工業(yè)中己獲得了廣泛的應(yīng)用?；瘜W復合鍍是在化學鍍基礎(chǔ)上發(fā)展起來的一項新方法，它是將一種或幾種不溶性固體顆粒均勻地分散在基礎(chǔ)鍍液中，使固體顆粒與金屬離子共沉積而形成各種不同物理化學性質(zhì)鍍層的一種表面處理技術(shù)。化學復合鍍層是表面金屬基復合材料，Ni-P合金與不溶性固體粒子之間是機械攙雜，兩者之間的相界面基本上是清晰的(不存在相互擴散)，它既強化了原有基質(zhì)金屬鍍層的性質(zhì)，又對原有鍍層進行了改性，因此，復合鍍層的功能具有相當?shù)淖杂啥?。但是現(xiàn)有技術(shù)中的化學復合鍍層大多存在穩(wěn)定性不高，研究少等方面的缺陷，并且目前還沒有人研究含SiO2的強化復合化學鍍液并將其用于抗低溫硫酸露點腐蝕方面。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明第一個技術(shù)問題在于提供一種含SiO2的強化復合化學鍍液，該含SiO2的強化復合化學鍍液能提高鍍液的穩(wěn)定性。本發(fā)明的第二個技術(shù)問題在于提供上述含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，該制備方法工藝簡單，成本低。
本發(fā)明的第三個技術(shù)問題在于提供一種抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，該方法抗低溫硫酸露點腐蝕效果好。本發(fā)明的最后一個技術(shù)問題在于提供上述含SiO2的強化復合化學鍍液在制備具有抗低溫硫酸露點腐蝕鍍層方面的應(yīng)用。本發(fā)明的第一個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)手段來實現(xiàn)的一種含SiO2的強化復合化學鍍液，在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳20 40g/L、次亞磷酸鈉20 45g/L、檸檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸鈉15 25g/L、碘化鉀10 100mg/L、表面活性劑I 5mg/L, SiO2 3 20g。作為本發(fā)明的一種優(yōu)選方式一種含SiO2的強化復合化學鍍液，在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳25 35g/L、次亞磷酸鈉25 40g/L、檸檬酸20 25g/L、丙酸5 8mL/L、醋酸鈉18 22g/L、碘化鉀30 80mg/L、表面活性劑2 3mg/L, SiO2 5 6g。 作為本發(fā)明的一種較佳方式一種含SiO2的強化復合化學鍍液，在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳30g/L、次亞磷酸鈉30g/L、檸檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸鈉20g/L、碘化鉀 50mg/L、表面活性劑 2. 5mg/L, SiO2 5. 5g。SiO2顆粒硬度高、耐磨性好、抗腐蝕能力強，同時在高溫下仍具有高強、高韌、穩(wěn)定性好等特點，而且納米SiO2顆粒價格低廉。在鍍液中添加納米SiO2顆粒后，可以改善鍍層的硬度、耐磨性以及耐蝕性能。本發(fā)明所述的表面活性劑優(yōu)選為烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺Formamide。本發(fā)明的第二個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的上述含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳20 40g/L、次亞磷酸鈉20 45g/L、檸檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸鈉15 25g/L、碘化鉀10 100mg/L、表面活性劑I 5mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取3 20g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2 5h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。本發(fā)明的第三個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為80 90°C施鍍2 3h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。易受低溫硫酸露點腐蝕材料的預處理通常含除油和酸洗活化工序。本發(fā)明的最后一個技術(shù)問題是通過如下技術(shù)方案來實現(xiàn)的上述含SiOJA強化復合化學鍍液在制備具有抗低溫硫酸露點腐蝕鍍層方面的應(yīng)用。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點本發(fā)明提供的含SiO2的強化復合化學鍍液能提高鍍液的穩(wěn)定性；本發(fā)明提供的含SiO2的強化復合化學鍍液制備方法工藝簡單，成本低；本發(fā)明提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，該方法抗低溫硫酸露點腐蝕效果好。


圖I是實施例I中制備的含SiO2的強化復合化學鍍層的表面形貌SEM圖；圖2是實施例5中制備的含SiO2的強化復合化學鍍層的模擬加熱爐煙氣露點腐蝕試驗裝置圖；其中I、液態(tài)SO2 ;2、硅膠；3、流量計；4、S02 ;5、進氣口 ；6、H20+空氣；7、加熱爐；8、熱電偶；9、出氣口 ；10、試驗片；11、水；12、恒溫箱；13、空壓機。
