A3钢在环烷酸中腐蚀的物理化学行为及缓蚀剂作用机理
近年来,我国原油酸值逐年提高,在炼制加工过程中,环烷酸腐蚀逐年加重.环烷酸腐蚀已经涉及29套装置.致使炼油企业无计划停工频繁,严重影响了企业的安全稳定生产,使企业经济效益下滑,环烷酸腐蚀造成的损失巨大.因此认识环烷酸腐蚀特点,掌握环烷酸腐蚀规律,控制环烷酸腐蚀对我国石化部门具有十分重要的意义.为此,本论文从生产实际需要出发,在针对现场工况条件下从以下几个方面进行了研究. 1〕从热力学角度探讨了环烷酸-铁-硫化氢腐蚀体系的热力学性质,结果表明:在该体系中,腐蚀产物受硫化氢和环烷酸分压影响.钝化区为硫化氢腐蚀,在腐蚀区为环烷酸腐蚀,根据相图分析了出现两次腐蚀高峰的原因. 2〕利用失重法研究了不同温度,不同浓度的环烷酸,对金属腐蚀速度的影响.根据实验结果与热力学,动力学方程进行拟合,并求出了环烷酸与金属腐蚀反应的表观活化能(E〓=346KJ/MO1),反应热(△H=Q〓=25.2KJ),建立了动力学经验方程(DC/DT=KC〓),并探讨环烷酸对金属腐蚀的可能的机理,从簇集角度分析了环烷酸分子在溶液中缔合对A3钢腐蚀速度的影响,结合金相实验观察了不同浓度下金属的形貌.所有的结果表明:升温和增大浓度都会加速环烷酸对A3钢的腐蚀 3〕用配位化学理论分析了缓蚀剂和金属界面以及金属离子和缓蚀剂之间的相互作用.提出了缓蚀过程和配位过程的关系,由此可以采用配位化学的观点设计缓蚀剂分子结构、进而设计缓蚀剂的合成路线. 4〕考察了几种缓蚀剂在高温的情况下,在环烷酸腐蚀介质中的缓蚀效果,结果发现有机磷酸酯和多烯多胺都具有一定的缓蚀效率.磷酸酯的缓蚀性与分子结构有关,缓蚀率与疏水碎片常数存在线性关系.随着亲水性的增加缓蚀率增大.多胺类化合物具有成膜和化学转化双重效果. 5〕采用静态挂片法考察了亚磷酸三苯酯在环烷酸腐蚀体系中的缓蚀性能,结果表明:亚磷酸三苯酯具有很好的缓蚀性能,它可以在金属表面形成致密的膜.此膜具有很好的附着力和后效性.研究了亚磷酸三苯酯在A〓钢表面所成膜的形貌.结果显示膜为三维结构.通过IR证实亚磷酸三苯酯与铁离子的反应,由此进一步推断膜可能的分子结构.最后通过AES和XPS确定了配位化合物中铁的价态和分子的组成.从而确认了配合物为多核结构. 6〕采用电化学方法研究了A〓钢不同浓度的乙酸中的腐蚀.通过改变乙酸的PH值求得阳极的反应级数为2,阴极的反应级数为1.并由此推导可能的反应机理.同时,探讨了不同的有机酸的给质子能力与腐蚀性的关系,发现给质子能力越强腐蚀性越大.研究了磷酸三乙酯对乙酸腐蚀速度的影响,结果表明,磷酸三乙酯在乙酸中不具有缓蚀作用,相反会促进金属的腐蚀.同时还考察了几种材料在乙酸中的耐蚀性能. 研究了A〓钢在乙醇中的腐蚀,讨论胺类化合物、卤化物对乙醇腐蚀速度的影响.结果表明:卤化物、胺类化合物都会促进A〓钢的腐蚀.当胺类化合物与铁离子形成可溶性化合物时,化合物越稳定腐蚀速度越大.从中可得到启示,在为有机溶剂选择缓蚀剂时首要考虑的问题是成膜产物的溶解度.
- 作者：
- 高延敏
- 学位授予单位：
- 中国科学院金属腐蚀与防护研究所
- 专业名称：
- 材料学
- 授予学位：
- 博士
- 学位年度：
- 1999年
- 导师姓名：
- 吴维〓；陈家坚
- 关键词：
- A3钢腐蚀；金属腐蚀；环烷酸腐蚀；缓蚀剂
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