CN105220159B - 一种适用于铁基脱硫液的缓蚀剂 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种适用于铁基脱硫液的缓蚀剂，由下列组分组成：稳定络合铁主缓蚀剂、稳定络合铁助缓蚀剂、杀菌型缓蚀剂、稳定电位缓蚀剂。本发明缓蚀剂可有效缓解铁基脱硫液对设备的腐蚀，在铁基脱硫液工艺中加入本发明缓蚀剂，可在设备表面形成更稳定的铁的氧化物膜，减小腐蚀电流，增大极化阻力，通过增厚设备表面的氧化膜来减缓点蚀的程度，脱硫液生成的硫化物不易在此部位沉积形成点蚀，防止Fe3+直接与设备表面直接接触，能够有效降低络合铁脱硫液对设备内部的腐蚀。
Description
技术领域
本发明属于气体净化技术领域，具体涉及一种用于铁基脱硫液的缓蚀剂及其使用方法。
背景技术
1)美国空气清洁公司的LO-CAT络合铁脱硫技术、美国壳牌石油公司和陶氏化学公司共同开发的Sulferox络合铁脱硫工艺，这两种技术中螯合剂对铁有极强的亲和力，可迅速溶解碳钢、铝、铜等材料，因此吸收/氧化器外壳及内部构件、溶液连接管道、阀门等均采用不锈钢材质，化学药剂添加系统采用ABS材料等，这些工艺对脱硫过程中设备、管材等有特殊要求，工艺成本较高。
2)CN85100471叙述了一类钨系水质缓蚀剂，其主要成分含有钨酸钠、葡萄糖酸钠、聚丙烯酸钠、正十二酰肌氨酸钠，它可以有效地防止CN1081930所发明的脱硫液对设备材质的腐蚀。其缓蚀率可达90％以上，缓释效果需进一步提高。
3)CN99100396.1叙述了一种铁—碱溶液催化法气体脱碳、脱硫、脱氮技术。含有较高浓度可溶性二价铁离子和可溶性三价铁离子来降低单价铁被氧化成二价铁离子或三价铁离子的反应速度，减轻溶液对设备的腐蚀性。但该试剂不具备杀菌效果。
4)CN1422686A叙述了一种从气体混合物中脱除硫化物的络合铁溶液的缓蚀剂。该缓蚀剂为锑盐复合缓蚀剂，能有效地减少络合铁溶液对碳钢的腐蚀，腐蚀速率可降低10倍以上。但该试剂不具备杀菌效果。
以上这些方法有些对设备材质有较高的要求，有些缓蚀剂缓蚀剂效果亟需提高，有些缓蚀剂不具备杀菌功能。
发明内容
本发明针对络合铁脱硫工艺提供了一种复合型多功能缓蚀剂，目的在于缓解设备腐蚀程度、降低脱硫液损耗、增强螯合铁稳定性、且电位适用于铁基脱硫液。
本发明提供的一种适用于铁基脱硫液的缓蚀剂，由下列组分组成：稳定络合铁主缓蚀剂、稳定络合铁助缓蚀剂、杀菌型缓蚀剂、稳定电位缓蚀剂；
所述稳定络合铁主缓蚀剂为碱金属硫酸盐、钨酸盐中的一种或两种以上的混合物，含量为27％～57％；
所述稳定络合铁助缓蚀剂为碱金属苯甲酸盐、硅酸盐中的一种或两种以上的混合物，含量为3％～15％；
所述杀菌型缓蚀剂为溴化钾、碘化钾、甲醛中的一种或两种以上的混合物，含量为18％～66％；
所述稳定电位缓蚀剂为十二烷基磺酸钠、对甲苯磺酸钠中的一种或两种，含量为3％～11％。
使用过程中，所述缓蚀剂的浓度为0.05～5g/L，即每升铁基脱硫液中需要使用0.05～25g缓蚀剂。各组分的含量分别为：
主缓蚀剂中碱金属硫酸盐的浓度为0～10g/L；
主缓蚀剂中碱金属钨酸盐的浓度为0～0.5g/L；
助缓蚀剂中碱金属苯甲酸盐的浓度为0～2g/L；
助缓蚀剂中碱金属硅酸盐的浓度为0～2g/L；
杀菌型缓蚀剂中溴化钾的浓度为0～5g/L；
杀菌型缓蚀剂中碘化钾的浓度为0～5g/L；
杀菌型缓蚀剂中甲醛的浓度为0～10g/L；
稳定电位缓蚀剂中十二烷基磺酸盐的浓度为0～2g/L；
稳定电位缓蚀剂中对甲苯磺酸盐的浓度为0～5g/L。
本发明提供的适用于铁基脱硫液的缓蚀剂，可有效缓解铁基脱硫液对设备的腐蚀，其中，主缓蚀剂、助缓蚀剂组成的复合体系用于增厚氧化膜减缓点蚀；杀菌型缓蚀剂用于防止因脱硫溶液中假单胞杆菌、硫酸杆菌、铁杆菌吃铁而造成的铁损失；稳定电位缓蚀剂用于降低溶液内部氧化剂电位，缓解络合铁因电位发生降解的趋势。
