[发明专利]腐蚀抑制

说明书

本发明涉及抑制由腐蚀性流体引起的腐蚀的方法。具体地，本发明涉及，通过使用仔细选择的离子液体，抑制由腐蚀性流体如酸性烃流体、酸性水性流体和盐溶液引起的金属表面酸腐蚀的方法。

许多烃流体，如原油和原油蒸馏物，含有腐蚀量的酸性物质。具体地，原油和原油蒸馏物的酸度通常主要归因于环烷酸和/或含硫酸的存在。术语“环烷酸”包括大量的包含一个或多个环烷基环并且具有在约120至远超过700范围内的分子量的羧酸化合物。在原油和原油蒸馏物中发现的大多数环烷酸具有包含9至20个碳原子的碳主链，并且环戊基环是主要的环烷基环结构，尽管可以适量存在其他环烷基环，如环己基和环庚基环。

根据ASTM D0664，以总酸值(Total Acid Number)(TAN)计，测量原油和原油蒸馏物的酸度。总酸值是中和一克油中的酸所需要的以毫克表示的氢氧化钾的量，并且超过0.5mg KOH/g的值表示高酸度。对于酸性原油和原油蒸馏物来说，典型的TAN值在0.5至4.0mg KOH/g的范围内，而酸性蒸馏物馏分如煤油可以具有在例如0.5至8.0mg KOH/g范围内的TAN值。

原油和原油蒸馏物中酸性杂质的存在可以导致归因于管道和精炼设备的金属表面腐蚀的明显的问题。酸腐蚀是蒸馏装置和冷凝器中的具体问题，在那里，高温导致增加的腐蚀速率以及某些蒸馏物馏分中的酸浓度。环烷酸腐蚀是在通常用于常规原油蒸馏过程的150℃至450℃范围内的温度下的具体问题。

为了解决归因于原油和原油蒸馏物酸度的腐蚀问题，已经提出了许多方法。这些包括移除或中和原油/原油蒸馏物的酸性组分；将高TAN原油/原油蒸馏物与低TAN原油/原油蒸馏物混合，以便降低总体酸度；以及在油精炼装置的结构中使用耐腐蚀材料，通常为高品质不锈钢或铁与铬和/或钼的其他合金。然而，这些方法中的每一个在成本和商业可行性方面具有明显的缺点。将酸从原油/原油蒸馏物中移除额外增加了加工步骤，这增加了精炼操作的成本；混合技术依赖于低酸度的原油/原油蒸馏物；并且使用耐腐蚀材料通常明显地增加建设和维护精炼设施的资金成本。

已经研究过的其他方法是使用在精炼加工前加入至烃流体的添加剂。这些添加剂被称为腐蚀抑制剂，通过精炼设备的敏感金属表面的钝化和/或改变烃流体的酸性组分的反应性来降低酸腐蚀水平。目前为止已经提出的腐蚀抑制剂主要基于磷和硫。

Turnbull等人(Corrosion(腐蚀)，1998，第54卷，第922页)公开了硫化氢的用于抑制由含有环烷酸的油引起的钢腐蚀的用途。然而，由于硫化氢的毒性并且因为硫化氢本身在高温下变得具有腐蚀性，这种方法在实施中具有有限的应用。已经提出作为腐蚀抑制剂的其他含硫化合物包括磺化烷基酚(US5,252,254)、聚硫醚(EP0607640)、和叔硫醇(US2008/0001125)。然而，使用硫系腐蚀抑制剂的一个缺点是，大多数烃产物的硫含量受到严格的控制，并且因此可能需要在精炼的烃产物适用于商业用途之前进行硫移除步骤。

此外，获得这些化合物的腐蚀抑制性所必需的反应性硫基团，如硫醚和硫醇，还是针对用于烃流体加工的许多催化剂的高反应性催化剂抑制剂。因此，这种抑制剂的使用与下游催化加工不相容。

在已经提出作为腐蚀抑制剂用于烃加工的含磷化合物中的是磷酸酯(EP1333 108)和亚磷酸(US6,706,669)。此外，许多提出的腐蚀抑制技术基于使用含有磷和硫二者的化合物，例如烷基二硫代磷酸、硫代膦酸、及其衍生物(US5,863，415)，以及硫代磷酸酯和硫代亚磷酸酯(US5,552,085和US2008/0001125)。组合使用含硫化合物和磷酸酯也已经提出(US5,630,964)。然而，这些化合物共有的缺点是，获得这些化合物的腐蚀抑制性所必需的含磷官能团(如磷酸酯、亚磷酸酯、硫代磷酸酯和硫代亚磷酸酯)是催化剂毒物，并且因此这些腐蚀抑制剂的使用与烃流体的下游催化加工不相容。

在酸性水性流体和盐水溶液(如盐水)的处理中，例如在工业流体进料和废水的运输、储存和加工期间，腐蚀抑制也是重要的因素。

US6,585,933公开了具有作为强无机酸的共轭碱的阴离子如卤素、硝酸根和硫酸根的四唑盐的用途，其用于抑制由范围为弱酸性(约pH5)至强碱性(约pH12)的水性系统引起的腐蚀。