[发明专利]一种用于抑制酸腐蚀的新型添加剂及其使用方法

说明书

技术领域

本发明涉及热的酸性烃中金属腐蚀的抑制领域，特别涉及热的酸性烃中含铁金属腐蚀的抑制领域，尤其当酸性来自环烷酸时，本发明特别涉及一种起缓蚀作用的聚合添加剂及其使用方法。

背景技术

在本技术领域中，众所周知，由于环烷酸的腐蚀作用，原油及其各组分会对管道和其它相关设备造成损害。还会对用于蒸馏、萃取、运输和处理原油的设备造成腐蚀。一般而言，当被处理的原油中含有0.2以上的中和值或总酸数(TAN)时会产生环烷酸腐蚀，所述中和值或总酸数(TAN)表现为中和1克样品中含有的所有酸时所需要的氢氧化钾的毫克数。人们也知道，当含有烃类的环烷酸的温度处于约200～400°C（约400～750℉）时，以及当流体的速度很高或液体撞击处理表面如传输线、回流弯管和限流区域时，环烷酸的腐蚀很严重。

在石油精炼操作中有关原油中的环烷酸成分和含硫化合物的腐蚀问题多年前已为人所知。这种腐蚀在温度为400～790℉的常压或减压蒸馏装置中尤为严重。促成含有环烷酸的原油的腐蚀性的其它因素包括：存在的环烷酸的量、含硫化合物的浓度、装置中流体的速度和波动性以及在装置中的位置（例如，液/气界面）。

通常，环烷酸是指各种原油中存在的某些有机酸的集合。虽然原油中还存在少量的其它有机酸，但应理解的是，原油中的大多数酸为环烷酸，即具有如下所示的饱和环结构的酸：

环烷酸的分子量可很大范围内变化。不过，大多数来自原油中的环烷酸均发现于瓦斯油和轻润滑油中。当含有这种环烷酸的烃与含铁金属接触时，尤其是在高温时接触，就会产生严重的腐蚀问题。

环烷酸腐蚀问题已经困扰了石油精炼工业好多年。这种腐蚀材料主要由沸程为350~650℉的单环或双环羧酸组成。这些酸趋向于集中在原油蒸馏产生的重组分中。因此，有些位置，比如炉管、传输线、分馏塔内部、塔的进料和回流段、热交换器、塔板底部和冷凝器，是受到环烷酸腐蚀的主要位置。另外，当人们对环烷酸含量很高的原油存货进行加工时，在碳钢或铁素体钢炉管和塔底会发生严重的腐蚀。近来在中国、印度、非洲和欧洲等国家和地区，人们已经开始研究怎样控制这种由于原油中存在环烷酸（如产自中国、印度、非洲和欧洲）而在烃加工装置中引起的腐蚀。

原油是多种烃的混合物，这些烃的分子结构和物理性质分布在很大的范围内。所述多种烃的混合物中可能含有的环烷酸的物理性质也可随着分子量或者含有所述酸的石油的来源的变化而变化。因此，这些酸的特征和行为还没有被人们所完全了解。一种已知的用于对原油中的环烷酸浓度进行量化的方法为石油的氢氧化钾滴定法。用氢氧化钾（一种强碱）滴定石油，滴定终点时，样品中所有的酸均已被中和。这种滴定的计量单位是滴定每克样品所用的氢氧化钾的毫克数，称之为“总酸数”（TAN）或中和值。这两个词在使用时可互相替换。

通常使用的是TAN这个单位，因为不可能计算出以酸的摩尔数或其它酸含量分析术语表示的石油的酸度。炼油厂用TAN作为预测环烷酸腐蚀的通用指标。例如，许多炼油厂将其原油混合至TAN=0.5，认为此时不会发生环烷酸腐蚀。但是，这种做法在防止环烷酸腐蚀时并不成功。

环烷酸腐蚀受温度的影响很大。通常对这种腐蚀而言可接受的温度范围为205～400℃（400～750℉）。这些酸在205℃以下的腐蚀作用还没有在公开文献中报道过。至于温度上限，数据表明腐蚀速率在600～700℉时达到最大，随后开始变小。

所述酸/石油混合物的浓度和速度也是环烷酸腐蚀的重要影响因素。这一点已被受到环烷酸腐蚀的表面的外观所证实。腐蚀的方式可以从被腐蚀表面中的图案和颜色变化来推断。在有些情形下，金属表面均匀地被腐蚀变薄。当浓酸顺着容器壁流下时，也会产生变薄的区域。选择性地，存在环烷酸时，通常在管道中或焊接处会出现坑蚀现象、产生蚀坑。通常，蚀坑外的金属上覆盖有重的、黑色的硫化物膜，而蚀坑的表面为光亮金属或仅覆盖有一层薄的、灰黑色薄膜。此外，腐蚀的另一种模式是冲刷腐蚀，这种模式的特征是具有带锋利边缘的蚀沟。蚀沟的表面很干净，没有看得见的副产物。由于流体流与表面的接触的上升导致大量腐蚀发生，因此金属腐蚀的模式可用体系中的流体流来指示。这样，腐蚀模式提供与已发生的腐蚀方法有关的信息。另外，腐蚀越复杂（即：从均匀腐蚀到坑蚀到冲刷腐蚀，复杂程度渐渐上升），引发腐蚀行为的TAN值越低。