CN102192861A - 一种评价环烷酸腐蚀的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种评价环烷酸腐蚀的方法，包括：向腐蚀介质中加入环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐，加入量为腐蚀介质质量的0.005％～10％，将腐蚀介质与金属试片接触、反应，以金属试片在单位面积上和单位时间内的失重表征腐蚀介质的腐蚀性。本发明所提供的方法可用于评价含酸烃油的环烷酸腐蚀。

Description

一种评价环烷酸腐蚀的方法
技术领域
本发明涉及一种评价环烷酸腐蚀的方法。
背景技术
炼油装置中的环烷酸腐蚀是国内外炼油企业关注的热点，也是目前亟待解决的难点问题，随着原油劣质化加剧，原油中的酸值逐年增加，炼油装置中的环烷酸腐蚀问题也日益突出，严重威胁着企业的安全生产。虽然环烷酸腐蚀已发现了近八十年，但至今人们对这种腐蚀现象的本质及其控制因素还缺乏系统深入的认识，主要有两个原因：(1)环烷酸腐蚀的影响因素非常复杂，温度、酸值、流速及设备材料等因素均与这种腐蚀现象有密切的关系；(2)更主要的是，环烷酸的严重腐蚀部位多发生在高流速或湍流区域，在实验室条件下模拟工业炼油环境的高温高流速状态十分困难。
环烷酸腐蚀是一种化学腐蚀，环烷酸与铁反应产生的腐蚀产物环烷酸铁能附着在金属表面形成一层保护膜，在高流速及湍流条件下腐蚀速率大大增加，其本质是流体在金属表面产生一种剪切力，使金属表面的保护膜破坏、剥离随即产生新的腐蚀。
传统的环烷酸腐蚀评价方法是将金属试片浸入腐蚀介质中，在一定搅拌速率及温度下进行腐蚀性测试。该方法操作简便，可以直观的以腐蚀速率反应出不同金属材质的耐腐蚀性能，但缺点是介质流速与试样表面呈切线方向，介质与试样间的相对流速不大，与实际流体的流速流态有明显差异，流体在这种流动状态下无法产生足够的剪切力破坏金属表面的保护膜，使传统腐蚀实验方法得出的腐蚀速率大大低于冲刷状态下的腐蚀。
US6294387提供了一种铁粉法测定环烷酸腐蚀的方法，根据腐蚀介质中溶解铁的含量判断环烷酸腐蚀程度，该方法可以排除硫化物对腐蚀的干扰，同时由于铁粉提供了巨大的反应表面积，弱化了腐蚀产物扩散对腐蚀过程的影响，为单纯研究环烷酸的腐蚀提供了很好的途径，但由于金属材质的晶相结构被破坏，很难反应出不同金属材质的耐腐蚀能力，且铁粉法采用过滤铁粉测定油中铁含量的方法，处理重质油时由于粘度大而造成分离困难。
为了能使环烷酸腐蚀实验的条件更接近现场运行的状态，近年来国内外科研院所和高校等均开展了环烷酸冲刷腐蚀的研究。实验室模拟液体高速流动的方法主要有旋转法、管流法和喷射冲击法。旋转法具有设备简单，测试用溶液量小等优点，但旋转引起的涡流以及溶液随旋转试件一起运动造成其相对速度降低，不足以产生足够的剪切力；管流法的优点是能较好地模拟管道冲刷的实际工况条件，实验结果有很强的实用价值，但系统占据空间很大，实验所需溶液量大，实验周期长，装置的建造和操作费用高；喷射冲击法的优点是可以提供很高的冲击液流速度，因而缩短实验周期，缺点是不能很好地模拟实际工况条件，冲刷比实际情况严重，并且为了获得高的冲击流速，喷嘴的直径一般仅为1～2mm，运行过程中容易堵塞。综合考虑，为缩短实验周期，降低操作费用，目前大部分环烷酸冲刷腐蚀评价装置采用喷射冲击法。
发明内容
本发明提供了一种评价环烷酸腐蚀的方法，包括：向腐蚀介质中加入环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐，加入量为腐蚀介质质量的0.005％～10％，将腐蚀介质与金属试片接触、反应，以金属试片在单位面积上和单位时间内的失重表征含酸烃油的腐蚀性。
环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐的加入量优选为腐蚀介质质量的0.01％～5％。
所述腐蚀介质优选为含环烷酸的原油、含环烷酸的原油馏分油或含环烷酸的模型油。所述模型油(模拟油)是指用两种以上的油品配制的或者一种以上的油品与环烷酸配制的试验用油。
所述腐蚀介质的酸值(TAN)优选为0.5～220mgKOH/g。
