Procedimiento para simular los efectos corrosivos de las materias primas de refinerías sobre la metalurgia de refinería.

Un proceso para evaluar el efecto corrosivo de una materia prima de refinería sobre la metalurgia de uno o más procesos de refinería,

comprendiendo dicho proceso:

(i) proporcionar un arreglo que comprende una pluralidad de muestras metálicas representativas de la metalurgia presente en una refinería,

(ii) dividir una materia prima de refinería en una pluralidad de porciones, una para cada pluralidad de muestras metálicas, en donde se trata cada porción para producir una fracción con un rango específico de punto de ebullición para contacto con la muestra de metal,

(iii) poner en contacto cada pluralidad de muestras metálicas con una o más de dichas materias primas de refinería o fracciones bajo condiciones no estáticas, y

(iv) determinar el efecto corrosivo de dicha materia prima y/o fracción sobre la muestra metálica.

Procedimiento para simular los efectos corrosivos de las materias primas de refinerías sobre la metalurgia de refinería.

Esta invención se refiere a procesos para la evaluación del efecto de materias primas de refinería sobre los procesos que utilizan experimentación de alto rendimiento.

La corrosión es un problema operacional mayor en refinerías de petróleo, con implicaciones para la disponibilidad y la seguridad, y en algunos casos, limitando la cantidad de petróleo crudo que puede ser procesada. La corrosión de refinerías puede ser causada por el propio crudo o por fracciones particulares del mismo y depende en gran medida de la materia prima y de la mezcla utilizada. Los métodos existentes para evaluar el efecto corrosivo de las materias primas son lentos y no siempre confiables. La presente invención permite explorar mezclas altas de un modo más efectivo que los métodos conocidos y, en comparación con los métodos conocidos, aporta más información de un modo más conveniente. Los resultados obtenidos del proceso permiten tomar decisiones sobre la forma en la cual se puede procesar un crudo particular, debido a que la estructura de la mezcla puede ser explorada antes del procesamiento, mientras que los métodos existentes requieren una inferencia del conocimiento previo.

La química de alto rendimiento o de combinación ha revolucionado el proceso de descubrimiento de fármacos. Véase, por ejemplo, 29 Acc. Chem. Res. 1 - 170 (1996) ; 97 Chem. Rev. 349 - 509 (1997) ; S. Borman, Chem. Eng. News 43 - 62 (Feb. 24, 1997) ; A. M. Thayer, Chem. Eng. News 57 - 64 (Feb. 12, 1996) ; N. Terret, 1 Drug Discover y Today 402 (1996) . En los últimos años se han desarrollado varias técnicas de experimentación de alto rendimiento para permitir incrementos significativos en la capacidad para sintetizar y ensayar materiales catalíticos y otros materiales para propiedades útiles. En general, dichas técnicas se han enfocado en el desarrollo de aparatos y metodologías, incluyendo el uso cada vez mayor de robots y ordenadores para diseñar experimentos y automatizar la preparación y el ensayo de catalizadores y materiales, para poder conseguir resultados de ensayo rápidos y reproducibles en muestras a una escala relativamente pequeña. Por ejemplo, se ha dedicado un gran esfuerzo en el desarrollo de aparatos de preparación y ensayo para numerosos tipos de materiales y propiedades de materiales (tal como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 5.776.359) y para reacciones químicas de interés (tal como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 5.959.297, la patente de los Estados Unidos No.

6.063.633 y la patente de los Estados Unidos No. 6.306.658) .

Además, se han aplicado técnicas de alto rendimiento para muchas técnicas analíticas diferentes, incluyendo técnicas de separación tales como cromatografía (tal como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 6.866.786) . Igualmente, se ha utilizado el coste de los componentes como un factor en el diseño de bibliotecas o arreglos (tal como se describe en la patente de los Estados Unidos No. 6.421.612) .

