一种评价油品的低温腐蚀性能的方法
【专利摘要】本发明公开了一种评价油品的低温腐蚀性能的方法，该方法在石英晶体微天平上实施，石英晶体微天平包括检测传感器、信号检测装置和数据处理装置，检测传感器包括石英晶片和反应层，该方法包括：用信号检测装置检测检测传感器的初始共振频率，接着在0-45℃下将油品与检测传感器中的反应层接触反应，在接触反应之后，将反应层洗涤和干燥，之后再用信号检测装置检测检测传感器的反应后的共振频率，然后基于检测传感器在接触反应前后的共振频率的变化值，通过数据处理装置计算出反应层在接触反应前后的质量变化。根据本发明提供的所述方法不仅能够准确评价油品的低温腐蚀性能，而且油品样品用量较小、评价时间较短。
【专利说明】一种评价油品的低温腐蚀性能的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种评价油品的低温腐蚀性能的方法。
【背景技术】
[0002]随着市场需求的扩大，国内的炼油能力迅速增加，原油的需求量越来越大。同时，随着石油资源的深度开采，原油劣质化趋势日趋明显，高硫、高酸原油在原油贸易市场上占有较大的比例，腐蚀介质含量明显增高。这些高硫、高酸原油在加工过程中会造成炼油设备的严重腐蚀，一方面影响装置的长周期运行，直接导致炼厂经济效益的下降；另一方面影响安全生产。炼厂针对油品的高温腐蚀性能采取了一系列行之有效的措施，如材质升级，注入高温缓蚀剂等。然而，目前对炼厂存在的低温腐蚀重视程度不够，也缺乏快速、简便且行之有效的监测手段。因此，十分有必要建立评价油品的低温腐蚀性能的方法。
[0003]油品的低温腐蚀主要是电化学腐蚀，电化学腐蚀的本质决定了电化学方法是腐蚀检测最有效的方法，但油品的导电性较差，使电化学方法的灵敏度大打折扣，加上电化学方法实验条件要求比较严格，波动比较大，使得电化学方法难以用于评价油品的低温腐蚀性倉泛。
[0004]目前，油品的低温腐蚀性能的评价方法趋向于将油品样品与活性金属接触，使油品样品中的腐蚀介质与活性金属发生反应，然后称量活性金属反应前后的质量变化值，并由来表征活性金属反应前后的质量变化值表征油品的低温腐蚀性能。在已有技术中，如此评价油品的低温腐蚀性能的方法有挂片法、铁粉法、电感探针法等。虽然这些方法各有优点，但是它们都存在样品使用量大、误差较大且评价时间较长的缺点。因此，迫切需要开发一种样品用量少、快速高效、精确度高的评价方法。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是为了克服现有的评价油品的低温腐蚀性能的方法存在的样品使用量大、误差较大且评价时间较长的缺点，提供一种新的评价油品的低温腐蚀性能的方法。
[0006]本发明提供了一种评价油品的低温腐蚀性能的方法，该方法在石英晶体微天平上实施，所述石英晶体微天平包括检测传感器、信号检测装置和数据处理装置，所述检测传感器包括石英晶片和涂覆在石英晶片的表面上的反应层，所述反应层能够与油品中的腐蚀介质发生反应；所述方法包括:用所述信号检测装置检测所述检测传感器的初始共振频率，接着在0-45°C下将所述油品与所述检测传感器中的反应层接触反应，在接触反应之后，将所述反应层洗涤和干燥，之后再用所述信号检测装置检测所述检测传感器的反应后的共振频率，然后基于所述检测传感器在接触反应前后的共振频率的变化值，通过所述数据处理装置计算出所述反应层在接触反应前后的质量变化。
[0007]根据本发明的所述评价油品的低温腐蚀性能的方法，石英晶体微天平中的石英晶体具有压电效应(即对石英晶体施加电场，石英晶体会发生变形，而电场去掉后，石英晶体的变形随之消失)，石英晶体的表面电极的质量变化可以表现为检测传感器的共振频率发生变化(参见《石英晶体微天平工作原理及其在腐蚀研究中的应用和进展》，汪川、王振尧、柯伟，腐蚀科学与防护技术，第20卷，第5期，2008年9月)。在本发明中，通过使油品与检测传感器中的反应层接触反应会使反应层的质量发生变化，而这种质量的变化可以通过接触反应前后的检测传感器的共振频率变化值表现出来，因此，根据接触反应前后的检测传感器的共振频率变化值与反应层的质量变化值的相关性，由检测出的所述共振频率变化值能够计算出反应层的质量变化值，从而表征出油品的低温腐蚀性能。
[0008]而且，石英晶体微天平的灵敏度较高，使得本发明提供的所述方法具有以下优点:(I)测量精度较高，实验误差较小，测量下限可达0.4ng/cm2;(2)所需加入的样品量较少，一般只需要200-400μ L ;(3)测量时间较短，本发明的所述方法所用时间通常约为电感探针法所用时间的五分之一 ；(4)测量量程较大，检测传感器在保证测量精度的前提下，允许的频率变化为44000Hz，即反应层的重量最高可达785 μ g/cm2,而检测传感器的测量下限可达
