CN101130702A - 炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂及制备和使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种抑制160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质对钢铁腐蚀的缓蚀剂，该缓蚀剂是由10～99.5％的由硼酸和有机胺按摩尔比1∶0.5～3合成的高温有机酸缓蚀剂和余量为酮醛胺类缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂、炔氧甲基胺类缓蚀剂中的一种或任意两种或两种以上组份通过充分混合得到；其使用方法是：将30～2000ppm该缓蚀剂与盐、酸、水混合介质充分混合，可有效防止设备、装置及管线的腐蚀；本发明适用于160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质；能与原油破乳剂、原油脱钙剂有效复配，协同作用，性能稳定，缓蚀效率高；该缓蚀剂生产简便易行，原料易于得到，可用于石油炼制及石油化工加工过程中，油田污水处理及回注污水系统的管线和设施缓蚀。
Description
技术领域
本发明涉及一种抑制160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质对钢铁腐蚀的缓蚀剂。
背景技术
随着经济对能源需求的快速增长，采用三采技术以达到增产目的手段得到广泛应用，导致原油性质越来越差，高含盐、高含酸的劣质原油比例愈来愈大。目前，炼厂为脱除原油中的钙而开发的脱钙脱金属剂，大部分为酸性化合物。在原油脱盐装置实施脱钙工艺中，存在着盐与酸两种腐蚀叠加的危害，尤其在＞100℃温度下，腐蚀速率更是呈几何级数增长。目前的防腐技术通常有(1)采用耐腐蚀的材质；(2)材质表面进行防腐涂层处理；(3)采用高效缓蚀剂；(4)其他辅助手段(如牺牲阳极法、辅助阳极等)。其中采用耐腐蚀的材质为最佳防腐手段，然而效果最佳的材质钛材价格过高，一次性投资大。材质表面进行防腐涂层处理会因炼油设备结构复杂、传质、传热等温度、工艺条件方面的限制，使得涂层施工困难，不能满足使用要求，且装置检修时易划伤涂层。相比而言，采用缓蚀剂防腐可以在不进行装置改造情况下实施，成本低。而注入缓蚀剂不失为一种简单易行的防腐办法。CN 1224078A、CN 1231347A分别介绍了一种只能够抑制钢铁在单纯盐水中腐蚀的缓蚀剂；CN 1388271A介绍了一种用于高温酸性介质(160℃以下对于20％盐酸或土酸)中的钢铁缓蚀剂及其制备方法。对于160℃以下，抑制有机酸、盐、水共存体系中钢铁腐蚀的水溶性缓蚀剂，目前尚未见报道。
发明内容
本发明的目的在于提供一种可用于石油炼制及石油化工加工过程中，油田污水处理及回注污水系统的管线和设施的缓蚀剂，尤其是涉及抑制160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质对钢铁腐蚀的缓蚀剂。
本发明的另一个目的在于提供上述缓蚀剂的使用方法，将30～2000μg/g(相对于腐蚀介质)所述缓蚀剂添加到任意浓度的腐蚀介质(腐蚀介质为包含水溶性无机盐的各种无机酸及酸腐蚀介质的水溶液，尤其是160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质)中，混合均匀。
本发明提供的技术方案之一缓蚀剂的制备方法为：所述缓蚀剂是由10～99.5％(wt％)的主缓蚀剂与余量的辅助缓蚀剂两种组分组合而成。
将辅助缓蚀剂加入主缓蚀剂中搅拌，混合均匀，温度为40～50℃、时间1～3h、常压搅拌混合。
其中主缓蚀剂是一种利用硼酸与有机胺合成的高温有机酸缓蚀剂。辅助缓蚀剂为酮醛胺类缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂、炔氧甲基胺类缓蚀剂等市售缓蚀剂中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成。
