INHIBITION DE LA CORROSION
La présente invention concerne un procédé visant à supprimer ou atténuer les problèmes associés à la corrosion et de nouvelles formulations à utiliser dans un tel procédé.
Les sels de tétrakis(hydroxyorgano)phosphonium (ci-après, sels de THP+), en particulier le sulfate de tétrakis(hydroxyméthyl)phosphonium (ci-après, THPS), sont largement utilisés dans les systèmes aqueux, en particulier comme biocides et dissolvants/dispersants de sulfures métalliques.
Cependant, les sels de THP+ peuvent poser des problèmes de corrosion, en particulier de corrosion des surfaces ferreuses, quand ils sont utilisés dans des systèmes aqueux à de fortes concentrations.
Par exemple, quand du THPS est utilisé dans des champs pétrolifères, il est typiquement appliqué à des concentrations allant jusqu'à 30 %, conjointement avec un sel d'ammonium afin d'améliorer les performances. Cependant, cette combinaison de THPS et d'un sel d'ammonium, ajoutée aux températures élevées que l'on peut rencontrer dans des applications en champ pétrolifère, peut s'avérer corrosive, par exemple pour l'acier doux et d'autres composants métalliques.
Certains inhibiteurs acides spécialisés se sont précédemment révélés éviter efficacement ce problème de corrosion. Dans le document WO 2005/040050, des formulations comprenant un sel de THP+ et un alcool primaire, secondaire ou tertiaire comportant une liaison acétylénique dans le squelette carboné ont été décrites à utiliser afin d'éviter ce problème, en permettant l'inhibition à la fois du dépôt de sulfures métalliques et de la corrosion. Le document WO 2004/083131 décrit également des formulations à utiliser pour le traitement de la corrosion et du dépôt de sulfures métalliques dans des systèmes aqueux, ces formulations comprenant un sel de THP+ et un composé thio-substitué.
Cependant, on a maintenant découvert de façon surprenante que l'utilisation d'un acide alkylphosphonique réduit ou empêche l'effet corrosif d'un sel de THP+. Les
acides alkylphosphoniques ne constituent pas des inhibiteurs acides spécialisés, et par conséquent cet effet n'aurait pas été anticipé.
L'invention propose donc, sous un premier aspect, une formulation pour le traitement de systèmes aqueux comprenant un sel de THP+ (tel que défini ci- dessus) et un acide alkylphosphonique.
De telles formulations sont bénéfiques car le sel de THP+ agit de manière classique, par ex. comme un biocide ou pour dissoudre/disperser un sulfure métallique, tandis que l'acide alkylphosphonique contrôle l'effet corrosif du sel de THP+.
De telles formulations sont également bénéfiques parce que la présence de l'acide alkylphosphonique augmente de façon surprenante l'efficacité du sel de THP+ comme biocide.
Adéquatement, l'acide alkylphosphonique est un acide (alkyl en Ci à C30)phosphonique, de préférence un acide (alkyl en C2 à C25)phosphonique, plus préférentiellement un acide (alkyl en C3 à C2o)phosphonique, le plus préférentiellement un acide (alkyl en C5 à Ci5)phosphonique, par exemple un acide (alkyl en Ce à Ci2)phosphonique, tel qu'un acide (alkyl en C7, Cg, C9 ou Cio)phosphonique.
Le groupe alkyle peut être un groupe alkyle non substitué ou substitué. Quand le groupe alkyle est substitué, un ou plusieurs, par exemple deux ou plus, comme trois ou plus, des hydrogènes de la fraction alkyle sont substitués par un groupe fonctionnel. Quand on dénombre plus d'un hydrogène substitué, les groupes substituants peuvent être identiques ou différents. Le groupe fonctionnel substituant peut être tout groupe approprié mais peut être, par exemple, un groupe halogéno (par ex., fluoro, chloro ou bromo).
Le groupe alkyle peut être une chaîne linéaire ou ramifié.
Les exemples d'acide alkylphosphonique incluent l'acide octylphosphonique,
l'acide nonylphosphonique, l'acide décylphosphonique et l'acide dodécylphosphonique. Dans un mode de réalisation particulièrement préféré de la présente invention, l'acide alkylphosphonique est l'acide octylphosphonique.
L'anion du sel de THP+ doit être compatible avec le système aqueux. L'anion doit rendre le sel de THP+ hydrosoluble.
Les anions préférés pour le sel de THP+ incluent le sulfate, le chlorure, le phosphate, le bromure, le fluorure, le carbonate, le citrate, le lactate, le tartrate, le borate, le silicate, le formate et l'acétate. Le sulfate est particulièrement préféré.
Le rapport entre THP+ et acide alkylphosphonique dans la formulation se situe typiquement dans la gamme de 1 : 1 à 750: 1, de préférence de 10: 1 à 500: 1, plus préférentiellement de 15: 1 à 300: 1, comme de 20: 1 à 100: 1, par exemple de 25: 1 à 75: 1, le plus préférentiellement de 30: 1 à 60: 1, par exemple de 35: 1 à 55: 1, comme de 40: 1 à 50: 1.
