專利名稱：一種評價環(huán)烷酸腐蝕性的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種評價環(huán)烷酸腐蝕性的方法。
背景技術(shù)：
煉油裝置中的環(huán)烷酸腐蝕是國內(nèi)外煉油企業(yè)關(guān)注的熱點(diǎn)，也是目前亟待解決的難點(diǎn)問題，隨著原油劣質(zhì)化加劇，原油中的酸值逐年增加，煉油裝置中的環(huán)烷酸腐蝕問題也日益突出，嚴(yán)重威脅著企業(yè)的安全生產(chǎn)。雖然環(huán)烷酸腐蝕已發(fā)現(xiàn)了近八十年，但至今人們對這種腐蝕現(xiàn)象的本質(zhì)及其控制因素還缺乏系統(tǒng)深入的認(rèn)識，主要有兩個原因(1)環(huán)烷酸腐蝕的影響因素非常復(fù)雜，溫度、酸值、流速及設(shè)備材料等因素均與這種腐蝕現(xiàn)象有密切的關(guān)系；(2)更主要的是，環(huán)烷酸的嚴(yán)重腐蝕部位多發(fā)生在高流速或湍流區(qū)域，在實(shí)驗(yàn)室條件下模擬工業(yè)煉油環(huán)境的高溫高流速狀態(tài)十分困難。環(huán)烷酸腐蝕是一種化學(xué)腐蝕，環(huán)烷酸與鐵反應(yīng)產(chǎn)生的腐蝕產(chǎn)物環(huán)烷酸鐵能附著在金屬表面形成一層保護(hù)膜，在高流速及湍流條件下腐蝕速率大大增加，其本質(zhì)是流體在金屬表面產(chǎn)生一種剪切力，使金屬表面的保護(hù)膜破壞、剝離隨即產(chǎn)生新的腐蝕。傳統(tǒng)的環(huán)烷酸腐蝕評價方法是將金屬試片浸入腐蝕介質(zhì)中，在一定攪拌速率及溫度下進(jìn)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(yīng)出不同金屬材質(zhì)的耐腐蝕性能，但缺點(diǎn)是介質(zhì)流速與試樣表面呈切線方向，介質(zhì)與試樣間的相對流速不大，與實(shí)際流體的流速流態(tài)有明顯差異，流體在這種流動狀態(tài)下無法產(chǎn)生足夠的剪切力破壞金屬表面的保護(hù)膜，使傳統(tǒng)腐蝕實(shí)驗(yàn)方法得出的腐蝕速率大大低于沖刷狀態(tài)下的腐蝕。US6294387提供了一種鐵粉法測定環(huán)烷酸腐蝕的方法，根據(jù)腐蝕介質(zhì)中溶解鐵的含量判斷環(huán)烷酸腐蝕程度，該方法可以排除硫化物對腐蝕的干擾，同時由于鐵粉提供了巨大的反應(yīng)表面積，弱化了腐蝕產(chǎn)物擴(kuò)散對腐蝕過程的影響，為單純研究環(huán)烷酸的腐蝕提供了很好的途徑，但由于金屬材質(zhì)的晶相結(jié)構(gòu)被破壞，很難反應(yīng)出不同金屬材質(zhì)的耐腐蝕能力，且鐵粉法采用過濾鐵粉測定油中鐵含量的方法，處理重質(zhì)油時由于粘度大而造成分離困難。為了能使環(huán)烷酸腐蝕實(shí)驗(yàn)的條件更接近現(xiàn)場運(yùn)行的狀態(tài)，近年來國內(nèi)外科研院所和高校等均開展了環(huán)烷酸沖刷腐蝕的研究。實(shí)驗(yàn)室模擬液體高速流動的方法主要有旋轉(zhuǎn)法、管流法和噴射沖擊法。旋轉(zhuǎn)法具有設(shè)備簡單，測試用溶液量小等優(yōu)點(diǎn)，但旋轉(zhuǎn)引起的渦流以及溶液隨旋轉(zhuǎn)試件一起運(yùn)動造成其相對速度降低，不足以產(chǎn)生足夠的剪切力；管流法的優(yōu)點(diǎn)是能較好地模擬管道沖刷的實(shí)際工況條件，實(shí)驗(yàn)結(jié)果有很強(qiáng)的實(shí)用價值，但系統(tǒng)占據(jù)空間很大，實(shí)驗(yàn)所需溶液量大，實(shí)驗(yàn)周期長，裝置的建造和操作費(fèi)用高；噴射沖擊法的優(yōu)點(diǎn)是可以提供很高的沖擊液流速度，因而縮短實(shí)驗(yàn)周期，缺點(diǎn)是不能很好地模擬實(shí)際工況條件，沖刷比實(shí)際情況嚴(yán)重，并且為了獲得高的沖擊流速，噴嘴的直徑一般僅為1 2mm，運(yùn)行過程中容易堵塞。綜合考慮，為縮短實(shí)驗(yàn)周期，降低操作費(fèi)用，目前大部分環(huán)燒酸沖刷腐蝕評價裝置采用噴射沖擊法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種評價環(huán)烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質(zhì)中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0. 