本发明对具体的试验设备和实验条件没有特别的限制，本领域技术人员可以根据模拟的实际情况进行选择，如腐蚀试验设备可选择间歇式或连续式的设备，试验压力可选择负压、常压或正压条件下进行，试验温度可选择实际操作的温度范围等。
具体的说，本发明可以按以下方法实施：
向腐蚀介质中加入环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐，加入量为腐蚀介质质量的0.005％～10％，将金属试片浸入腐蚀介质中，在220℃～350℃下、搅拌反应1～24h，实验结束后，将金属试片称重，以金属试片在单位面积上和单位时间内的失重表征腐蚀介质的腐蚀性。
反应温度优选为265℃～285℃。
反应时间优选为2～8h。
本发明的方法可用于评价含酸烃油的环烷酸腐蚀。
通过对环烷酸腐蚀性的研究发现：环烷酸的碱金属盐和碱土金属盐可以大大促进环烷酸的腐蚀速率，进一步的研究表明，环烷酸的碱金属盐和碱土金属盐具有剥离金属表面腐蚀产物的作用，从而破坏金属表面的保护膜，迅速产生新的腐蚀，这与冲刷作用促进腐蚀的机理相同。根据这一认识，本发明通过在环烷酸腐蚀试验过程中加入环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐，模拟冲刷状态下环烷酸的腐蚀过程，克服了传统腐蚀实验剪切力不足的缺点，与喷射冲击法相比大大减少了设备建设和操作的费用，为系统的实验室研究及评价腐蚀介质的环烷酸腐蚀提供了一种有效途径。
具体实施方式
以下通过实施例进一步说明本发明。实施例中，将金属试片在单位面积上和单位时间内的失重换算成金属的年平均腐蚀厚度(毫米/年，mm/a)。
实施例1
腐蚀介质：TAN＝1.2mgOH/g的环烷酸白油溶液。实验在玻璃反应器中进行，搅拌速度300rpm，实验温度280℃，实验时间4h，加入平均分子量为300的环烷酸钠，加入量为环烷酸白油溶液质量的0.01％，腐蚀速率由传统腐蚀测定法的0.2mm/a，增加到2.3mm/a。
实施例2
腐蚀介质：TAN＝2.5mgOH/g的减三线馏分油。实验在玻璃反应器中进行，搅拌速度300rpm，实验温度280℃，实验时间4h，加入平均分子量为300的环烷酸钠，加入量为减三线馏分油质量的0.01％，腐蚀速率由传统腐蚀测定法的0.9mm/a，增加到7.3mm/a。
实施例3
腐蚀介质：TAN＝3.54mgOH/g的高酸原油，分别取原油和270～350℃馏分和350～530℃馏分进行腐蚀实验。实验在高压反应釜中进行，搅拌速度300rpm，实验温度280℃，实验时间4h，加入平均分子量为300的环烷酸镁，加入量为腐蚀介质质量的2％。
  腐蚀介质   TAN mgKOH/g   传统法mm/a   改进法mm/a
  原油   3.54   0.6   3.0
  270～350℃馏分   0.57   0.1   0.6
  350～530℃馏分   2.13   0.9   4.2

Claims (6)

1.一种评价环烷酸腐蚀的方法，包括：向腐蚀介质中加入环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐，加入量为腐蚀介质质量的0.005％～10％，将腐蚀介质与金属试片接触、反应，以金属试片在单位面积上和单位时间内的失重表征腐蚀介质的腐蚀性。
2.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，环烷酸的碱金属盐和/或环烷酸的碱土金属盐的加入量为含酸烃油质量的0.01％～5％。
3.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀介质为含环烷酸的原油、含环烷酸的原油馏分油或含环烷酸的模型油。
4.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，所述腐蚀介质的酸值为0.5～220mgKOH/g。
5.按照权利要求1所述的方法，其特征在于，反应温度为220℃～350℃。
6.按照权利要求5所述的方法，其特征在于，反应温度为265℃～285℃。
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