ВНЕДРЕННЫЙ БИОЦИД Российский патент 2008 года по МПК A01N25/30 A01N57/34 C02F1/50 C02F5/14 

Настоящее изобретение относится к фосфониевому соединению, внедренному в матричную основу, применению такого внедренного соединения и способу применения внедренного фосфониевого соединения.

Фосфониевые соединения, такие как ТНР (трис(гидроксиметил)фосфин) и его соли, сульфат ТНР и хлорид ТНР, представляют собой эффективные биоциды и растворители накипи, которые широкого используются для обработки воды и для обработки месторождений нефти для контроля микроорганизмов и накипи. Такие микроорганизмы включают сульфатвосстанавливающие бактерии, общие гетеротрофические бактерии и водоросли. Эти микроорганизмы ответственны за образование накипи в водных системах, используемых в промышленности. Обычно накипь включает отложения карбоната железа или сульфида железа, свинца и цинка.

Фосфониевые соединения стандартно поставляются в виде продуктов на жидкой основе, но коммерчески доступны и твердые формы фосфониевых соединений. Твердые формы обычно включают фосфониевые соединения, нанесенные в виде покрытия на такой твердый инертный субстрат как адипиновая кислота.

Фосфониевые соединения на жидкой основе реагируют с поглотителями кислорода или влияют на их технологические характеристики. Например, применение поглотителей на основе сульфитов и эриторбиновой кислоты приводит к тому, что полной деаэрации систем, содержащих фосфониевые соединения на жидкой основе, достичь трудно.

Соответственно настоящее изобретение предоставляет фосфониевое соединение, внедренное в матричную основу, где фосфониевое соединение выбрано из группы, включающей трис(гидроксиоргано)фосфин (ТНР), соль ТНР⁺ (тетракис(гидроксиоргано)фосфониевая соль) или продукт реакции конденсации ТНР с азотсодержащим соединением.

Настоящее изобретение предоставляет следующие преимущества:

внедренное фосфониевое соединение может применяться в тех областях, где не подходят ни жидкие, ни твердые стандартные формы фосфониевого соединения;

при применении фосфониевого соединения, внедренного в матричную основу, полученный препарат может дозированно вводиться в систему, которой необходима аэрация, например в системы ввода воды в нефтяное месторождение и трансмиссионные трубопроводы в процессе гидростатического испытания, без воздействия на технологические характеристики поглотителя кислорода;

предоставлена система доставки фосфониевых соединений, которая позволяет дозировать фосфониевое соединение в системы, содержащие поглотители кислорода, без проблем несовместимости (до настоящего времени это было не возможно);

предоставлена система доставки фосфониевого соединения, которая не оказывает вредного воздействия на технологические характеристики фосфониевого соединения или на общую программу обработки, используемую в водных системах;

предоставлена система замедленного высвобождения, которая позволяет осуществлять поддерживаемое контролируемое растворение фосфониевого соединения в водные системы;

предоставлена система доставки, посредством которой скорости растворения внедренного фосфониевого соединения могут контролироваться матричной композицией;

предоставлена система доставки, которая снижает до минимума прямой контакт с биоцидом;

предоставлена система доставки, которая применима при низком уровне профессиональных знаний и в отсутствие механического оборудования, например, насосов;

предоставлена система доставки, которая позволяет вводить фосфониевые соединения в препарат с другими химическими средствами обработки или фильтрующими добавками, которые обычно были бы несовместимы при изначальном объединении с водным раствором.

Предпочтительно ТНР⁺-соль представляет собой сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония. Альтернативно ТНР⁺-соль представляет собой хлорид тетракис(гидроксиметил)фосфония, фосфат тетракис(гидроксиметил)фосфония, формиат тетракис(гидроксиметил)фосфония, ацетат тетракис(гидроксиметил)фосфония или оксалат тетракис(гидроксиметил)фосфония.

Азотсодержащее соединение предпочтительно представляет собой мочевину. Альтернативно оно может представлять собой меламин, гуанидин или дициандиамид.

Температура плавления матричной основы находится в интервале от 5 до 80°С. Предпочтительно температура плавления находится в интервале от 20 до 70°С. Более предпочтительно температура плавления равна 60°С.

Предпочтительно матричная основа растворима в воде при температуре в интервале от 5 до 100°С, в частности при 20°С.

Матричная основа предпочтительно выбрана из многоатомных спиртов. Предпочтительно многоатомный спирт представляет собой полиэтиленгликоль с молекулярной массой более 600. Более предпочтительно многоатомный спирт полиэтиленгликоль 8000. Альтернативно матричная основа выбрана из группы, включающей этоксилированные поверхностно-активные вещества, жирные спирты, этоксилированные жирные спирты, этоксилированные алкилфенолы, этоксилированные жирные кислоты, алканоламиды жирных кислот, блоксополимеры этиленоксида и пропиленоксида, этоксилированные/пропоксилированные жирные спирты, сложные полиэтиленгликолевые эфиры, сложные гликолевые эфиры, алкилбензолсульфоновые кислоты и их соли.

