Состав для предотвращения коррозии и солеотложения

Группа изобретений относится к области обработки водных систем от коррозии и отложений сульфида металла. Состав содержит четвертичную фосфониевую соль - ТНР⁺-соль и первичный, вторичный или третичный спирт, имеющий ацетиленовую связь в основной углеродной цепи. Состав предлагается применять для коррозионной обработки мягкой низкоуглеродистой стали, меди или алюминия. Способ обработки водной системы, содержащей или находящейся в контакте с отложением сульфида металла, одновременно предотвращающий коррозию поверхностей в контакте с упомянутой водной системой, включает добавление к упомянутой водной системе состава, приведенного выше. 3 н. и 18 з.п. ф-лы, 1 табл.

 

Настоящее изобретение относится к способу предотвращения или уменьшения проблем, связанных с отложениями сульфида металла и к новым составам для использования в таком способе.

Четвертичные (гидроксиоргано) фосфониевые соли (в дальнейшем THP⁺-соли (tetrakis (hydroxyorgano) phosphonium salts), в частности четвертичный сульфат гидроксиметилфосфония (в дальнейшем - THPS (tetrakis (hydroxymethyl) phosphonium sulphate)) широко используют в качестве растворителя/диспергатора сульфида металла внутри водных систем и особенно тех систем, которые связаны с нефтяными промыслами.

Когда THPS используют на нефтяных промыслах, их обычно применяют в концентрациях вплоть до 30% вместе с солью аммония для улучшения эксплуатационных качеств. Эта комбинация THPS и соли аммония вместе с температурами, которые известны по опыту в применениях на нефтяных промыслах, может быть веществом, вызывающим коррозию мягкой малоуглеродистой стали и других конструктивных деталей.

Задачей настоящего изобретения является улучшить вышеприведенные проблемы коррозии THP⁺-солями при их использовании в водных системах.

Соответственно в первом аспекте, настоящее изобретение, предлагает состав для использования в обработке от коррозии и накипных отложений сульфида металла в водных системах, причем упомянутый состав содержит THP⁺-соль (как указано ранее), а также первичный, вторичный или третичный спирт, имеющий ацетиленовую связь в основной углеродной цепи.

Предпочтительно, ацетиленовая связь расположена рядом с гидроксильной группой, причем упомянутый спирт имеет общую формулу(I):

где R¹, R² и R³ (которые могут быть одинаковыми или различными) каждый независимо представляет водород, алкил С₁-С₈ или функционально замещенный алкил.

В особенно предпочтительном варианте осуществления настоящего изобретения спирт является пропаргиловым спиртом (2-пропин-1-олом), т.е. в формуле (I) - R¹, R² и R³ каждый является водородом.

Отложение сульфида металла может быть сульфидом железа. Альтернативно, сульфид металла может быть сульфидом свинца или сульфидом цинка или их комбинацией. Сульфид железа может быть троилитом (FeS) или пиритом (FeS₂). Альтернативно, сульфид железа может быть маккинавитом (Fe₉S₈) или пирротином (Fe₇S₈).

Анион THP+-соли должен быть совместимым с водной системой. Предпочтительные анионы включают сульфат, хлорид, фосфат, бромид, фторид, карбонат, цитрат, лактат, тартрат, борат, силикат, формиат и ацетат. Анион должен делать THP⁺-соль водорастворимой.

Состав может дополнительно включать поверхностно-активное вещество. Поверхностно-активное вещество является предпочтительно катионным поверхностно-активным веществом, например, четвертичными аммонийными соединениями, N-алкилированными гетероциклическими соединениями или кватернизованными амидоаминами. Альтернативно, могут быть использованы анионогенные, амфотерные и неионогенные поверхностно-активные вещества аминометанфосфонаты могут замещать аммониевые соли в водных системах.

Состав, согласно изобретению, является особенно полезным для предотвращения коррозии мягкой малоуглеродистой стали, меди и алюминия.

Настоящее изобретение также предлагает, во втором аспекте, способ обработки водных систем, содержащих или находящихся в контакте с отложением сульфида металла, попутно предотвращающий при этом коррозию поверхностей в контакте с упомянутой водной системой, способ, который включает добавление к упомянутой водной системе состава в соответствии с первым аспектом изобретения в количестве, предотвращающем отложение и коррозию.

Водная система является одной из предпочтительно используемых в добыче нефти с искусственным поддержанием энергии пласта. Альтернативно, водная система может быть одной из используемых в промышленных системах водоснабжения, в системах производства бумаги и любой водной системе, в которой имеет место коррозия, вызванная THP⁺-солями.

Настоящее изобретение также предлагает, в третьем аспекте, состав, состоящий по существу из продукта реакции THP⁺-соли и ацетиленовым спиртом в соответствии с первым аспектом настоящего изобретения, в котором отношение упомянутой THP⁺-соли к упомянутому ацетиленовому спирту находится между 1:1 и 750:1.

Состав, как описано в первом аспекте, предпочтительно используют в эффективном количестве вплоть до 30 мас.%, относительно THP⁺. Используемое количество будет изменяться в зависимости от применения, но оно может быть также эффективным для применений низкого уровня, например 1-10000 млн.д. в качестве THP⁺, или применений высокого уровня, как 1-30% в качестве THP⁺-соли. Во втором аспекте THP⁺ предпочтительно используют в эффективном количестве вплоть до 30 мас.% в качестве THP⁺-соли. Во втором аспекте, THP⁺ предпочтительно используют в эффективном количестве вплоть до 30 мас.% в качестве THP⁺-соли вместе с добавкой ацетиленового спирта в эффективном количестве между 0,1-10000 млн.д. относительно объема обрабатываемой системы.