Las tecnologías de alto rendimiento se han enfocado en general en el descubrimiento de nuevos catalizadores y materiales para los procesos existentes, pero Barbour y colaboradores, SCIENCE, 283, 8 de enero de 1999 describe una técnica para el análisis de la corrosión mediante la creación de una cuadrícula de diferentes condiciones en una película delgada de cobre. Se incrementó el espesor de un revestimiento de óxido de cobre sobre una placa en una dimensión, mientras se incrementó el número de defectos en la otra dimensión. Se expuso luego la lámina, con aire salpicado con sulfuro de hidrógeno, para estudiar la corrosión resultante. Sin embargo, dicho sistema solo proporciona una información limitada y no es capaz de pronosticar de forma precisa los efectos de las condiciones dinámicas de flujo tal como aquellas experimentadas en una refinería.

La patente de los Estados Unidos No. 5.503.306 divulga un estimulador de corrosión a alta temperatura para un equipo de refinería. Ahora hemos desarrollado metodologías de alto rendimiento que pueden ser aplicadas a la evaluación del efecto corrosivo de una materia prima de refinería sobre la metalurgia de un proceso de refinería.

Por lo tanto, de acuerdo con la presente invención, se proporciona un proceso de acuerdo con la reivindicación 1 para evaluar el efecto corrosivo de una materia prima de refinería sobre la metalurgia de uno o más procesos de refinería, comprendiendo dicho proceso:

(i) proporcionar un arreglo que comprende una pluralidad de muestras metálicas representativas de la metalurgia presente en una refinería,

(ii) dividir una materia prima de refinería en una pluralidad de porciones, una para cada pluralidad de muestras metálicas, en donde se trata cada porción para producir una fracción con un rango específico de punto de ebullición para contacto con la muestra de metal,

(iii) poner en contacto cada pluralidad de muestras metálicas con una o más de dichas materias primas de refinería o fracciones bajo condiciones no estáticas, y

(iv) determinar el efecto corrosivo de dicha materia prima y/o fracción sobre la muestra metálica.

Se puede usar cualquier materia prima adecuada de refinería, incluyendo un petróleo crudo, un crudo sintético, un biocomponente, una corriente intermedia, tal como un residuo, gasóleo, gasóleo de vacío, nafta o material craqueado, y mezclas de uno o más de dichos componentes, tales como una mezcla de uno o más petróleos crudos

o una mezcla de uno o más petróleos crudos con uno o más crudos sintéticos.

En una refinería típica, se procesan una cantidad de diferentes materias primas de refinería, tales como una cantidad de petróleos crudos diferentes. Las materias primas de refinería son también usualmente mezclas de fuentes disponibles y, de este modo, es muy difícil pronosticar el efecto de la materia prima sobre todo el proceso de refinería. Debido a que los métodos existentes son lentos y costosos, no resulta factible explorar la capacidad corrosiva de todas las fracciones de todas las mezclas. Típicamente, se hacen una cantidad de suposiciones con base en la experiencia operativa previa, pero tales suposiciones solo proporcionan normalmente una predicción cualitativa.

La presente invención proporciona un proceso para la evaluación del efecto de una materia prima de refinería sobre la metalurgia de uno o más procesos de refinería, lo que permite evaluar los problemas potenciales del proceso al usar una materia prima de refinería antes de usarla, y potencialmente incluso antes de su adquisición. La presente invención puede ayudar también a seleccionar la refinería más apropiada en la cual deberá procesarse la materia prima, cuando exista más de una opción. Al contrario de los métodos de ensayo anteriores, la presente invención, que utiliza técnicas de alto rendimiento, permite llevar a cabo el ensayo empleando una multiplicidad de materias primas y/o fracciones, típicamente todas materias primas y/o fracciones relevantes, cada una de las cuales puede ser ensayada frente a una muestra metálica seleccionada. En efecto, se puede ensayar un conjunto de materias primas y/o fracciones frente a un conjunto de muestras metálicas, para proporcionar una gran cantidad de datos que pueden ser manipulados para proporcionar “mapas” de corrosión. El rendimiento de flujo de trabajo total es importante, siendo el grado de suministro de materias primas y/o de fracciones de refinería en la etapa (a) preferentemente de al menos 50 por semana, por ejemplo de al menos 250 por semana, en especial de al menos 2.000 por semana, y siendo la tasa de determinación del efecto corrosivo de la etapa (b) preferentemente de al menos 250 por semana, por ejemplo al menos 1.250 por semana, especialmente al menos 10.000 por semana.