Матричная основа может представлять собой смесь двух или нескольких соединений, указанных выше.

В соответствии со вторым аспектом настоящее изобретение предоставляет также применение фосфониевого соединения, которое определено в первом аспекте.

Предпочтительно фосфониевое соединение применяется для снижения количеств микроорганизмов в промышленных системах. Альтернативно фосфониевое соединение применяется для уменьшения отложений накипи карбоната железа или отложений накипи железа, свинца и цинка.

Промышленная система выбрана из группы, включающей емкости для хранения воды и топлива; трубопроводы для горючего и газа; газ-лифт скважины; системы ввода воды; скважины нефте- или газодобычи; водные системы градирен; водные системы производства бумаги и любая другая водная система, в которой загрязнение микроорганизмами является проблемой.

Предпочтительно микроорганизм выбран из группы, включающей сульфатвосстанавливающие бактерии, общие гетеротрофические бактерии и водоросли.

В соответствии с третьим аспектом настоящее изобретение предоставляет способ снижения количества микроорганизмов в промышленной системе, указанный способ включает стадию контактирования промышленной системы с эффективным количеством фосфониевого соединения, которое определено в первом аспекте изобретения, для снижения количества микроорганизмов.

В соответствии с четвертым аспектом настоящее изобретение предоставляет способ снижения количества накипи в промышленной системе, указанный способ включает стадию контактирования промышленной системы с эффективным количеством фосфониевого соединения, которое определено в первом аспекте настоящего изобретения, для снижения количества накипи.

Фосфониевое соединение в соответствии с первым аспектом может вводиться в препарат с одним или несколькими из следующих компонентов: ингибиторы образования накипи, ингибиторы коррозии, дополнительные биоциды, деэмульгаторы, ингибиторы влаги, содержащиеся в газе, ингибиторы/дисперсанты асфальтенов, другие поверхностно-активные вещества, пеногасители/противопенные агенты, отдушки, ингибиторы восков, растворители накипи, гелеобразующие добавки, поглотители кислорода.

Внедренный биоцид согласно изобретению может быть представлен в форме карандашей/свечей, шариков, пеллет, кирпичиков, стружки или гранул и т.п.

Вариант осуществления изобретения будет далее описан со ссылкой на следующие примеры:

Пример 1

Для получения матричной основы, содержащей ТНР, используют полиэтиленгликоль средней молекулярной массы 8000 (PEG 8000) с температурой плавления приблизительно 50°С (подходящий для хранения в большинстве регионов мира), легкорастворимый в воде при 20°С в течение 5 минут.

Пример 2

Как показано в таблице 1, представленной ниже, THPS, внедренная в PEG 8000 матрицу, может применяться в присутствии поглотителя кислорода без влияния на процесс деаэрации. Эксперимент 3 демонстрирует полную деаэрацию в течение 15 минут при применении внедренного биоцида согласно настоящему изобретению по сравнению с отсутствием деаэрации при применении жидкого биоцида (эксперимент 2).

Пример 3

Свечу THPS/PEG 8000, описанную выше, испытывают в стандартном тесте анализа суспензии для количественного определения противомикробной активности внедренного биоцида. Такие тесты включают добавление биоцида в водную систему в течение конкретного периода контакта, дезактивацию биоцида после конкретного периода контакта и последующий подсчет оставшихся выживших бактерий с использованием методик определения наиболее вероятных количеств (Most Probable Number - MPN), широко известных в промышленности.

Из графика, представленного на чертеже, можно видеть, что THPS, внедренная в матричную основу PEG 8000 (Tolcide® candle H2), не оказывает неблагоприятного воздействия в процессе противомикробного действия THPS по сравнению с жидким THPS (Tolcide® PS75).

Контроль показывает жизнеспособность бактерий без применения THPS.

Таблица 1

Эксп.ОписаниеПоглощение кислорода (да/нет)Время достижения нулевого содержания О₂Комментарии1500 м.д. эриторбиновой кислоты (поглотитель кислорода) в воде: с использованием 15 м.д. катализатора - CuSO₄Да15 секундЭто подтверждает эффективность деаэрации эритробиновой кислоты2Повторения эксперимента 1, но 450 м.д. THPS вводят в виде стандартного жидкого продуктаНетФактически не происходит деаэрации даже по истечении 15 минут 3Повторение эксперимента 1, но вводят 450 м.д. THPS в PEG8000 свече Да15 секундТвердое вещество растворяется в течение ˜5 мин.