本发明用于络合铁法脱硫液的工艺为：将缓蚀剂按比例分批加入到铁基脱硫液中溶解，铁基脱硫液与含硫化物的气体在超重力吸收装置中接触，气相中的硫化物被铁基脱硫液吸收后氧化成硫磺；硫磺富液进入超重力装置中再生成脱硫贫液，同时生成的硫磺凝聚沉降于再生装置底部后定期排出。
本发明有效缓解了络合铁法脱硫工艺中脱硫设备与脱硫液的腐蚀：(1)在铁基脱硫液工艺中加入本发明的复合型多功能缓蚀剂，可在设备表面形成更稳定的铁的氧化物膜，减小腐蚀电流，增大极化阻力，通过增厚设备表面的氧化膜来减缓点蚀的程度，脱硫液生成的硫化物不易在此部位沉积形成点蚀，防止Fe3+直接与设备表面直接接触，能够有效降低络合铁脱硫液对设备内部的腐蚀；(2)缓蚀剂具有降低溶液内部氧化剂电位的功能，以便缓解络合铁由于电位而发生降解趋势，对络合铁具有稳定剂功能；(3)缓蚀剂可使细菌中的蛋白质变性，杀掉脱硫液内吃铁、吃硫的假单胞杆菌、硫酸杆菌、铁杆菌，减少络合铁体系中铁的损耗保证脱硫液的稳定性。
本发明主要应用于石油伴生气、含硫天然气、煤化工等脱硫工艺中，使用的液体缓蚀剂能够适应各种铁基脱硫液浓度的变化，缓解铁基脱硫液对设备的腐蚀、降低脱硫过程中铁基脱硫液的损耗。
附图说明
图1为实施例1TAFEL曲线示意图。
图2为实施例3循环伏安曲线示意图。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
一种适用于络合铁脱硫液的复合型多功能缓蚀剂，各组分如下：
苯甲酸钠 0.2g/L、
硫酸钾 1g/L、
钨酸钠 0.1g/L、
硅酸钾 0.2g/L、
溴化钾 0.5g/L、
甲醛 1g/L、
十二烷基磺酸钠 0.2g/L；
将上述复合型多功能缓蚀剂用于脱硫液中，工艺过程为：将缓蚀剂0.64g/小时连续投加到铁基脱硫液中溶解，铁基脱硫液与含硫化物的气体在超重力吸收装置中接触，气相中的硫化物被铁基脱硫液吸收后氧化成硫磺；硫磺富液进入超重力装置中再生成脱硫贫液，同时生成的硫磺凝聚沉降于再生装置底部后定期排出。
采用TAFEL法三电极体系测定脱硫液的腐蚀速度和腐蚀深度，结果见表1。
实施例2
一种适用于络合铁脱硫液的复合型多功能缓蚀剂，各组分如下：
苯甲酸钠 0.05g/L、
硫酸钠 0.4g/L、
钨酸钠 0.02g/L、
甲醛 0.35g/L、
十二烷基磺酸钠 0.026g/L；
将上述复合型多功能缓蚀剂按实施例1的工艺0.2g/小时连续投加用于脱硫液中。
采用TAFEL法三电极体系测定脱硫液的腐蚀速度和腐蚀深度，结果见表1。
实施例3
一种适用于络合铁脱硫液的复合型多功能缓蚀剂，各组分如下：
苯甲酸钠 1g/L、
硫酸钠 6g/L、
钨酸钠 0.3g/L、
硅酸钾 1g/L、
溴化钾 2g/L、
甲醛 3.5g/L、
对甲苯磺酸钠 1g/L；
将上述复合型多功能缓蚀剂按实施例1的工艺3g/小时连续投加用于脱硫液中。
采用TAFEL法三电极体系测定脱硫液的腐蚀速度和腐蚀深度，结果见表1。
实施例4
一种适用于络合铁脱硫液的复合型多功能缓蚀剂，各组分如下：
苯甲酸钠 2g/L、
硫酸钾 8g/L、
钨酸钠 0.5g/L、
硅酸钾 1g/L、
碘化钾 5g/L、
甲醛 5g/L、
对甲苯磺酸钠 2g/L；
将上述复合型多功能缓蚀剂按实施例1的工艺4.7g/小时连续投加用于脱硫液中。
采用TAFEL法三电极体系测定脱硫液的腐蚀速度和腐蚀深度，结果见表1。
实施例5
一种适用于络合铁脱硫液的复合型多功能缓蚀剂，各组分如下：
苯甲酸钠 0.05g/L、
硫酸钠 0.8g/L、
钨酸钠 0.01g/L、
甲醛 0.7g/L、
对甲苯磺酸钠 0.05g/L、