主缓蚀剂其制备方法是：①高温有机酸缓蚀剂中间体的制备：将硼酸与有机胺按摩尔比1∶0.5～1∶3投入到三口瓶中，并加入占硼酸及有机胺总重量的5～30％的烃类溶剂，在不断搅拌下，升温至100～300℃，回流2～20小时，当反应混合物酸值达到3～20mgKOH/g时，反应结束，得到高温有机酸缓蚀剂中间体；②将占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比10～60％的高温有机酸缓蚀剂中间体降温至60～70℃后，在常压下边搅拌边加入占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比为20～80％选自C1～C9的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、1，2-丙二醇、正戊醇、正庚醇、正辛醇中的一种或两种或两种以上组分组合而成的一元醇或二元醇溶剂，以及占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比为0.1～20％选目硫脲、氯化苄、硫烯、丙炔醇、磷酸三钠、磷硫酸铵、磷酸二铵、磷酸三铵、苯并三氮唑中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的缓蚀成膜组分。将①、②组分按调合温度为20～70℃、时间为2～5h的方式调合，即可制得。
其中所述主缓蚀剂中的有机胺为乙二胺、N-羟乙基乙二胺、N-甲基，N-二羟乙基胺、甲基叔胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二(低级烷)丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺中的一种或任意两种(含两种)以上组份组合而成。
本发明提供的技术方案之二为：将30～2000ppm的所述缓蚀剂添加到任意浓度的腐蚀介质中混合均匀，尤其是160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合腐蚀介质中混合均匀。
腐蚀介质为可溶性钾盐、钠盐、镁盐中的一种或任意两种或两种以上组份。
腐蚀介质为各种水溶性无机酸和有机酸，为盐酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、丙酸和乙酐中的一种或任意两种或两种以上组份。
本发明所述缓蚀剂可有效防止设备、装置及管线的腐蚀；本发明适用性广，可适用于包含水溶性无机盐的各种无机酸及有机酸腐蚀介质的水溶液，特别是160℃以下炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质；能与原油破乳剂、原油脱钙剂有效复配，协同作用，性能稳定，缓蚀效率高达90％以上；且该缓蚀剂生产简便易行，原料易于得到。
具体实施方式
实施例1～10：一种可用于炼厂原油脱盐、脱水装置盐、酸、水混合介质的缓蚀剂及其制备方法。
表1 缓蚀剂的组成实施例
| 实施例 | 主缓蚀剂％ | 辅助缓蚀剂％ |
| 实施例1 | 10 | 90 |
| 实施例2 | 20 | 80 |
| 实施例3 | 30 | 70 |
| 实施例4 | 40 | 60 |
| 实施例5 | 50 | 50 |
| 实施例6 | 60 | 40 |
| 实施例7 | 70 | 30 |
| 实施例8 | 80 | 20 |
| 实施例9 | 90 | 10 |
| 实施例10 | 99.5 | 0.5 |
上表中的主缓蚀剂是一种利用硼酸与有机胺合成的高温有机酸缓蚀剂；
辅助缓蚀剂为酮醛胺类缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂、炔氧甲基胺类缓蚀剂等市售缓蚀剂中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成。
对于实施例1～10中的任一缓蚀剂，可不分先后顺序地将其各组份按比例加入搅拌釜中，在40～50℃下充分搅拌均匀制备而成。
实施例11～33：主缓蚀剂的制备及组成
表2 主缓蚀剂的组成实施例
| 实施例 | 有机酸高温缓蚀剂中间体 | 醇剂％ | 缓蚀成膜组份％ | ||
| 硼酸，mol | 有机胺，mol | 烃类，％ | |||
| 实施例11 | 1.0 | 0.5 | 5 | 80 | 10 |
| 实施例12 | 1.0 | 0.75 | 10 | 70 | 20 |
| 实施例13 | 1.0 | 1.0 | 10 | 75 | 15 |
| 实施例14 | 1.0 | 1.25 | 15 | 75 | 10 |
| 实施例15 | 1.0 | 1.5 | 15 | 80 | 5 |
| 实施例16 | 1.0 | 1.75 | 20 | 65 | 15 |
| 实施例17 | 1.0 | 2.0 | 20 | 75 | 5 |
| 实施例18 | 1.0 | 2.25 | 75 | 60 | 20 |
| 实施例19 | 1.0 | 2.5 | 75 | 55 | 20 |
| 实施例20 | 1.0 | 2.75 | 25 | 65 | 10 |
| 实施例21 | 1.0 | 3.0 | 25 | 74.5 | 0.5 |