Изобретение относится к биоцидам на основе фосфониевых соединений, внедренных в матричную основу. Фосфониевое соединение выбирают из группы, включающей трис(гидроксиоргано)фосфин (ТНР), ТНР⁺-соль (соль тетракис(гидроксиоргано)фосфония) или продукт реакции конденсации ТНР с азотсодержащим соединением, выбранным из группы, состоящей из мочевины, меламина, гуанидина или дициандиамида. При этом матричная основа представляет собой многоатомные спирты с температурой плавления 5-80°С и растворимые в воде при температуре 5-100°С. ТНР⁺-соль может быть сульфатом, хлоридом, фосфатом, ацетатом или оксалатом. В частности, многоатомный спирт представляет собой полиэтиленгликоль с молекулярной массой более 600, например 8000. Внедренный биоцид может также содержать ингибиторы образования накипи, ингибиторы коррозии, дополнительные биоциды, деэмульгаторы, ингибиторы влаги, содержащейся в газе, ингибиторы/дисперсанты асфальтенов, поверхностно-активные вещества, пеногасители, отдушки, ингибиторы восков, растворители накипи, гелеобразующие добавки, поглотители кислорода. Предложенное фосфониевое соединение может быть изготовлено в форме карандашей/свечей, шариков, пеллет, кирпичиков, стружки, хлопьев или гранул. Такие биоциды могут использованы с высокой эффективностью для снижения количества микроорганизмов в различных промышленных системах, а также для уменьшения отложений карбоната железа и накипи железа, свинца и цинка, в аэрируемых системах и при обеспечении замедленного высвобождения фосфониевого соединения. 5 н.и12 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

1. Фосфониевое соединение, внедренное в матричную основу, где фосфониевое соединение выбрано из группы, включающей трис(гидроксиметил)фосфин (ТНР), ТНР⁺-соль (соль тетракис(гидроксиметил)фосфония) или продукт реакции конденсации ТНР и азотсодержащего соединения, выбранного из группы, состоящей из мочевины, меламина, гуанидина или дициандиамида, и где матричная основа представляет собой многоатомные спирты, имеющие температуру плавления в интервале от 5 до 80°С и растворимые в воде при температуре в интервале от 5 до 100°С.2. Фосфониевое соединение по п.1, где ТНР⁺-соль представляет собой сульфат тетракис(гидроксиметил)фосфония.3. Фосфониевое соединение по п.1, где ТНР-соль выбрана из группы, включающей хлорид тетракис (гидроксиметил) фосфония, фосфат тетракис (гидроксиметил) фосфония, формиат тетракис (гидроксиметил) фосфония, ацетат тетракис (гидроксиметил)фосфония и оксалат тетракис (гидроксиметил)фосфония.4. Фосфониевое соединение по любому из пп.1-3, где температура плавления матричной основы находится в интервале от 20 до 70°С.5. Фосфониевое соединение по п.4, где температура плавления матричной основы равна 60°С.6. Фосфониевое соединение по любому из пп.1-3 или 5, где матричная основа растворима в воде при температуре 20°С.7. Фосфониевое соединение по п.1, где многоатомный спирт представляет собой полиэтиленгликоль с молекулярной массой более 600.8. Фосфониевое соединение по п.7, где многоатомный спирт представляет собой полиэтиленгликоль 8000.9. Фосфониевое соединение по любому из пп.1-3, 5, 7 или 8, где матричная основа представляет собой смесь двух или более многоатомных спиртов по любому из пп.7-8.10. Фосфониевое соединение по любому из пп.1-3, 5, 7 или 8, где указанное соединение вводится в препарат с одной или несколькими из следующих добавок: ингибиторы образования накипи, ингибиторы коррозии, дополнительные биоциды, деэмульгаторы, ингибиторы влаги, содержащейся в газе, ингибиторы/дисперсанты асфальтенов, другие поверхностно-активные вещества, пеногасители/противопенные агенты, отдушки, ингибиторы восков, растворители накипи, гелеобразующие добавки, поглотители кислорода.11. Фосфониевое соединение по любому пп.1-3, 5, 7 или 8, где указанное соединение представлено в форме карандашей/свечей, шариков, пеллет, кирпичиков, стружки, хлопьев или гранул.12. Применение фосфониевого соединения по любому из пп.1-9 для снижения количества микроорганизмов в промышленных системах.13. Применение фосфониевого соединения по п.12, где промышленная система выбрана из группы, включающей емкости для хранения воды и топлива; трубопроводы для горючего и газа; газлифт скважины; системы ввода, воды; скважины нефте- или газодобычи; водные системы градирен; водные системы производства бумаги и любые другие водные системы, для которых загрязнение микроорганизмами является проблемой.14. Применение фосфониевого соединения по п.12 или 13, где микроорганизм выбран из группы, включающей сульфатвосстанавливающие бактерии, обычные гетеротрофные бактерии и водоросли.15. Применение фосфониевого соединения по любому из пп.1-9 для снижения отложений карбоната или накипи железа, свинца или цинка.16. Способ снижения количества микроорганизмов в промышленной системе, где указанный способ включает стадию контактирования промышленной системы с эффективным количеством фосфониевого соединения по любому из пп.1-9 для снижения количества микроорганизмов.17. Способ снижения количества накипи в промышленной системе, где указанный способ включает стадию контактирования промышленной системы с эффективным количеством фосфониевого соединение по любому из пп.1-9 для снижения количества накипи.