十二烷基磺酸钠 0.013g/L；
将上述复合型多功能缓蚀剂按实施例1的工艺0.34g/小时连续投加用于脱硫液中。采用TAFEL法三电极体系测定脱硫液的腐蚀速度和腐蚀深度，结果见表1。
表1实验结果
| 例号 | 腐蚀速度(μA/cm2) | 腐蚀深度(mm/a) | 缓蚀效率(％) |
| 实施例1 | 0.0273 | 0.00032 | 99.991 |
| 实施例2 | 0.0185 | 0.000217 | 99.994 |
| 实施例3 | 0.0310 | 0.000363 | 99.990 |
| 实施例4 | 0.0202 | 0.000236 | 99.994 |
| 实施例5 | 0.0343 | 0.000401 | 99.989 |
从表1看出，本发明多功能缓蚀剂的性能指标如下：缓蚀效率达到99％以上；腐蚀深度为0.0001～0.0006mm/a，比我国不锈钢腐蚀深度提高了8～10倍(根据国家标准，对不锈钢腐蚀深度应≤0.005mm/a)；缓蚀剂稳定性良好，采用铁螯合容量计算，在放置45天后的沉降率为0.5％。通过下式计算螯合容量：
C:螯合容量，g/L；
A：吸光度，1。
图1为实施例1TAFEL曲线示意图。根据TAFEL曲线图计算出：
1.腐蚀速度的确定
对测量的的TAFEL曲线做阳极极化曲线切线和阴极极化曲线的切线，交点对应的纵坐标即为
腐蚀电流log(I/A),则腐蚀速度公式如下：
icorr:腐蚀速度，μA·cm-2；
Icorr：腐蚀电流,μA；
S：工作电极截面积,cm-2；
2.腐蚀深度的确定
将腐蚀速度转化为腐蚀深度，转化公式如下：
1μA/cm2＝0.0117mm/a (3)
3.缓蚀效率的确定
缓蚀效率公式如下：
Z:缓蚀效率，％；
I0：未加缓蚀剂的电流，μA；
Er：还原峰的电位，即波峰的横坐标，V；
图2为实施例3循环伏安曲线示意图。根据循环伏安曲线图计算出溶液中氧化还原电位公式如下：
Ep＝Eo-Er (5)
Ep:溶液的电位，即Fe3+(L)/Fe2+(L)体系的电位，V；
Eo：氧化峰的电位，即波谷的横坐标，V。
Claims (2)
1.一种适用于铁基脱硫液的缓蚀剂，其特征在于：由下列组分组成：稳定络合铁主缓蚀剂、稳定络合铁助缓蚀剂、杀菌型缓蚀剂、稳定电位缓蚀剂；
所述稳定络合铁主缓蚀剂为碱金属硫酸盐、钨酸盐中的一种或两种以上的混合物，含量为27%~57%；
所述稳定络合铁助缓蚀剂为碱金属苯甲酸盐、硅酸盐中的一种或两种以上的混合物，含量为3%~15%；
所述杀菌型缓蚀剂为溴化钾、碘化钾、甲醛中的一种或两种以上的混合物，含量为18%~66%；
所述稳定电位缓蚀剂为十二烷基磺酸钠、对甲苯磺酸钠中的一种或两种，含量为3%~11%；
所述缓蚀剂中各组分的含量分别为：
主缓蚀剂中碱金属硫酸盐的浓度为0~10g/L；
主缓蚀剂中碱金属钨酸盐的浓度为0~0.5g/L；
助缓蚀剂中碱金属苯甲酸盐的浓度为0~2g/L；
助缓蚀剂中碱金属硅酸盐的浓度为0~2g/L；
杀菌型缓蚀剂中溴化钾的浓度为0~5g/L；
杀菌型缓蚀剂中碘化钾的浓度为0~5g/L；
杀菌型缓蚀剂中甲醛的浓度为0~10g/L；
稳定电位缓蚀剂中十二烷基磺酸盐的浓度为0~2g/L；
稳定电位缓蚀剂中对甲苯磺酸盐的浓度为0~5g/L。
2.根据权利要求1所述的铁基脱硫液的缓蚀剂，其特征在于：所述缓蚀剂的使用浓度为：每升铁基脱硫液中需要使用0.05~25g缓蚀剂。
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| 脱硫装置碳钢腐蚀缓蚀剂研发;黄琳;《腐蚀与防护》;20070531;全文 * |
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