05% 10%，將腐蝕介質(zhì)與金屬試片接觸、反應(yīng)，以金屬試片在單位面積上和單位時間內(nèi)的失重表征腐蝕介質(zhì)的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為鹵離子， 季銨鹽中的烴基總碳數(shù)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(shù)優(yōu)選為16 30，更優(yōu)選為20 28。所述季銨鹽的烴基中優(yōu)選含有芳環(huán)，更優(yōu)選含有苯環(huán)。所述季銨鹽的加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0. 5%。所述腐蝕介質(zhì)優(yōu)選為含環(huán)烷酸的原油、含環(huán)烷酸的原油餾分油或含環(huán)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制的或者一種以上的油品與環(huán)烷酸配制的試驗(yàn)用油。所述腐蝕介質(zhì)的酸值(TAN)優(yōu)選為0. 5 220mgK0H/g。本發(fā)明對具體的試驗(yàn)設(shè)備和實(shí)驗(yàn)條件沒有特別的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以根據(jù)模擬的實(shí)際情況進(jìn)行選擇，如腐蝕試驗(yàn)設(shè)備可選擇間歇式或連續(xù)式的設(shè)備，試驗(yàn)壓力可選擇負(fù)壓、常壓或正壓條件下進(jìn)行，試驗(yàn)溫度可選擇實(shí)際操作的溫度范圍等。當(dāng)評價原油常減壓蒸餾中的環(huán)烷酸腐蝕時，本發(fā)明可以按以下方法實(shí)施向腐蝕介質(zhì)中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0. 05% 10%，將金屬試片浸入腐蝕介質(zhì)中，在220°C 420°C下、攪拌反應(yīng)1 24h，實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，將金屬試片稱重，以金屬試片在單位面積上和單位時間內(nèi)的失重表征腐蝕介質(zhì)的腐蝕性。反應(yīng)溫度優(yōu)選為265 °C 285 °C。反應(yīng)時間優(yōu)選為2 8h。通過對環(huán)烷酸腐蝕性的研究發(fā)現(xiàn)，季銨鹽可以大大促進(jìn)環(huán)烷酸的腐蝕速率，進(jìn)一步的研究表明，季銨鹽具有剝離金屬表面腐蝕產(chǎn)物的作用，從而破壞金屬表面的保護(hù)膜，迅速產(chǎn)生新的腐蝕，這與沖刷作用促進(jìn)腐蝕的機(jī)理相同。根據(jù)這一認(rèn)識，本發(fā)明通過在環(huán)烷酸腐蝕試驗(yàn)過程中加入季銨鹽，模擬沖刷狀態(tài)下環(huán)烷酸的腐蝕過程，克服了傳統(tǒng)腐蝕實(shí)驗(yàn)剪切力不足的缺點(diǎn)，與噴射沖擊法相比大大減少了設(shè)備建設(shè)和操作的費(fèi)用，為系統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室研究及評價腐蝕介質(zhì)的環(huán)烷酸腐蝕提供了一種有效途徑。
具體實(shí)施例方式以下通過實(shí)施例進(jìn)一步說明本發(fā)明。實(shí)施例中，將金屬試片在單位面積上和單位時間內(nèi)的失重?fù)Q算成金屬的年平均腐蝕厚度(毫米/年，mm/a)。實(shí)施例1腐蝕介質(zhì)TAN = 1. 2mg0H/g的環(huán)烷酸白油溶液。實(shí)驗(yàn)在玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行，攪拌速度300rpm，實(shí)驗(yàn)溫度280°C，實(shí)驗(yàn)時間4h，加入二甲基十八烷基芐基溴化銨，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的2. 0%，腐蝕速率由傳統(tǒng)腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其余實(shí)驗(yàn)條件相同) 的 0. 2mm/a，±|力口至Ij 7. 3mm/a。實(shí)施例2腐蝕介質(zhì)TAN = 2. 5mg0H/g的減三線餾分油。