En outre, la formulation peut comporter un tensioactif. Le tensioactif est de préférence un tensioactif cationique, par exemple un composé d'ammonium quaternaire, un composé hétérocyclique N-alkylé ou une amido-amine quaternisée. Alternativement, des tensioactifs anioniques, amphotères ou non ioniques peuvent être utilisés. Les phosphonates d'aminométhane peuvent remplacer les sels d'ammonium dans le système aqueux.
En outre, la formulation peut comporter un solvant. Le solvant peut être aqueux ou organique.
Les exemples de solvants incluent l'eau, le diméthylsulfoxyde (DMSO), les alkylène glycols, les éthers de glycol et le tétrahydrofurane (THF). De préférence, le solvant est un solvant glycolique, en particulier un alkylène glycol.
L'alkylène glycol peut être un monoalkylène glycol, un dialkylène glycol, un trialkylène glycol ou un polyalkylène glycol. De préférence, le solvant est un alkylène glycol où le groupe alkyle est un groupe alkyle en C2-12, de préférence
un groupe alkyle en C2-8, plus préférentiellement un groupe alkyle en C2-5, tel qu'un éthylène, un propylène ou un butylène. Par exemple, le solvant peut de préférence être l'éthylène glycol, le diéthylène glycol, le triéthylène glycol, le polyéthylène glycol ou le propylène glycol. Dans un mode de réalisation, le solvant est l'éthylène glycol.
La présente invention propose également, sous un second aspect, une formulation consistant essentiellement en le produit de réaction d'un sel de THP+ et d'un acide alkylphosphonique, dans laquelle le rapport entre ledit sel de THP+ et ledit acide alkylphosphonique est de 1 : 1 to 750: 1.
Le rapport entre THP+ et acide alkylphosphonique est de préférence de 10: 1 à 500: 1, plus préférentiellement de 15: 1 à 300: 1, comme de 20: 1 à 100: 1, par exemple de 25: 1 à 75: 1, le plus préférentiellement de 30: 1 à 60: 1, par exemple de 35: 1 à 55: 1, comme de 40: 1 à 50: 1.
L'acide alkylphosphonique peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Les formulations selon le premier et le second aspects de l'invention sont particulièrement utiles pour la prévention de la corrosion des matériaux ferreux (par ex., acier doux), du cuivre et de l'aluminium.
De telles formulations peuvent être adéquatement utilisées pour traiter un dépôt de sulfures métalliques, par exemple un dépôt de sulfure de fer. Le sulfure de fer peut être de la troïlite (FeS) ou de la pyrite (FeS2). Alternativement, le sulfure de fer peut être de la mackinawite (Fe9S8) ou de la pyrrhotite (Fe7S8). Alternativement, le sulfure métallique à traiter peut être adéquatement un sulfure de plomb ou un sulfure de zinc, ou une combinaison de ceux-ci.
De telles formulations peuvent également être utilisées comme biocides, pour
traiter des organismes nuisibles.
La présente invention propose aussi, sous un troisième aspect, un procédé visant à traiter un système aqueux tout en inhibant simultanément la corrosion des surfaces en contact avec ledit système aqueux, lequel procédé comprend l'addition simultanée, séquentielle ou séparée d'une quantité efficace d'un sel de THP+ et d'un acide alkylphosphonique.
Le traitement peut être un traitement visant à réduire ou dissoudre un dépôt de sulfures métalliques. Par conséquent, le système aqueux peut être un système contenant, ou en contact avec, ou sensible à, un dépôt de sulfure métallique.
Le dépôt de sulfure métallique peut être tout dépôt de sulfures métalliques mais, adéquatement, il peut s'agit de sulfure de fer. Le sulfure de fer peut être de la troïlite (FeS) ou de la pyrite (FeS2). Alternativement, le sulfure de fer peut être de la mackinawite (FegSg) ou de la pyrrhotite (Fe7Sg). Alternativement, le sulfure métallique peut être un sulfure de plomb ou un sulfure de zinc, ou une combinaison de ceux-ci.
Le traitement peut, alternativement ou en plus, être un traitement biocide. Par conséquent, le système aqueux peut être un système contenant, ou en contact avec, ou sensible à, des micro-organismes nuisibles.
L'acide alkylphosphonique peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Adéquatement, une quantité suffisante d'acide alkylphosphonique est ajoutée pour réduire ou éliminer la corrosion des surfaces en contact avec ledit système aqueux.
Adéquatement, une quantité suffisante de sel de THP+ est ajoutée pour obtenir le
traitement souhaité du système aqueux, par ex. une quantité suffisante pour réduire ou éliminer les organismes nuisibles ou une quantité suffisante pour réduire ou éliminer le dépôt de sulfures métalliques.
