СПОСОБ ПРЕДОТВРАЩЕНИЯ РОСТА СУЛЬФАТВОССТАНАВЛИВАЮЩИХ БАКТЕРИЙ Российский патент 2003 года по МПК C02F1/50 E21B43/22 

Изобретение относится к борьбе с сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ), конкретно к ряду солей тетраалкиламмония, представителями которого являются хлористые моно-, ди-, три- и тетраалкилгексаметилентетраминовые соли формулы
[(CH₂)₆N₄R]⁺Cl^- (1),
[(CH₂)₆N₄R₂]²⁺Cl₂ ^- (2),
[(CH₂)₆N₄R₃]³⁺Cl₃ ^- (3),
[(CH₂)₆N₄R₄]⁴⁺Cl₄ ^- (4),
где R=-С(СН₃)₃,
обладающие бактерицидной активностью, которые могут быть использованы в различных отраслях промышленности, в частности, в нефтедобывающей - при обработке воды, закачиваемой в нефтяные пласты, а также в других отраслях, где необходимо подавлять рост СВБ в различных технологических коммуникациях.

Ближайшими структурными аналогами являются производные гексаметилентетрамина формулы [АС СССР 1039891]

где R и R¹=Н, СН₃.

Целью настоящего изобретения является изыскание новых соединений, проявляющих антимикробные свойства и расширяющих ассортимент средств, действующих на живой организм, не уступающих по бактерицидной активности структурным аналогам.

Данные соединения получают алкилированием гексаметилентетрамина в воде побочным продуктом производства металлилхлорида - третичным бутилхлоридом.

Пример 1. 14 г (0,1 моль) гексаметилентетрамина растворяют в 24,2 г обессоленной воды и при постоянном перемешивании добавляют 10,2 г (0,11 моля) третичного бутилхлорида. Реакцию проводят при атмосферном давлении в течении 2 ч при 50^oС. Полученный продукт представляет собой 47,3%-ный водный раствор хлористой соли N-третбутилгексаметилентетрамина, т.е. выход составил 98,6%. Температура застывания минус 15^oС, температура кипения 103^oС, плотность d₄ ²⁰ = 1085 кг/м³.

Для доказательства строения полученного целевого продукта его выделили в чистом виде путем высаждения из водного раствора изопропанолом. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, промывали свежей порцией изопропанола и сушили в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 60^oС до постоянного веса. Полученный целевой продукт представляет собой белый порошок с температурой разложения 192^oС, молекулярной массой 232,5 г/моль, хорошо растворяется в воде, не растворяется в органических растворителях и в нефти.

Найдено, %: С 51,37; Н 9,17; N 24,33; C1 15,13.

Вычислено, %: С 51,61; Н 9,03; N 24,09; C1 15,27.

В ИК-спектре данного соединения имеются полосы поглощения в области 1350-1260 см^-1, характерные связям C-N, полосы поглощения в области 1455, 1420, 1385 см^-1, характерные для деформационных колебаний метиленовых групп, соединенных с электроакцепторным азотом -(CH₂)₃-N⁺-C. Наличие третбутильной группы характеризуется полосами поглощения в области 1255-1245 см^-1.

Данные элементного анализа и ИК-спектроскопии позволяют установить структуру полученного соединения формулы

Пример 2. 14 г (0,1 моль) гексаметилентетрамина растворяют в 33 г обессоленной воды и при постоянном перемешивании добавляют 18,96 г (0,205 моля) третичного бутилхлорида. Реакцию проводят при атмосферном давлении в течение 2 ч при 50^oС. Полученный продукт представляет собой 48,5%-ный водный раствор хлористой соли N,N'-дитретбутилгексаметилентетрамина, т.е. выход составил 98,2%. Температура застывания минус 17^oС, температура кипения 103,5^oС, плотность d₄ ²⁰ = 1110,4 кг/м³.

Для доказательства строения полученного целевого продукта его выделили в чистом виде путем высаждения из водного раствора изопропанолом. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, промывали свежей порцией изопропанола и сушили в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 60^oС до постоянного веса. Полученный целевой продукт представляет собой белый порошок с температурой разложения 208^oС, молекулярной массой 325 г/моль, хорошо растворяется в воде, не растворяется в органических растворителях и в нефти.

Найдено, %: С 51,85; Н 9,37; N 17,18; C1 21,60.

Вычислено, %: С 51,69; Н 9,23; N 17,23; C1 21,85.

В ИК-спектре данного соединения имеются полосы поглощения в области 1340-1250 см^-1, характерные связям C-N, полосы поглощения в области 1455, 1420, 1385 см^-1, характерные для деформационных колебаний метиленовых групп, соединенных с электроакцепторным азотом -(CH₂)₃-N⁺-C. Наличие третбутильной группы характеризуется полосами поглощения в области 1255-1245 см^-1.

Данные элементного анализа и ИК-спектроскопии позволяют установить структуру полученного соединения формулы

Пример 3. 14 г (0,1 моль) гексаметилентетрамина растворяют в 42 г обессоленной воды и при постоянном перемешивании добавляют 28,2 г (0,305 моля) третичного бутилхлорида. Полученный продукт представляет собой 49,6%-ный водный раствор хлористой соли N,N',N"-тритретбутилгексаметилентетрамина, т. е. выход составил 98,3%. Температура застывания минус 20^oС, температура кипения 104^oС, плотность d₄ ²⁰ = 1128 кг/м³.