實(shí)驗(yàn)在玻璃反應(yīng)器中進(jìn)行，攪拌速度300rpm，實(shí)驗(yàn)溫度280°C，實(shí)驗(yàn)時間4h，加入二甲基十二烷基芐基氯化銨，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0. 5%，腐蝕速率由傳統(tǒng)腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其余實(shí)驗(yàn)條件相同)的 0. 9mm/a，±|力口至Ij 4. 3mm/a。實(shí)施例3腐蝕介質(zhì)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(jìn)行腐蝕實(shí)驗(yàn)。實(shí)驗(yàn)在高壓反應(yīng)釜中進(jìn)行，攪拌速度300rpm，實(shí)驗(yàn)溫度 280°C，實(shí)驗(yàn)時間4h，加入二甲基十六烷基芐基氯化銨，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的1%，與傳統(tǒng)腐蝕測定法(除不加季銨鹽外，其余實(shí)驗(yàn)條件相同)的對比實(shí)驗(yàn)結(jié)果見表1。表權(quán)利要求
1.一種評價環(huán)烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質(zhì)中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0. 05% 10%，將腐蝕介質(zhì)與金屬試片接觸、反應(yīng)，以金屬試片在單位面積上和單位時間內(nèi)的失重表征腐蝕介質(zhì)的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為鹵離子，季銨鹽中的烴基總碳數(shù)為10 40。
2.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽的陰離子為氯離子。
3.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽中的烴基總碳數(shù)為16 30。
4.按照權(quán)利要求3所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽中的烴基總碳數(shù)為20 28。
5.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽的烴基中含有芳環(huán)，更優(yōu)選含有苯環(huán)。
6.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述季銨鹽的加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的 0. 5%。
7.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蝕介質(zhì)為含環(huán)烷酸的原油、含環(huán)烷酸的原油餾分油或含環(huán)烷酸的模型油。
8.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蝕介質(zhì)的酸值為0.5 220mgK0H/g°
9.按照權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，將金屬試片浸入腐蝕介質(zhì)中，在220°C 420°C下、攪拌反應(yīng)1 24h。
10.按照權(quán)利要求9所述的方法，其特征在于，反應(yīng)溫度為265°C 285°C，反應(yīng)時間為 2 8h。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種評價環(huán)烷酸腐蝕性的方法，包括向腐蝕介質(zhì)中加入季銨鹽，加入量為腐蝕介質(zhì)質(zhì)量的0.05％～10％，將腐蝕介質(zhì)與金屬試片接觸、反應(yīng)，以金屬試片在單位面積上和單位時間內(nèi)的失重表征含酸烴油的腐蝕性；所述季銨鹽的陰離子為鹵離子，季銨鹽中的烴基總碳數(shù)為10～40。本發(fā)明可用于評價含酸烴油的環(huán)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(yōu)先權(quán)日2010年4月15日
發(fā)明者李本高, 杜鶴, 王征 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(xué)研究院