| 实施例22 | 1.0 | 0.5 | 30 | 65 | 5 |
| 实施例23 | 1.0 | 0.75 | 30 | 67.5 | 2.5 |
| 实施例24 | 1.0 | 1.0 | 35 | 50 | 20 |
| 实施例25 | 1.0 | 1.25 | 40 | 50 | 10 |
| 实施例26 | 1.0 | 1.5 | 40 | 55 | 5 |
| 实施例27 | 1.0 | 1.75 | 45 | 59.9 | 0.1 |
| 实施例28 | 1.0 | 2.0 | 80 | 40 | 20 |
| 实施例29 | 1.0 | 2.25 | 80 | 35 | 15 |
| 实施例30 | 1.0 | 2.5 | 50 | 30 | 20 |
| 实施例31 | 1.0 | 2.75 | 50 | 45 | 5 |
| 实施例32 | 1.0 | 3.0 | 50 | 49.5 | 0.5 |
| 实施例33 | 1.0 | 0.5 | 70 | 20 | 20 |
| 实施例34 | 1.0 | 0.75 | 60 | 25 | 15 |
| 实施例35 | 1.0 | 1.0 | 90 | 30 | 10 |
| 实施例36 | 1.0 | 1.25 | 90 | 35 | 5 |
| 实施例37 | 1.0 | 1.5 | 65 | 37.5 | 2.5 |
| 实施例38 | 1.0 | 1.75 | 65 | 39.5 | 0.5 |
| 实施例39 | 1.0 | 2.0 | 100 | 39.9 | 0.1 |
| 实施例40 | 1.0 | 2.25 | 55 | 35 | 10 |
| 实施例41 | 1.0 | 2.5 | 45 | 45 | 10 |
| 实施例42 | 1.0 | 2.75 | 35 | 60 | 5 |
| 实施例43 | 1.0 | 3.0 | 55 | 69.9 | 0.1 |
所述主缓蚀剂中的有机胺为乙二胺、N-羟乙基乙二胺、N-甲基，N-二羟乙基胺、甲基叔胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二(低级烷)丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺中的一种或任意两种(含两种)以上组份组合而成；所述的烃类溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚或汽油中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的混合物；所述C1～C9一元醇或二元醇有机溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、1，2-丙二醇、正戊醇、正庚醇、正辛醇等；所述缓蚀成膜组分为硫脲、氯化苄、硫烯、丙炔醇、磷酸三钠、磷硫酸铵、磷酸二铵、磷酸三铵、苯并三氮唑中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成。
对于实施例11～43中的任一缓蚀剂，先将硼酸与有机胺按摩尔比1∶0.5～1∶3投入到三口瓶中，并加入占硼酸及有机胺总重量的5～30％的烃类溶剂，在不断搅拌下，升温至100～300℃，回流2～20小时，当反应混合物酸值达到3～20mgKOH/g时，反应结束，得到高温有机酸缓蚀剂中间体；再将占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比10～60％的高温有机酸缓蚀剂中间体降温至60～70℃后，在常压下边搅拌边加入占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比为20～80％选自C1～C9的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、1，2-丙二醇、正戊醇、正庚醇、正辛醇中的一种或两种或两种以上组分组合而成的一元醇或二元醇溶剂，以及占水溶性高温有机酸缓蚀剂重量百分比为0.1～20％选自硫脲、氯化苄、硫烯、丙炔醇、磷酸三钠、磷硫酸铵、磷酸二铵、磷酸三铵、苯并三氮唑中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的缓蚀成膜组分，按调合温度为20～70℃、时间为2～5h的方式调合，即可制得。
实施例44～54
缓蚀剂(实施例1)：10％主缓蚀剂+90％辅助缓蚀剂；
腐蚀体系：NaCl含量1％+有机酸(甲酸∶乙酸∶丙酸＝1∶1∶1)3％+水96％
表3 不同温度下缓蚀剂实施例的评价结果