0.4ng/cm2。因此，根据本发明的所述方法可以快速地、准确地检测出油品的低温腐蚀性能，而且所需使用的油品样品量较小。
[0009]本发明的其他特征和优点将在随后的【具体实施方式】部分予以详细说明。
【专利附图】
【附图说明】
[0010]附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的【具体实施方式】一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中:
[0011]图1是本发明中采用的石英晶体微天平的结构示意图；
[0012]图2是本发明的【具体实施方式】中采用的检测池的结构示意图；
[0013]图3是检测传感器的结构示意图。
[0014]附图标记说明
[0015]I检测传感器2信号检测装置3数据处理装置
[0016]11反应层12石英晶片13盖子
[0017]14密封圈15电极16反应区域
[0018]17壳体21振荡器22电源
[0019]23频率计数器
【具体实施方式】
[0020]以下结合附图对本发明的【具体实施方式】进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的【具体实施方式】仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。
[0021]本发明提供的所述方法在石英晶体微天平上实施。如图1和3所示，所述石英晶体微天平包括检测传感器1、信号检测装置2和数据处理装置3 ;所述检测传感器I包括石英晶片12和涂覆在石英晶片12的表面上的反应层11 ;所述信号检测装置2包括振荡器21、电源22和频率计数器23，所述电源22向所述振荡器21提供电能，振荡器21用于检测检测传感器I的共振频率，频率计数器23用于记录振荡器21的检测结果；所述数据处理装置3用于根据检测出的共振频率结果计算反应层的质量变化。
[0022]在一种实施方式中，为了使本发明的所述方法便于实施，将所述检测传感器I安装在检测池中。所述检测池例如可以如图2所示，所述检测池包括壳体17和盖子13，所述检测传感器I通过密封圈14固定在检测池内，使检测传感器I的上表面和下表面分别在不同的空间，并且保证检测传感器I中的反应层11在上表面；同时在检测传感器I的下表面连接电极15，通过该电极与信号检测装置2连接以实现检测检测传感器I的共振频率。所述检测传感器I的上表面与密封圈14之间形成反应区域16。在本发明的所述方法的实施过程中，将油品样品滴加在所述反应区域16上即可实现使油品样品与反应层11接触反应。所述密封圈14优选为O型橡胶密封圈。
[0023]在本发明中，所述反应层11的材质没有特别的限定，只要所述反应层11能够与油品中的腐蚀介质发生反应即可。优选情况下，所述反应层11为活铁类物质。最优选地，所述反应层11为碳钢。所述碳钢是指碳含量小于2.11重量％且不含有特意加入的合金元素的钢。所述碳钢可以为各种常规的碳钢，例如可以为20#碳钢和/或Q235碳钢。
[0024]在所述石英晶片的表面上形成反应层11的方法没有特别的限定，只要形成的反应层11的厚度均匀即可。在优选情况下，所述反应层11通过真空电镀或蒸镀的方法涂覆在所述石英晶片的表面上。最优选地，所述反应层11通过真空电镀的方法涂覆在所述石英晶片的表面上。
[0025]所述反应层11为石英晶片表面的涂覆层中参与反应的部分，石英晶片表面的涂覆层为涂覆有反应层物质的层。所述反应层11的表面面积可以占所述石英晶片表面的涂覆层的表面面积的10-100%，优选为80-100%，更优选为90-100%。所述反应层11的单位面积质量可以为 0.18-785 μ g/cm2，优选为 0.35-640 μ g/cm2。
[0026]所述反应层11可以以各种常规的形状形成于所述石英晶片的表面上。优选情况下，所述反应层11为圆形。更优选地，当所述密封圈14为O型橡胶密封圈时，所述反应层11形状与所述密封圈14的内圈形状相同。
[0027]在本发明中，所述检测传感器I在使用过程中只需要一面形成有所述反应层11即可，然而两面都形成有所述反应层11也并不影响最终的评价结果。而且，当所述检测传感器I的两面都形成有所述反应层11时，所述检测传感器I的两面可以替换使用，也即在一面的反应层与一种油品发生接触反应并检测共振频率以评价该油品的低温腐蚀性能之后，将另一面的反应层用于评价另一种油品的低温腐蚀性能。
