научная статья по теме СИНТЕЗ БАКТЕРИЦИДОВ И ИНГИБИТОРОВ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ДИЭТИЛАМИНА, ГИДРОХЛОРИДОВ ПИПЕРИЛЕНА И ИЗОПРЕНА Химическая технология. Химическая промышленность

Текст научной статьи на тему «СИНТЕЗ БАКТЕРИЦИДОВ И ИНГИБИТОРОВ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ДИЭТИЛАМИНА, ГИДРОХЛОРИДОВ ПИПЕРИЛЕНА И ИЗОПРЕНА»

НЕФТЕХИМИЯ, 2011, том 51, № 5, с. 397-400

СИНТЕЗ БАКТЕРИЦИДОВ И ИНГИБИТОРОВ СЕРОВОДОРОДНОЙ КОРРОЗИИ НА ОСНОВЕ ДИЭТИЛАМИНА, ГИДРОХЛОРИДОВ

Стерлитамакская государственная педагогическая академия им. ЗайнабБиишевой

E-mail: njenya85@mail.ru Поступила в редакцию 15.02.2011 г.

Синтезированы хлористые N-алкениламмонийные соли на основе диэтиламина, 4-хлорпентена-2 и смеси 2-метил-3-хлорбутена-1 и 3-метил-3-хлорбутена-1. Подобраны наилучшие условия их получения, доказано строение и определены основные физико-химические характеристики синтезированных соединений. Проведены исследования бактерицидной активности четвертичных аммонийных солей в отношении коррозионно-опасных микроорганизмов.

В современной практике разработки нефтяных месторождений широкое распространение получили методы заводнения продуктивных пластов поверхностными и высокоминерализованными сточными водами, проводимые с целью поддержания пластового давления и интенсификации добычи нефти. Использование закачиваемых вод без предварительной антибактериальной обработки создает благоприятные условия для протекания процессов развития и жизнедеятельности микроорганизмов различных физиологических групп, подавляющее большинство из которых принадлежит к сульфатвосстанавливаю-щим бактериям (СВБ). Образуя в результате своей жизнедеятельности коррозионно-актив-ную среду (биогенный сероводород), СВБ вызывают целый ряд серьезных проблем [1].

Высокоэффективным методом предотвращения роста СВБ и борьбы с сероводородной коррозией технологического оборудования на нефтепромыслах является обработка закачиваемых вод химическими реагентами, обладающими бактерицидными свойствами. Способность микроорганизмов быстро адаптироваться к применяемым бактерицидам вызывает потребность периодического обновления ассортимента антимикробных реагентов [2]. Видное место среди последних занимают азотсодержащие органические соединения и их четвертичные соли [3, 4, 5].

В настоящей работе приведены исследования по синтезу новых представителей М-алкенилам-монийных солей с целью их возможного использования в качестве замедлителей сероводородной коррозии и бактерицидного реагента в отношении СВБ.

В качестве исходных соединений для синтеза четвертичных аммонийных солей были использованы диэтиламин (ДЭА), гидрохлорид пипери-лена (4-хлорпентен-2; ГХП), смесь гидрохлоридов изопрена (2-метил-3-хлорбутен-1 и 3-метил-

3-хлорбутен-1; смесь ГХИ). Гидрохлорированием пиперилена и изопрена хлористым водородом получали 4-хлорпентен-2 и смесь 2-метил-3-хлор-бутена-1 и 3-метил-3-хлорбутена-1.

В охлаждаемую смесью льда и соли (температура от —10 до —5°С) круглодонную колбу с механической мешалкой, холодильником, термометром и барботером в присутствии катализатора (диметилфорамид) помещали 100 мл пиперилена (изопрена) и подавали хлористый водород, полученный взаимодействием кристаллического хлорида натрия и концентрированной серной кислоты. По достижению максимального выхода не вступивший в реакцию пиперилен отгоняли из реакционной смеси при 44—50°С, изопрен — при 34— 37°С. Отгонку ГХП осуществляли при 96—98°С, смеси ГХИ при 74—80°С. Ход реакции контролировали хроматографически (хроматограф ЛХМ-80, носитель — хроматон (0.2. 0.35 мм), фаза Е-301, газ-носитель — гелий). В результате выход

4-хлорпентена-2 составил 95—98%, смеси 3-ме-тил-3-хлорбутена-1 и 2-метил-3-хлорбутена-1 — 95.2% ((1) - 80.0%, (2) - 15.2%).

