专利名称：减少金属腐蚀的方法
技术领域：
本发明涉及可用于减少金属腐蚀的添加剂及其使用方法。本发明尤其涉及可用于在具有碱性PH的系统中减少金属腐蚀的添加剂及其使用方法。
背景技术：
提供以下讨论仅用于帮助读者的理解，并不构成对所讨论的任何信息或所引用的任何参考文献构成本发明现有技术的认可。CO2是一种被认为有助于被称为全球变暖的现象的温室气体。在2005年，有250 亿吨的人类产生的CO2被排放到大气中，其中大约三分之一来自用于发电的煤炭燃烧。对于使用化石燃料的领域而言，捕获和封存CO2将是所期望的。随后发现，燃煤电厂代表了开始减排策略的合理地位，因为它们是主要的排放源。 一些策略包括但不限于在地质地层中或在油气枯竭的位置进行的地下储存、生物固定CO2 至植物物质中和进行化学转化将其转化为水溶性或水不溶性的无机碳酸盐。掩埋CO2的策略通常被称为二氧化碳封存。然而，将CO2转化为可用于工业应用诸如建筑材料的无机碳酸盐可被称为二氧化碳转化，因为二氧化碳被再利用用于其它人为目的。至少一些已知的碳分离技术着手于煤炭(和/或天然气)系统中的不同点。例如， 从燃烧烟道气分离CO2的碳分离技术通常已知为后燃碳分离技术。已知的后燃碳分离技术包括诸如但不限于以下方法物理吸收、深冷分离、固体吸附剂分离、化学回路燃烧、化学吸收、和/或膜分离。—些已知的化学吸收方法试图通过CO2与分离溶剂的放热反应将CO2从其它燃烧气体中去除，所述分离溶剂例如基于碳酸钾、氢氧化钠和胺的溶剂。已知的基于胺的液体可以包括链烷醇胺，例如二乙醇胺、三乙醇胺、活化的甲基二乙醇胺、和单乙醇胺(MEA)。还已知的是使用氨基酸。在已知的化学吸收工艺过程中，例如烟道气和基于胺的液体诸如MEA 在吸收器(洗涤器)中逆流流动。烟道气可以在接近底端处进入洗涤器，向上流动，并在接近相对的顶端处排出。液体可以在接近顶端处进入洗涤器，向下流动，并在接近底端处排出ο发明概述在一个方面，本发明是减轻或预防金属腐蚀的方法，所述方法包括向系统中加入添加剂，其中所述系统处于碱性PH下；所述系统既存在有O2又存在有CO2 ；或所述系统处于碱性pH下且既存在有O2又存在有CO2 ；且所述添加剂选自由芳族季铵、烷基取代的芳族季铵以及它们的组合组成的组。在另一个方面，本发明是减轻或预防金属腐蚀的方法，所述方法包括向系统中加入添加剂，其中所述系统处于碱性PH下；所述系统包括氨或胺；所述系统既存在有&又存在有(X)2 ；或所述系统处于碱性pH下且既存在有&又存在有(X)2 ；且所述添加剂选自由芳族季铵、烷基取代的芳族季铵、以及它们的组合组成的组。在又一个方面，本发明是用于捕获和封存由化石燃料的燃烧所产生的CO2的方法， 其中利用一个系统来输送或保留燃烧气体，且所述燃烧气体包括A和ω2和/或所述系统具有PH为8或更高的液体，改进之处包括使用腐蚀抑制剂，所述腐蚀抑制剂包括选自以下组的组分芳族季铵、烷基取代的芳族季铵以及它们的组合。发明详述在本发明的一个实施方案的实践中，将添加剂引入到系统中。出于本申请的目的， 系统是一个设备、管道或管线的一段、或包括金属和腐蚀性水溶液的任何其它构造。在一些实施方案中，所述系统是用于从燃烧气体中分离(X)2的装置或设备。例如，在一个实施方案中，本申请所述的系统可以是作为“ω2捕获单元”的一部分的ω2分离单元。这种捕获单元可以任何形式的CO2捕获工艺来使用，包括但不限于地下储存、生物固定、和化学转化工艺。在一个实施方案中，本申请的方法可以应用于其中存在有O2和CO2的系统。在另一个实施方案中，本申请的方法可以应用于其中PH为碱性的系统。在又一个实施方案中， PH可以为碱性的且存在&和CO2。