| 实施例 | 温度，℃ | 缓蚀剂加量，ppm | 缓蚀率，％ | 腐蚀速率，mm/a |
| 实施例44 | 80 | 30 | 96.28 | 0.98 |
| 实施例45 | 100 | 100 | 99.34 | 0.47 |
| 实施例46 | 125 | 500 | 99.18 | 0.56 |
| 实施例47 | 140 | 1300 | 98.95 | 0.82 |
| 实施例48 | 150 | 1800 | 99.62 | 0.37 |
| 实施例49 | 160 | 2000 | 97.56 | 1.22 |
| 实施例50 | 45 | 50 | 97.93 | 0.72 |
| 实施例51 | 80 | 200 | 98.25 | 0.43 |
| 实施例52 | 100 | 800 | 98.87 | 0.27 |
| 实施例53 | 130 | 1000 | 99.33 | 0.25 |
| 实施例54 | 130 | 1500 | 99.56 | 0.22 |
实施例55～66
缓蚀剂(实施例5)：50％主缓蚀剂+50％辅助缓蚀剂；
腐蚀体系：无机盐(KCI∶NaCl＝1∶1)含量3％+有机酸(甲酸∶丙酸∶乙酐＝1∶1∶1)含量1％+水96％
表4 不同温度下缓蚀剂实施例的评价结果
| 实施例 | 温度，℃ | 缓蚀剂加量，ppm | 缓蚀率，％ | 腐蚀速率，mm/a |
| 实施例55 | 45 | 30 | 98.23 | 0.71 |
| 实施例56 | 80 | 80 | 98.51 | 1.36 |
| 实施例57 | 100 | 150 | 97.42 | 0.51 |
| 实施例58 | 125 | 200 | 97.73 | 0.45 |
| 实施例59 | 125 | 300 | 98.78 | 0.34 |
| 实施例60 | 130 | 500 | 98.89 | 0.60 |
| 实施例61 | 130 | 800 | 98.92 | 0.35 |
| 实施例62 | 140 | 1000 | 98.81 | 0.60 |
| 实施例63 | 140 | 1200 | 98.85 | 0.52 |
| 实施例64 | 150 | 1500 | 97.90 | 0.54 |
| 实施例65 | 160 | 1700 | 99.01 | 0.77 |
| 实施例66 | 160 | 2000 | 98.38 | 1.13 |
实施例67～76
缓蚀剂(实施例10)：99.5％主缓蚀剂+0.5％辅助缓蚀剂；
腐蚀体系：MgCI含量1％+无机酸(盐酸∶氢氟酸＝1∶1)含量20％+水79％
表5 不同温度下缓蚀剂实施例的评价结果
| 实施例 | 温度℃ | 缓蚀剂加量ppm | 缓蚀率％ | 腐蚀速率mm/a |
| 实施例67 | 45 | 30 | 97.20 | 1.74 |
| 实施例68 | 80 | 50 | 92.14 | 3.44 |
| 实施例69 | 100 | 100 | 95.12 | 2.11 |
| 实施例70 | 100 | 300 | 95.87 | 2.08 |
| 实施例71 | 120 | 700 | 95.94 | 2.01 |
| 实施例72 | 140 | 1000 | 96.20 | 1.96 |
| 实施例73 | 130 | 1200 | 96.88 | 1.73 |
| 实施例74 | 130 | 1500 | 97.15 | 1.60 |
| 实施例75 | 150 | 1800 | 98.56 | 0.98 |
| 实施例76 | 160 | 1200 | 98.07 | 1.52 |
实施例77～87
表6 不同浓度腐蚀介质的应用实施例的评价结果
| 实施例 | 无机盐％ | 酸％ | 水％ | 缓蚀剂加量ppm | 缓蚀率％ | 腐蚀速率mm/a |
| 实施例77 | 20 | 80 | / | 2000 | 92.62 | 8.91 |
| 实施例78 | 10 | 60 | 30 | 1500 | 93.88 | 9.14 |
| 实施例79 | 15 | 50 | 35 | 1000 | 94.73 | 7.89 |
| 实施例80 | 5 | 30 | 65 | 700 | 93.94 | 7.36 |
| 实施例81 | 3 | 10 | 87 | 600 | 94.06 | 5.72 |
| 实施例82 | 2 | 5 | 93 | 400 | 95.10 | 4.22 |
| 实施例83 | 1 | 2.5 | 96.5 | 200 | 92.61 | 5.33 |
| 实施例84 | 0.5 | 1.0 | 98.5 | 100 | 92.03 | 5.60 |
