2的实施方式中，采用单一隔室3来使油原料9与碱金属5反应(并因此从有机原料去除环烷酸8、重金属14和杂原子11)。本领域技术人员应理解，此类反应也可在不同的隔室中发生。换言之，可设计如下实施方式，其中第一隔室用于使碱金属5与重金属14反应(从而该重金属14被后续分离出来)，第二隔室用于使碱金属5与环烷酸8反应(从而该酸产物13被后续分离出来)，以及第三隔室用于使碱金属5与杂原子11反应(从而硫/氮产物17被后续分离出来)。当然，如果这些反应各采用不同的隔室，则应调节/调整反应条件，例如压强、温度、流速等，以使各特定反应最优化。
[0051]在图1和2所示的实施方式中，显示向隔室3添加碱金属5。本领域技术人员应理解，可通过多种不同方式添加碱金属5，以诱导反应。例如，可简单地向隔室3添加碱金属5样品。然而，油加工工业中有许多是难处理的金属性钠(或其它金属性碱金属)，这归因于其反应性质。因此，可设计其它实施方式，其中使碱金属5由碱金属离子在隔室3中原位形成。换言之，向隔室3添加碱金属离子(安全且易于处理)，然后使这些离子通过电化学还原反应还原成金属状态。一旦这些碱金属离子被原位还原以形成金属性碱金属5，这些形成的碱金属5立即与油原料9 (以上文所述的方式)反应，因而几乎在形成后瞬间消耗。电化学原位形成碱金属的实施方式是有利的，因其为油原料提供强还原力和碱金属反应性，而且不存在可测的量的金属。美国专利申请序列号13/679，696描述了用于向隔室添加碱金属的多种方法(包括由碱金属离子原位形成碱金属)。本领域技术人员应理解，本申请中实现了这些类型的实施方式。
[0052]现参照图3，描述了显示保护含铁材料不被腐蚀的方法300的一个实施方式的流程图。具体而言，该方法涉及获得310—定量的油原料。如上所述，该油原料可包括沥青、石油、重油、页岩油、油页岩、柴油、焦化柴油、石脑油，和其它烃类液体和半液体，以及烃类气体及其混合物。如本文所述，一定量的油原料可具有〃高"TAN值一例如，高于或等于lmgKOK/g 的 TAN 值。
[0053]然后可使一定量的油原料与一定量的碱金属(在其金属状态)反应320。该碱金属可以是锂、钠、钾和/或其合金。该反应使油原料的TAN值降至一定值，例如，接近或达到0mgK0K/g。该TAN值的下降意味着在反应后，油原料的TAN值将少于lmgKOH/g。(如上所述，与金属状态的碱金属进行反应也去除油原料中发现的杂原子。因此，在与碱金属反应后，脱酸化的油原料的杂原子/碳比例少于第一(未反应的)油原料材料的杂原子/碳比例。如‘874申请中所述，碱金属和油原料之间的反应可在非氧化气体(例如氢气、甲烷、天然气、页岩气和/或其混合物)的压强下发生。在其它实施方式中，所述非氧化气体可包括氮或惰性气体。其它实施方式可设计为其中所述非氧化气体是乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、其同分异构体、乙烯、丙烯、丁烯、戊烯、二烯和/或其混合物。(油蒸馏气体，一种产自炼油工艺的气体混合物，也可用作非氧化气体)。
[0054]因为脱酸化的油原料的TAN值被降低(优选降至达到或接近OmgKOH/g的水平)，则该脱酸化的油原料可与含铁材料(例如由含铁材料制成的管道系统，储油罐、反应器等)联用330。TAN值降低意味着油原料腐蚀含铁材料的可能性被显著减小。因此，当含铁材料用于加工和/或运输脱酸化的油原料时，该含铁材料因油原料的酸度而将遭受的腐蚀会被减少。更具体地，已知具有高TAN值的油原料会腐蚀用于加工和/或运输这些原料的含铁材料。然而，通过将TAN值降低至接近零(例如，移除这些材料中的环烷酸)，降低了所述含铁材料被腐蚀的可能性。
[0055]现参照图4，公开了另一种方法400。该方法400涉及使碱金属与一定量的油原料反应410。所述与油原料的反应可涉及非氧化气体的应用。在该反应中形成的任何固体可采用例如分离器来分离420。这些固体可以是由杂原子形成的硫化钠/氮化钠产物、环烷酸或其它酸的盐，或由重金属形成的产物。一旦这些固体被分离，所得的液体即是脱酸化的油原料，其具有达到或接近OmgKOH/g的TAN值。然后，可使该脱酸化的油原料与含铁材料接触430。因为该脱酸化的油原料具有低TAN值，所述与含铁材料的接触并不会腐蚀该含铁材料。