具體實施例方式實施例I本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉45g/L、檸檬酸15g/L、丙酸10mL/L、醋酸鈉15g/L、碘化鉀100mg/L、表面活性劑lmg/L，Si02 5g，表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺 Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳20g/L、次亞磷酸鈉45g/L、檸檬酸15g/L、丙酸10mL/L、醋酸鈉15g/L、碘化鉀100mg/L、表面活性劑lmg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，選取5g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。
本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為80°C施鍍2h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫酸，酸化時間為lmin。制備的含SiO2的強化復合化學鍍層的表面形貌SEM圖如圖I所示，從圖I中可以看出含SiO2的強化復合化學鍍層致密。實施例2本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳40g/L、次亞磷酸鈉20g/L、檸檬酸30g/L、丙酸3mL/L、醋酸鈉25g/L、碘化鉀10mg/L、表面活性劑5mg/L，SiO2 7g，表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳40g/L、次亞磷酸鈉20g/L、檸檬酸30g/L、丙酸3mL/L、醋酸鈉25g/L、碘化鉀10mg/L、表面活性劑5mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取7g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為85°C施鍍3h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫酸，酸化時間為lmin。實施例3本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳25g/L、次亞磷酸鈉40g/L、檸檬酸20g/L、丙酸8mL/L、醋酸鈉18g/L、碘化鉀80mg/L、表面活性劑2mg/L，SiO2 IOg,表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳25g/L、次亞磷酸鈉40g/L、檸檬酸20g/L、丙酸8mL/L、醋酸鈉18g/L、碘化鉀80mg/L、表面活性劑2mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取IOg的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為90°C施鍍2. 5h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進 行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫 酸，酸化時間為lmin。實施例4本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳35g/L、次亞磷酸鈉25g/L、檸檬酸25g/L、丙酸5mL/L、醋酸鈉22g/L、碘化鉀30mg/L、表面活性劑3mg/L，SiO2 20g,表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳35g/L、次亞磷酸鈉25g/L、檸檬酸25g/L、丙酸5mL/L、醋酸鈉22g/L、碘化鉀30mg/L、表面活性劑3mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取20g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為85°C施鍍2h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫酸，酸化時間為lmin。實施例5本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳30g/L、次亞磷酸鈉30g/L、檸檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸鈉20g/L、碘化鉀50mg/L、表面活性劑2. 5mg/L, SiO2 5. 5g，表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酉先胺 Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳30g/L、次亞磷酸鈉30g/L、檸檬酸22g/L、丙酸7mL/L、醋酸鈉20g/L、碘化鉀50mg/L、表面活性劑2. 5mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，選取5. 5g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。
本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為80°C施鍍3h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。