| 实施例85 | 0.1 | 0.5 | 99.4 | 80 | 91.25 | 3.48 |
| 实施例86 | / | 10 | 90 | 50 | 92.26 | 4.14 |
| 实施例87 | 5 | / | 95 | 30 | 90.65 | 1.12 |
。
Claims (9)
1.一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂，其特征在于：按重量百分比，该缓蚀剂是由10～99.5％的由硼酸和有机胺合成的高温有机酸缓蚀剂和余量为酮醛胺类缓蚀剂、咪唑啉类缓蚀剂、炔氧甲基胺类缓蚀剂缓蚀剂中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成；
硼酸和有机胺合成的高温有机酸缓蚀剂按其重量百分比包括：10～60％的硼酸和有机胺按摩尔比1∶0.5～3反应生成的高温有机酸缓蚀剂的中间体、20～80％C1～C9的一元醇或二元醇溶剂和0.1～20％的硫脲、氯化苄、硫烯、丙炔醇、磷酸三钠、磷硫酸铵、磷酸二铵、磷酸三铵、苯并三氮唑中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的缓蚀成膜组分。
2.根据权利要求1所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂，其特征在于：一元醇或二元醇溶剂为甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、1，2-丙二醇、正戊醇、正庚醇、正辛醇中的一种、两种或两种以上组分组合而成。
3.根据权利要求1所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的制备方法，其特征在于：制备方法如下①高温有机酸缓蚀剂中间体的制备：将硼酸与有机胺按摩尔比1∶0.5～1∶3投入到三口瓶中，并加入占硼酸和有机胺总重量的5～30％的烃类溶剂，在不断搅拌下，升温至100～300℃，回流2～20小时，当反应混合物酸值达到3～20mgKOH/g时，反应结束，得到高温有机酸缓蚀剂中间体；②将占高温有机酸缓蚀剂重量百分比10～60％的高温有机酸缓蚀剂中间体降温至60～70℃后，在常压下边搅拌边加入占高温有机酸缓蚀剂重量百分比为20～80％C1～C9的甲醇、乙醇、正丙醇、异丙醇、丁醇、异丁醇、1，2-丙二醇、正戊醇、正庚醇、正辛醇中的一种或两种或两种以上组分组合而成的一元醇或二元醇溶剂，以及占高温有机酸缓蚀剂重量百分比为0.1～20％的硫脲、氯化苄、硫烯、丙炔醇、磷酸三钠、磷硫酸铵、磷酸二铵、磷酸三铵、苯并三氮唑中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的缓蚀成膜组分；③将①、②组分按调合温度为20～70℃、时间为2～5h的方式调合；④将辅助缓蚀剂加入主缓蚀剂中调合，调合温度为40～50℃、调合时间1～3h、常压搅拌混合。
4.根据权利要求3所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述的有机胺为乙二胺、N-羟乙基乙二胺、N-甲基，N-二羟乙基胺、甲基叔胺、三甲胺、二乙醇胺、三乙醇胺、N，N-二(低级烷)丙醇胺、N-甲基，N-羟乙基胺、N-乙基，N-羟乙基胺、N-丁基，N-羟乙基胺中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成。
5.根据权利要求3所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的制备方法，其特征在于：所述的烃类溶剂为甲苯、二甲苯、石油醚或汽油中的一种或任意两种或两种以上组份组合而成的混合物。
6.根据权利要求1所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的使用方法，其特征在于：将30～2000ppm的所述缓蚀剂添加到任意浓度的腐蚀介质中混合均匀。
7.根据权利要求6所述的一种炼厂脱盐脱水装置用的缓蚀剂的使用方法，其特征在于：腐蚀介质为可溶性钾盐、钠盐、镁盐中的一种或任意两种或两种以上组份。
8.根据权利要求6所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的使用方法，其特征在于：腐蚀介质为各种水溶性无机酸和有机酸。
9.根据权利要求8所述的一种炼厂脱盐脱水装置用缓蚀剂的使用方法，其特征在于：腐蚀介质为盐酸、氢氟酸、甲酸、乙酸、丙酸和乙酐中的一种或任意两种或两种以上组份。
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