[0056]如果在反应410过程中添加了过量的碱金属，则脱酸化的原油料中可能会存在额外量的碱金属。该碱金属可在油原料中聚集成“液滴”。该油中存在的这些液滴或颗粒作为阳极，并在碱金属优先氧化含铁金属时提供阴极保护。该现象归因于碱金属相对于含铁物质的相对电化学势能。例如，铁的电势减少是-0.447V但锂的电势减少是-3.04V，而对钠而言是-2.71V。因此，只要存在伴随油流动或位于储存结构中的游离金属性碱金属，该碱金属会在含铁材料之前氧化。
[0057]现参照图5，描述了可用于使油原料脱酸化，并去除杂原子/重金属的装置100的实施方式。具体而言，装置100由至少两个隔室组成，其称为原料隔室20和碱金属源隔室30。原料隔室20具有外壁21，并且可具有入口 22和出口 23。
[0058]原料隔室20可通过碱金属离子传导分离器25与碱金属源隔室30隔开。分离器25可由普遍知晓的如下陶瓷材料组成:如果该碱金属是钠，则如Nasicon、钠钠β氧化铝、钠β优质氧化铝或钠离子传导玻璃；或者如果该碱金属是锂，则如Lisicon，锂β氧化铝，锂β优质氧化铝或锂离子传导玻璃。用于构成分离器25的材料可购自犹他州盐湖城的塞拉曼技术公司(Ceramatec, Inc.)。
[0059]带负电并连接至电源40(通过线42)的阴极26可以至少部分被封装在原料隔室20中。优选地，阴极26可紧密位于分离器25附近以使离子电阻最小化。阴极26可接触分离器25 (如图5所示)或丝网印刷在分离器25上。在其它实施方式中，阴极26可与分离器25整合，如标题为“ELECTROCHEMICAL CELL COMPRISING 1NICALLY CONDUCTIVE MEMBRANE和POROUS MULTIPHASE ELECTRODE (包含离子导电膜和多孔多相电极的电化学电池)”的美国专利公开2010/0297537所述(该专利申请通过明确引用纳入本文)。通过将阴极26置放在分离器25上或附近，油原料不必具有离子传导性即可转移离子/电荷。
[0060]碱金属源隔室30具有外壁31，并且可具有入口 32和出口 33。连接至电源40 (通过线42)的阳极36(其带正电)可以至少部分包封在源隔室30中。用于阴极26的合适材料包括含有碳、石墨、镍、铁的导电材料。合适的阳极36的材料包括包含钛、镀铂钛、碳、石墨的材料。在图5所示的实施方式中，阴极26和阳极36连接至相同电源40。此外，图5显示线42通过入口 22、32退出隔室20、30。此类描述用于清楚说明而非限制。本领域技术人员应知晓如何另外排列电源40/线42以连接至阴极26和/或阳极36。
[0061]现描述装置100的操作模式。具体而言，可使第一油原料50进入原料隔室20 (例如，通过入口 22流入)。同时，使碱金属51的溶解溶液流动通过碱金属源隔室30。该碱金属51溶液可以是，例如，硫化钠、硫化锂、氯化钠、氢氧化钠等。然后由电源40向阳极36和阴极26施加电压。该电压导致发生化学反应。这些反应使碱金属离子52 (缩写“AM离子”52)通过分离器25。换言之，碱金属离子52从碱金属源隔室30流动通过分离器25，进入原料隔室20。
[0062]一旦碱金属离子52 (例如，钠离子或锂离子)通过分离器25，离子52即在阴极26处被还原成碱金属状态55 (例如，成为钠金属或锂金属)。一旦形成，碱金属55与第一原料50混合(如箭头58所示)。如本文所述，油原料50和碱金属55之间的反应可涉及酸(例如环烷酸)在油原料50中的反应。因此，与在隔室20中原位形成的碱金属55的反应使油原料50中的酸含量降低，由此降低油原料50的TAN值。该TAN值可被减低至少于ImgKOH/mg的值。
[0063]此外和/或或者，油原料50和在隔室20中形成的碱金属55之间的反应可导致与油原料50中的硫或氮部分的反应。该反应也减少原料50中的重金属，例如钒和镍。此外，如‘874申请中所述，在升高的温度和升高的压强下，碱金属55和杂原子(S、N)之间的反应通过碱金属变成离子盐(例如Na2S，Na3N, Li2S等)来减少硫和氮杂原子。然后，可将这些离子盐从油原料50去除。如此，油原料50中硫和氮含量可通过隔室20中形成的碱金属55的反应而显著降低。换言之，所得油原