Для доказательства строения полученного целевого продукта его выделили в чистом виде путем высаждения из водного раствора изопропанолом. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, промывали свежей порцией изопропанола и сушили в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 60^oС до постоянного веса. Полученный целевой продукт представляет собой белый порошок с температурой разложения 217^oС, молекулярной массой 417,5 г/моль, хорошо растворяется в воде, не растворяется в органических растворителях и в нефти.

Найдено, %: С 51,42; Н 9,16; N 13,58; C1 25,84.

Вычислено, %: С 51,74; Н 9,34; N 13,41; C1 25,51.

В ИК-спектре данного соединения имеются полосы поглощения в области 1350-1280 см^-1, характерные связям C-N, полосы поглощения в области 1455, 1420, 1385 см^-1, характерные для деформационных колебаний метиленовых групп, соединенных с электроакцепторным азотом -(СH₂)₃-N⁺-С. Наличие третбутильной группы характеризуется полосами поглощения в области 1255-1245 см^-1.

Данные элементного анализа и ИК-спектроскопии позволяют установить структуру полученного соединения формулы

Пример 4. 14 г (0,1 моль) гексаметилентетрамина растворяют в 51 г обессоленной воды и при постоянном перемешивании добавляют 37,5 г третичного бутилхлорида. Реакцию проводят при атмосферном давлении в течении 2 ч при 50^oС. Полученный продукт представляет собой 49,7%-ный водный раствор хлористой соли N, N',N'',N'''-тетратретбутилгексаметилентетрамина, т.е. выход составил 97,3%. Температура застывания минус 22^oС, температура кипения 105^oС, плотность d₄ ²⁰ = 1140 кг/м³.

Для доказательства строения полученного целевого продукта его выделили в чистом виде путем высаждения из водного раствора изопропанолом. Выпавшие кристаллы отфильтровывали, промывали свежей порцией изопропанола и сушили в вакуумно-сушильном шкафу при температуре 60^oС до постоянного веса. Полученный целевой продукт представляет собой белый порошок с температурой разложения 224^oС, молекулярной массой 510 г/моль, хорошо растворяется в воде, не растворяется в органических растворителях и в нефти.

Найдено, %: С 51,81; Н 9,43; N 11,05; C1 27,71.

Вычислено, %: С 51,76; Н 9,41; N 10,98; C1 27,84.

В ИК-спектре данного соединения имеются полосы поглощения в области 1350-1250 см^-1, характерные связям C-N, полосы поглощения в области 1455, 1420, 1385 см^-1, характерные для деформационных колебаний метиленовых групп, соединенных с электроакцепторным азотом -(СН₂)₃-N⁺-С. Наличие третбутильной группы характеризуется полосами поглощения в области 1255-1245 см^-1.

Данные элементного анализа и ИК-спектроскопии позволяют установить структуру полученного соединения формулы

Оценку бактерицидной активности предлагаемых реагентов проводят путем определения степени подавления СВБ (%) по известной методике оценки защитного действия реагентов, подавляющих микробиологическую коррозию, используя культуру СВБ штамм ДС-2198. В промысловую воду, содержащую СВБ, вводят определенное количество испытуемого реагента и выдерживают 24 ч при 32^oС. Затем по 1 мл этих проб вводят в бутылочки с питательной средой Постгейта. Пробы термостатируют при 32^oС в течение 15 сут, а затем определяют в них содержание сероводорода. В качестве контроля используют пробы без добавок реагента.

Бактерицидную активность оценивают по степени подавления роста СВБ, которую вычисляют по формуле

где C₁ и С₂ - содержание сероводорода соответственно в контролируемой и исследуемой пробах, мг/л.

Опыты повторяли дважды. Усредненные результаты для каждой концентрации реагента представлены в таблице.

Как видно из таблицы, предлагаемые реагенты обеспечивают достаточно высокую степень подавления роста СВБ, не уступая известным структурным аналогам, расширяют ассортимент бактерицидных препаратов. Применяемые для их производства исходные реагенты вырабатываются отечественной промышленностью, дешевы и легко доступны. Третичный бутилхлорид является отходом производства металлилхлорида и, не находя дальнейшего применения, идет на сжигание.

Технология производства и применения этих препаратов проста, осуществима на производстве металлилхлорида без дополнительных капитальных затрат.

Изобретение относится к нефтехимии и может быть использовано для борьбы с сульфатвосстанавливающими бактериями (СВБ). Для осуществления способа используют соли тетраалкиламмония, представителями которого являются хлористые моно-, ди-, три- и тетратретбутил гексаметилентетраминовые соли, проявляющие антимикробные свойства и расширяющие ассортимент средств, действующих на живой организм, не уступающих по бактерицидной активности структурным аналогам. Исходные реагенты для бактерицидов вырабатываются отечественной промышленностью, доступны, дешевы. Способ обеспечивает высокую степень подавления роста СВБ. 1 табл.

Способ предотвращения роста сульфатвосстанавливающих бактерий (СВБ) в заводняемом нефтяном пласте, включающий введение реагента, подавляющего рост СВБ, отличающийся тем, что в качестве реагента используют N-моно-, N,N'-ди-, N,N'-N''-три и N,N',N'',N'''-тетратретбутилгексаметилентетраммонийхлориды.