Получение четвертичных аммонийных солей (ЧАС) осуществляли по реакциям:

я2 = смесь — с—си=си2 >

В четырехгорлую круглодонную колбу, снабженную механической мешалкой, обратным холодильником, термометром и капельной воронкой помещали расчетное количество амина. Содержимое колбы нагревали на водяной бане и по достижению необходимой температуры прикапывали ГХП (смесь ГХИ). Реакцию проводили при атмосферном давлении в интервале температур от 20 до 80°С и продолжительности процесса — 0.5—10 ч. Мольное соотношение реагирующих веществ—диэтиламин : : алкенилхлорид меняли в диапазоне от 1.0 : 1.0 до 1.0 : 1.3. За ходом реакции следили посредством титриметрического анализа по определению массовой доли хлорид-ионов [6].

С целью выделения ЧАС в кристаллическом виде полученный водный раствор помещали в ротационный испаритель. По достижению смесью желеобразного состояния высаживали кристаллы ацетоном и сушили в сушильным шкафу при температуре 60°С до постоянной массы.

Оценку бактерицидной активности синтезированных соединений проводили путем определения степени подавления СВБ (%), согласно методике [7]. Для оценки защитного действия реагентов, подавляющих микробиологическую коррозию, использовали культуру СВБ — штамм ДС-2198. В промысловую воду, содержащую 107 кл./мл СВБ, вводили дозируемое количество испытуемого реагента и выдерживали в течение

Рис. 1. Влияние температуры на выход ЧАС: 1 — ГХП : : ДЭА = 1.0 : 1.1, водный раствор (2.5 ч); 2 - ГХП : ДЭА = = 1.0 : 1.1, без растворителя (4.5 ч); 3 — ГХИ : ДЭА = = 1.0 : 1.1, водный раствор (2.5 ч); 4 — ГХИ : ДЭА = 1.0 : 1.1, без растворителя (4.5 ч).

суток при температуре 32°С. Затем по 1 мл этих проб вводили в склянку с питательной средой Постгейта. Пробы термостатировали 15 сут при 32°С, после чего определяли в них содержание сероводорода. В качестве контроля использовали пробы без добавок реагента. Опыты повторяли дважды.

Бактерицидную активность оценивали по степени подавления роста СВБ, согласно формуле:

где С1 и С2 — содержание Н28 в контрольной и исследуемой пробах соответственно, мг/л.

РЕЗУЛЬТАТЫ И ИХ ОБСУЖДЕНИЕ

С целью изучения влияния условий протекания процесса на синтез М-алкениламмонийных солей были проведены экспериментальные исследования с изменением температуры реакции, ее продолжительности и мольного соотношения реагирующих веществ. На рис. 1 представлена зависимость выхода ЧАС от температуры процесса; максимальные значения как в водной среде, так и без растворителя, достигаются уже при 40°С.

Анализ зависимости выхода М-алкениламмо-нийных солей от продолжительности реакции (рис. 2) показывает, что взаимодействие диэтил-амина и алкенилгалогенидов в водном растворе осуществляется за 2.5 ч, тогда как без растворителя время протекания процесса увеличивается до 4.5 ч. Ускорение реакций получения ЧАС при применении обессоленной воды в качестве растворителя объясняется его природой — способностью сольватировать ионы, продуцируемые при диссоциации реагирующих веществ. Вода и исходные реагенты образуют более устойчивые гид-ролизованные ионы. При этом хлорид-ион гало-генопроизводного замещается на гидроксильную группу, обладающую более высокой нуклеофиль-ной способностью.

Результаты исследований влияния мольного соотношения реагирующих веществ на выход продуктов реакции приведены на рис. 3, которые наглядно демонстрируют, что выходы ЧАС принимают максимальные значения при избытке исходного амина. Оптимальное мольное соотношение ГХП : ДЭА = 1.0 : 1.1, ГХИ : ДЭА = 1.0 : 1.1.

Таким образом, экспериментальным путем установлено, что наибольший выход хлористых М-алкениламмонийных солей на основе диэтил-

📎📎📎📎📎📎📎📎📎📎