通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫酸，酸化時間為lmin。實施例6本實施例提供的含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳38g/L、次亞磷酸鈉23g/L、檸檬酸18g/L、丙酸6mL/L、醋酸鈉16g/L、碘化鉀40mg/L、表面活性劑3. 5mg/L, SiO2 12g，表面活性劑采用烷基苯磺酸鈉SDBS和甲酰胺 Formamide。該含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳38g/L、次亞磷酸鈉23g/L、檸檬酸18g/L、丙酸6mL/L、醋酸鈉16g/L、碘化鉀40mg/L、表面活性劑3. 5mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取12g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。本實施例提供的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于上述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為82°C施鍍3h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層Ni-P-SiO2復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。通常來說，化工設(shè)備中易受低溫硫酸露點腐蝕部位通常采用碳鋼制成，碳鋼在進行施鍍前，通常需要先進行除油和酸化活化處理，酸化采用質(zhì)量百分含量為O. 5%的稀硫酸，酸化時間為lmin。實施例7采用實施例5中的含SiO2的強化復合化學鍍液，采用圖2中的模擬加熱爐煙氣露點腐蝕試驗裝置，對含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層的腐蝕性能進行測試試驗步驟包括將試樣浸于硫酸-活性炭的混合物中并保持一定溫度(110°C )，爐內(nèi)通SO2與空氣的混合氣體(lL/min);在3. 3mL質(zhì)量百分含量為85%的硫酸溶液中，添加I克活性炭，以與加熱爐沉積物的條件相近。在加入活性炭的質(zhì)量百分含量為85%的H2SO4溶液中，溫度為110°C條件下，通302氣時間為24小時，碳鋼、實施例5中形成的Ni-P-SiO2復合鍍層2種試樣的腐蝕速率分別為0. 61mg/cm2 · h，0. 024mg/cm2 · h。實驗結(jié)果數(shù)據(jù)說明，20碳鋼表面進行復合化學鍍后，復合鍍層的抗露點腐蝕能力是原20 #碳鋼的25倍，因此可以采用納米顆粒強化復合化學鍍技術(shù)抗硫酸露點腐蝕。本發(fā)明可用其他的不違背本發(fā)明的精神或主要特征的具體形式來概述。本發(fā)明的上述實施例都只能認為是對本發(fā)明的說明而不是限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的實質(zhì)技術(shù)對以上實施例所作的任何細微修改、等同變化與修飾，均屬于本發(fā)明技術(shù)方案的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種含SiO2的強化復合化學鍍液，其特征是含以下原料在IL含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳20 40g/L、次亞磷酸鈉20 45g/L、檸檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸鈉15 25g/L、碘化鉀10 100mg/L、表面活性劑I 5mg/L, SiO2 3 20g。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的含SiO2的強化復合化學鍍液，其特征是所述的表面活性劑為 SDB S+Formamide。
3.權(quán)利要求I或2所述的含SiO2的強化復合化學鍍液的制備方法，其特征是含以下步驟首先配制鍍液，在IL鍍液中含硫酸鎳20 40g/L、次亞磷酸鈉20 45g/L、檸檬酸15 30g/L、丙酸3 10mL/L、醋酸鈉15 25g/L、碘化鉀10 100mg/L、表面活性劑I 5mg/L ;其次配置含SiO2的強化復合化學鍍液，取3 20g的SiO2添加至鍍液中，并超聲攪拌2 5h，得含SiO2的強化復合化學鍍液。
4.一種抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，其特征是將預處理后的易受低溫硫酸露點腐蝕部位置于權(quán)利要求I或2中所述含SiO2的強化復合化學鍍液中，調(diào)節(jié)溫度為80 90°C施鍍2 3h，在易受低溫硫酸露點腐蝕部位表面得到含納米SiO2顆粒的復合化學復合鍍層，從而使易受低溫硫酸露點腐蝕部位能夠抵抗低溫硫酸露點腐蝕。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，其特征是易受低溫硫酸露點腐蝕材料的預處理含除油和酸洗活化工序。
6.權(quán)利要求I所述的含SiO2的強化復合化學鍍液在制備具有抗低溫硫酸露點腐蝕鍍層方面的應(yīng)用。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種含SiO2的強化復合化學鍍液，含以下原料在1L含SiO2的強化復合化學鍍液中含硫酸鎳20～40g/L、次亞磷酸鈉20～45g/L、檸檬酸15～30g/L、丙酸3～10mL/L、醋酸鈉15～25g/L、碘化鉀10～100mg/L、表面活性劑1～5mg/L，SiO2 3～20g。還公開了該鍍液的制備方法及應(yīng)用，以及利用該鍍液進行抗低溫硫酸露點腐蝕的方法，利用本發(fā)明中含SiO2的強化復合化學鍍液制成的鍍層抗低溫硫酸露點腐蝕的性能高。
文檔編號C23C18/36GK102943254SQ20121041179
公開日2013年2月27日 申請日期2012年10月24日 優(yōu)先權(quán)日2012年10月24日
發(fā)明者林建榮, 徐宏, 侯峰, 羅光漢, 李銘東, 黃健斌, 莫李紅, 吳健, 曾為民 申請人:中國石油化工股份有限公司