对于本申请的目的而言，术语“可以存在有02”是指氧气以至少约Ippm的浓度存在于溶液中。在一些实施方案中，O2可以以至少约2ppm的浓度存在。在其它实施方案中， O2可以以至少约3ppm的浓度存在。在另外的实施方案中，O2浓度可以高达1%，或者，在其它实施方案中，甚至更高。对于本申请的目的而言，术语“可以存在有CO2”是指二氧化碳以至少约3%的浓度存在。在一些实施方案中，CO2可以以至少约15%的浓度存在。在其它实施方案中，CO2可以以至少约20%的浓度存在。在本申请的方法的一些实施方案中，将添加剂引入到其中pH为碱性(例如至少8) 的碱性系统中。在一些实施方案中，所述pH是10，且在其它实施方案中，所述pH是11或者更高。在其它实施方案中，系统的PH可以高达13。可以使用本领域技术人员已知的用于操作这种系统的任何方法将本申请的方法的添加剂引入到系统中。例如，在所述系统是设计用于从排气烟囱(有时称为烟道)提取 CO2的单元时，可以将所述添加剂加入到用于捕获二氧化碳的胺或氨的溶液中。在诸如这种的一个应用中，可以将所述添加剂直接加入到溶液中，或者首先与溶剂混合，然后加入到溶液中。在本申请的方法的一个实施方案中，腐蚀抑制添加剂包括选自芳族季铵和烷基取代的芳族季铵的组分。例如，可以使用季吡啶盐和季喹啉盐。在所述腐蚀抑制添加剂包括烷基取代的季吡啶盐时，可以使用任何烷基取代的季吡啶盐化合物。这种化合物的实例是N- 丁基-4-甲基吡啶鐺氯化物、十二烷基吡啶鐺氯化物和十四烷基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺溴化物、N-乙基吡啶鐺氯化物、N-乙基吡啶鐺溴化物、2-乙烯基吡啶鐺氯化物、2-乙烯基吡啶鐺溴化物、3-乙烯基吡啶鐺氯化物、3-乙烯基吡啶鐺溴化物、4-乙烯基吡啶鐺氯化物和4-乙烯基吡啶鐺溴化物。也可以将这些化合物的混合物用作添加剂。在所述腐蚀抑制添加剂包括烷基取代的季喹啉盐时，则可以使用任何烷基取代的季喹啉盐。例如，可以使用甲基喹啉或乙基喹啉等、以及它们的混合物。当然，可以使用季喹啉盐(quaternary quinoline)禾口 / 或季口比唆盐(quaternary pyridine)。另夕卜，对于所有这些化合物，可以使用任何阴离子作为平衡离子，包括任何卤离子。在一些实施方案中， 所述平衡离子是氯离子。在一些实施方案中，本申请的方法将加入与所述芳族季铵和烷基取代的芳族季铵协同组合的另一种化合物(协同组合剂(synergistic combinant))。这些化合物可以选自某些硫化合物和炔醇。在所述协同组合剂是炔醇时，其可以具有通式CnH2n_30H，且包括诸如以下的醇炔丙醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、丁炔二醇(butyne and diol)、和1-丁炔-1-醇。在所述协同化合物是硫化合物时，其可以选自以下几个化合物组。这些组中的第一个是符合以下通式的化合物
权利要求
1.用于减轻或预防金属腐蚀的方法，所述方法包括向系统中加入添加剂，其中所述系统具有选自下组的条件所述系统处于碱性PH下；所述系统既存在有O2又存在有CO2 ；和所述系统处于碱性PH下且既存在有O2又存在有CO2 ；且所述添加剂包含选自下组的组分芳族季铵；烷基取代的芳族季铵； 以及它们的组合。
2.权利要求1的方法，其中所述腐蚀抑制剂另外包括协同组合剂。
3.权利要求2的方法，其中所述协同组合剂选自由炔醇、硫化合物以及它们的组合组成的组。
4.权利要求3的方法，其中所述协同组合剂是炔醇。
5.权利要求3的方法，其中所述协同组合剂是硫化合物。