[0028]而且，根据本发明提供的所述方法，在评价完一种油品的低温腐蚀性能之后，所述反应层11并不会完全反应掉，甚至一次评价过程只会将所述反应层11中的很少部分的物质反应掉。因此，在评价完一种油品的低温腐蚀性能之后，所述反应层11可以继续用于评价其他油品的低温腐蚀性能，因而所述检测传感器I能够多次重复使用。
[0029]在所述检测传感器I中，所述石英晶片12可以为各种常规的石英晶片，例如可以为双面镀有惰性金属层的石英晶片。所述惰性金属层中的惰性金属可以为各种常规的不能与油品中的腐蚀介质发生反应的金属，例如可以为金和/或钼。当所述石英晶片12为双面镀有惰性金属(如金)层的石英晶片时，所述反应层可以涂覆在至少一个惰性金属层上。
[0030]在一种较优选的实施方式中，所述检测传感器I的制备方法包括:选取双面镀有金层的石英晶片；将该石英晶片洗涤和干燥；通过真空电镀在清洁的石英晶片的至少一个金层上涂覆碳钢层。将该石英晶片洗涤的过程优选包括:先用去离子水洗涤，再用乙醇洗涤。所述真空电镀的方法可以按照本领域常规的方法实施。所述真空电镀所采用的设备可以为HUS-5GB真空喷镀仪。[0031]本发明提供的所述评价油品的低温腐蚀性能的方法包括:用所述信号检测装置2检测所述检测传感器I的初始共振频率，接着在0-45°C下将所述油品与所述检测传感器I中的反应层11接触反应，在接触反应之后，将所述反应层11洗涤和干燥，之后再用所述信号检测装置2检测所述检测传感器I的反应后的共振频率，然后基于所述检测传感器I在接触反应前后的共振频率的变化值，通过所述数据处理装置3计算出所述反应层11在接触反应前后的质量变化。
[0032]优选情况下，所述油品与所述检测传感器I中的反应层11接触反应的条件包括:反应温度为5-40°C，更优选为10-30°C ;反应时间为0.5-10小时，更优选为1_3小时。
[0033]在接触反应之后，用于洗涤所述反应层11的洗涤液优选为能够与油品样品混溶的有机溶剂。所述有机溶剂例如可以为石油醚、二氯甲烷和甲苯中的至少一种。
[0034]在本发明提供的所述方法中，所述数据处理装置3可以按照以下公式计算所述反应层11在接触反应前后的质量变化量:
【权利要求】
1.一种评价油品的低温腐蚀性能的方法，该方法在石英晶体微天平上实施，所述石英晶体微天平包括检测传感器、信号检测装置和数据处理装置，所述检测传感器包括石英晶片和涂覆在石英晶片的表面上的反应层，所述反应层能够与油品中的腐蚀介质发生反应； 所述方法包括:用所述信号检测装置检测所述检测传感器的初始共振频率，接着在.0-45°C下将所述油品与所述检测传感器中的反应层接触反应，在接触反应之后，将所述反应层洗涤和干燥，之后再用所述信号检测装置检测所述检测传感器的反应后的共振频率，然后基于所述检测传感器在接触反应前后的共振频率的变化值，通过所述数据处理装置计算出所述反应层在接触反应前后的质量变化。
2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述反应层为碳钢。
3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述反应层通过真空电镀或蒸镀的方法涂覆在所述石英晶片的表面上。
4.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述石英晶片为双面镀有惰性金属层的石英晶片，所述反应层涂覆在至少一个惰性金属层上。
5.根据权利要求4所述的方法，其中，所述惰性金属层中的惰性金属为金和/或钼。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述油品与所述检测传感器中的反应层接触反应的条件包括:反应温度为5-40°C，反应时间为0.5-10小时。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述数据处理装置按照以下公式计算所述反应层在接触反应前后的质量变化量: . 1、1/= -2,26fA 其中，Af为所述检测传感器在接触反应前后的共振频率的变化值，单位为MHz ;&为所述检测传感器的初始共振频率，单位为MHz ；Δπι为所述反应层在接触反应前后的质量变化，单位为g ；A为所述反应层的表面面积，单位为cm2。
【文档编号】G01N5/00GK103712872SQ201210369630
【公开日】2014年4月9日 申请日期:2012年9月28日 优先权日:2012年9月28日
【发明者】徐波, 章群丹, 王京, 田松柏 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司石油化工科学研究院