Los “efectos corrosivos" que pueden ser evaluados por el proceso de la presente invención incluyen la corrosión causada por especies sulfídicas tales como sulfuro de hidrógeno, mercaptanos y sulfuros orgánicos (generalmente denominados como “compuestos de azufre reactivos”) , la corrosión causada por ácidos carboxílicos orgánicos, tales como ácidos carboxílicos de cadena alquílica, ácidos cicloalquil (1-5 anillos) carboxílicos, ácidos carboxílicos aromáticos (generalmente denominados como “ácidos nafténicos") y la corrosión causada por ácidos inorgánicos, por ejemplo, cloruros de hidrógeno (generalmente denominados como “ácidos minerales”) .

En cualquier momento, entran en competición los tres mecanismos de corrosión anteriores... [Seguir leyendo]

1. Un proceso para evaluar el efecto corrosivo de una materia prima de refinería sobre la metalurgia de uno o más procesos de refinería, comprendiendo dicho proceso:

(i) proporcionar un arreglo que comprende una pluralidad de muestras metálicas representativas de la metalurgia presente en una refinería,

(ii) dividir una materia prima de refinería en una pluralidad de porciones, una para cada pluralidad de muestras metálicas, en donde se trata cada porción para producir una fracción con un rango específico de punto de ebullición para contacto con la muestra de metal,

(iii) poner en contacto cada pluralidad de muestras metálicas con una o más de dichas materias primas de refinería o fracciones bajo condiciones no estáticas, y

(iv) determinar el efecto corrosivo de dicha materia prima y/o fracción sobre la muestra metálica.

2. Un proceso como el reivindicado en la reivindicación 1, en el cual la materia prima de refinería se selecciona entre un petróleo crudo, un crudo sintético, un biocomponente, una corriente intermedia, tal como un residuo, gasóleo, gasóleo de vacío, nafta o material craqueado, y mezclas de uno o más de dichos componentes.

3. Un proceso como el reivindicado ya sea en la reivindicación 1 o en la reivindicación 2, en el cual las muestras metálicas representativas de la metalurgia presente en un arco de refinería se seleccionan a partir de acero al carbono, acero al cromo y/o acero inoxidable.

4. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, que se lleva a cabo utilizando un arreglo microfabricado de muestras metálicas.

5. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en el cual se obtiene una pluralidad de fracciones de una o más materias primas de refinería utilizando una columna de microdestilación o microfraccionador.

6. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en el que las condiciones no estáticas de la etapa (iii) implican poner en contacto las muestras metálicas con la materia prima de refinería y/o una fracción de la misma bajo condiciones de flujo variable, condiciones de cizallamiento variables y/o condiciones de temperatura variables.

7. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en el que las muestras metálicas se encuentran en forma de alambres, láminas delgadas o mallas.

8. Un proceso como el reivindicado en la reivindicación 7, en el cual la temperatura de las muestras metálicas se puede controlar y hacerle seguimiento por calentamiento resistivo.

9. Un proceso como el reivindicado en la reivindicación 8, que comprende hacer fluir la (s) materia (s) prima (s) de refinería y/o la (s) fracción (es) sobre una pluralidad de muestras de malla o alambre de metal, calentadas resistivamente, y medir el cambio de resistencia en función del tiempo para determinar el grado de corrosión de dichas muestras metálicas.

10. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en el que el efecto corrosivo se mide mediante la medición de la concentración de los metales de corrosión en solución.

11. Un proceso como el reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, en el que cada contacto de la etapa (iii) se hace en paralelo.