6.权利要求1的方法，其中所述添加剂包括选自由N-丁基-4-甲基吡啶鐺氯化物、 十二烷基吡啶鐺氯化物、十四烷基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺溴化物、N-乙基吡啶鐺氯化物、N-乙基吡啶鐺溴化物、2-乙烯基吡啶鐺氯化物、2-乙烯基吡啶鐺溴化物、3-乙烯基吡啶鐺氯化物、3-乙烯基吡啶鐺溴化物、4-乙烯基吡啶鐺氯化物、4-乙烯基吡啶鐺溴化物以及它们的组合组成的组的组分。
7.权利要求6的方法，其中所述添加剂包括选自由十四烷基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺氯化物、N-甲基吡啶鐺溴化物、N-乙基吡啶鐺氯化物和N-乙基吡啶鐺溴化物组成的组的组分。
8.权利要求1的方法，其中所述添加剂包括选自由甲基季喹啉盐和乙基季喹啉盐组成的组的组分。
9.权利要求4的方法，其中所述炔醇选自由炔丙醇、2-甲基-3-丁炔-2-醇、丁炔二醇、 ι- 丁炔-ι-醇以及它们的组合组成的组。
10.权利要求9的方法，其中所述炔醇是炔丙醇。
11.权利要求5的方法，其中所述硫化合物选自由双_2(-巯基-1-甲基丙基)硫醚、 2-巯基乙基硫醚、2-巯基乙基醚、1，5-戊二硫醇以及它们的组合组成的组。
12.权利要求5的方法，其中所述硫化合物选自由双-(2-巯基环戊基)硫醚、 双-2 (2-巯基环己基)硫醚以及它们的组合组成的组。
13.权利要求5的方法，其中所述硫化合物是四-(4-巯基-2-硫丁基)甲烷。
14.权利要求5的方法，其中所述硫化合物选自2-巯基乙醇(2ME)、2_巯基丙醇(2MP)、 1-巯基-2-丙醇(MP)、2-巯基丁醇(2MB)及其混合物。
15.用于减轻或预防金属腐蚀的方法，所述方法包括向系统中加入添加剂，其中所述系统具有选自下组的条件所述系统处于碱性PH下；所述系统包括氨或胺；所述系统既存在有O2又存在有CO2 ；或所述系统处于碱性PH下且既存在有O2又存在有CO2 ；且所述添加剂包括选自由芳族季铵、烷基取代的芳族季铵和它们的组合组成的组的组分。
16.权利要求15的方法，其中所述腐蚀抑制剂另外包括协同组合剂。
17.权利要求16的方法，其中所述协同组合剂选自由炔醇、硫化合物以及它们的组合组成的组。
18.用于捕获和封存由化石燃料的燃烧所产生的CO2的方法，其中利用一个系统来输送或保留燃烧气体，且所述燃烧气体包括O2和CO2和/或所述系统存在有pH为8或更高的液体，改进之处包括使用腐蚀抑制剂，所述腐蚀抑制剂包括选自由芳族季铵、烷基取代的芳族季铵以及它们的组合组成的组的组分。
19.权利要求18的方法，其中所述腐蚀抑制剂另外包括协同组合剂。
20.权利要求19的方法，其中所述协同组合剂选自由炔醇、硫化合物以及它们的组合组成的组。
全文摘要
可以在碱性的系统(诸如二氧化碳捕获系统)中实现减轻或预防金属腐蚀。所述方法包括向系统加入添加剂，其中所述系统处于碱性pH下，所述系统既存在有O2又存在有CO2，或者所述系统处于碱性pH下且既存在有O2又存在有CO2。所述添加剂可以选自由芳族季铵、烷基取代的芳族季铵以及它们的组合组成的组。可以通过使用协同组合剂来提高添加剂的腐蚀抑制性能。基于以下理解来提交本摘要其不用于解释或限制权利要求的范围或含义。37CFR1.72(b)。
文档编号C23F11/18GK102449196SQ201080022860
公开日2012年5月9日 申请日期2010年5月18日 优先权日2009年5月26日
发明者D·J·波尔克尔, K·巴比克-萨马尔季亚, L·N·克雷默, S·拉马钱德兰, V·约万契切维奇 申请人:贝克休斯公司