Отношение THP⁺ к ацетиленовому спирту в составе лежит обычно в пределах от 1:1 до 750:1, более предпочтительно - от 15:1 до 300:1, наиболее предпочтительно - примерно 40:1.

Настоящее изобретение будет иллюстрировано путем примера, как изложено ниже.

Пример 1

Холостой (контрольный) опыт.100 мл 20%-ного раствора THPS (26,6 г TOLCIDE® PS75) и 1 г хлорида аммония в искусственной морской воде были помещены в широкогорлый сосуд с завинчивающейся крышкой. Предварительно взвешенный пробный образец мягкой малоуглеродистой стали был погружен в раствор. Сосуд выдерживали в печи при 50°C в течение 48 часов. По истечении этого времени пробный образец был очищен легким промыванием в воде, промыт ацетоном и высушен в печи. Пробные образцы затем повторно взвесили и рассчитали скорость коррозии согласно уравнению:

W = Потеря массы в г (до 0,1 мг)

A = Площадь в см² (до 0,01 см²)

T = Время выдержки в часах

d = Плотность в г/см³

K является константой в тех единицах, в которых требуется скорость коррозии. Например:

Единицы	K
Мру (mils per year) - миллионные доли за год	3,45 × 106

Этот эксперимент был повторен с различными количествами ингибитора коррозии, добавленному к холостому (контрольному) раствору. Результаты представлены в таблице ниже:

Опыт	Скорость коррозии, mpy
Холостой (контрольный)	208
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. ингибитора А	77
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. ингибитора B	197
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. ингибитора C	116
Холостой(контрольный)+ 5 000 млн.д ингибитора D	132
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. ингибитора E	88
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. ингибитора F	86
Холостой(контрольный) + 5000 млн.д. пропаргилового спирта	33

Холостой (контрольный) - раствор, состоящий из 20% THPS и 1% хлорида аммония в искусственной морской воде.

Ингибитор А - коммерчески доступный ингибитор коррозии, содержащий этоксилированный хлорид аммония, дибутилтиомочевину и этоксилированную жирную кислоту.

Ингибитор B - коммерчески доступный ингибитор коррозии, содержащий фосфат полиоксиэтиленового 2-этилгексилового эфира.

Ингибитор C - нефтепромысловый ингибитор коррозии, содержащий жирные кислоты и продукты реакции таллового масла с диэтилентриамином.

Ингибитор D - коммерчески доступный ингибитор коррозии, содержащий фосфонокарбоновые кислоты.

Ингибитор E - стандартный, коммерчески доступный нефтепромысловый ингибитор коррозии, основанный на алкоксилированном амине.

Ингибитор F - стандартный, коммерчески доступный нефтепромысловый ингибитор коррозии, содержащий этоксилированный амин и четвертичный хлорид аммония.

1. Антикоррозийный и предохраняющий от отложения сульфида металла состав для использования в обработке от коррозии и отложений сульфида металла в водных системах, включающий ТНР⁺-соль (четвертичная гидроксиорганофосфониевая соль) и первичный, вторичный или третичный спирт, имеющий ацетиленовую связь в основной углеродной цепи.

2. Состав по п.1, в котором ацетиленовая связь расположена рядом с гидроксильной группой, причем упомянутый спирт имеет общую формулу (I)

где R¹, R² и R³, которые могут быть одинаковыми или различными, каждый независимо представляет водород, алкил C₁-C₈ или функционально замещенный алкил.

3. Состав по п.2, в котором R¹, R² и R³ каждый независимо представляет собой водород или С₁-С₈алкил.

4. Состав по п.3, в котором спирт является пропаргиловым спиртом.

5. Состав по п.1, в котором отложение сульфида металла является сульфидом железа.

6. Состав по п.1, в котором отложение сульфида металла является сульфидом свинца.

7. Состав по п.1, в котором отложение сульфида металла является сульфидом цинка.

8. Состав по п.1, в котором ТНР⁺-соль содержит анион, выбранный из группы, состоящей из сульфата, хлорида, фосфата, бромида, фторида, карбоната, цитрата, лактата, тартрата, бората, силиката, формиата и ацетата.

9. Состав по п.1, дополнительно содержащий поверхностно-активное вещество.

10. Состав по п.9, в котором поверхностно-активное вещество является катионным поверхностно-активным веществом.

11. Состав по п.10, в котором катионное поверхностно-активное вещество выбирают из группы, состоящей из четвертичных аммонийных соединений, N-алкилированных гетероциклических соединений, кватернизованных амидоаминов и аминометанфосфонатов.

12. Состав по п.9, в котором поверхностно-активное вещество выбирают из группы, состоящей из анионных, амфотерных и неионогенных поверхностно-активных веществ.

13. Состав по любому из пп.1-12, в котором отношение упомянутой ТНР⁺-соли к упомянутому ацетиленовому спирту находится между 1:1 и 750:1.

14. Состав по п.13, в котором отношение находится между 15:1 и 300:1.

15. Состав по п.14, в котором отношение составляет 40:1.

16. Применение состава по любому из пп.1-15 для обработки от коррозии и отложений сульфида металла мягкой низкоуглеродистой стали, меди или алюминия.

17. Способ обработки водной системы, содержащей или находящейся в контакте с отложением сульфида металла, одновременно предотвращающий при этом коррозию поверхностей в контакте с упомянутой водной системой, включающий добавление к упомянутой водной системе состава по любому из пп.1-15 в количестве, предотвращающем солеотложение и коррозию.

18. Способ по п.17, в котором водную систему используют при добыче нефти.

19. Способ по п.17, в котором водную систему используют в промышленных системах водоснабжения.

20. Способ по п.17, в котором водную систему используют в системах производства бумаги.

21. Способ по любому из пп.17-20, в котором ТНР⁺-соль добавляют к водной системе в эффективном количестве до 30 мас.%.