Dans un mode de réalisation, le sel de THP+ et l'acide alkylphosphonique sont ajoutés simultanément. Par conséquent, le procédé peut comprendre l'addition d'une formulation selon le premier aspect décrit ci-dessus.
Le système aqueux peut être tout système aqueux dans lequel l'application d'un sel de THP+ peut provoquer une corrosion. De préférence, le système aqueux est un système aqueux d'extraction des huiles amélioré. Alternativement, le système aqueux peut être un système aqueux pour les eaux industrielles ou un système aqueux de fabrication du papier.
Le sel de THP+ est de préférence ajouté dans une quantité efficace allant jusqu'à 30 % en poids, de préférence de 5 % à 30 %, par exemple de 10 % à 25 % en poids, comme de 15 % à 20 % en poids.
L'acide alkylphosphonique est de préférence ajouté en une quantité efficace de 0,1 à lOO OOO ppm, rapportée au volume du système traité, plus préférentiellement de 1 à 10 000 ppm, comme de 10 à 10 000 ppm, par exemple de 100 à 1000 ppm.
Les surfaces en contact avec ledit système aqueux peuvent adéquatement comprendre tout matériau métallique mais peuvent comprendre en particulier des matériaux ferreux (par ex., acier doux), du cuivre et/ou de l'aluminium.
La présente invention propose également, sous un quatrième aspect, l'utilisation d'un acide alkylphosphonique pour réduire ou empêcher l'effet corrosif d'un sel de THP+.
L'acide alkylphosphonique est adéquatement tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'acide alkylphosphonique peut être utilisé en combinaison avec le sel de THP+ par l'utilisation d'une formulation selon le premier ou le second aspect de l'invention.
L'acide alkylphosphonique peut être adéquatement utilisé en combinaison avec un sel de THP+ sous la forme d'une solution. Dans ce cas, le solvant peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'utilisation peut impliquer l'addition simultanée, séquentielle ou séparée d'un acide alkylphosphonique et d'un sel de THP+ à un système à traiter.
L'utilisation peut adéquatement s'appliquer au traitement de systèmes aqueux.
De préférence, l'utilisation peut se situer dans le cadre du traitement d'un système aqueux contenant ou en contact avec un dépôt de sulfures métalliques.
De plus, ou alternativement, l'utilisation peut se situer dans le cadre du traitement d'un système aqueux contenant ou en contact avec des micro-organismes nuisibles.
L'utilisation peut adéquatement impliquer l'inhibition de la corrosion de surfaces en contact avec le système aqueux. Les surfaces en contact avec ledit système aqueux peuvent adéquatement comprendre tout matériau métallique mais peuvent comprendre en particulier des matériaux ferreux (par ex., acier doux), du cuivre et/ou de l'aluminium.
La présente invention propose aussi, sous un cinquième aspect, l'utilisation d'une formulation selon le premier ou le second aspect de l'invention pour la réduction, l'élimination ou la prévention de dépôt de sulfures métalliques et la réduction, l'élimination ou la prévention de la corrosion.
L'acide alkylphosphonique peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'utilisation peut adéquatement s'appliquer au traitement de systèmes aqueux.
De préférence, l'utilisation peut se situer dans le cadre du traitement d'un système aqueux contenant ou en contact avec un dépôt de sulfures métalliques.
L'utilisation peut adéquatement impliquer l'inhibition de la corrosion de surfaces en contact avec le système aqueux. Les surfaces en contact avec ledit système aqueux peuvent adéquatement comprendre tout matériau métallique mais peuvent comprendre en particulier des matériaux ferreux (par ex., acier doux), du cuivre et/ou de l'aluminium.
En particulier, l'utilisation peut consister à traiter un système aqueux contenant ou en contact avec un dépôt de sulfures métalliques tout en inhibant simultanément la corrosion de surfaces en contact avec ledit système aqueux.
Le système aqueux peut être tout système aqueux dans lequel l'application d'un sel de THP+ peut provoquer une corrosion. De préférence, le système aqueux est un système aqueux d'extraction des huiles amélioré. Alternativement, le système aqueux peut être un système aqueux pour les eaux industrielles ou un système aqueux de fabrication du papier.
Le dépôt de sulfure métallique peut être tout dépôt de sulfure métallique mais, adéquatement, il peut s'agit de sulfure de fer. Le sulfure de fer peut être de la troïlite (FeS) ou de la pyrite (FeS2). Alternativement, le sulfure de fer peut être de la mackinawite (Fe9S8) ou de la pyrrhotite (Fe7S8). Alternativement, le sulfure métallique peut être adéquatement un sulfure de plomb ou un sulfure de zinc, ou une combinaison de ceux-ci.
La présente invention propose également, sous un sixième aspect, l'utilisation d'une formulation selon le premier ou le second aspect de l'invention pour la réduction, l'élimination ou la prévention de micro-organismes nuisibles et la réduction, l'élimination ou la prévention de la corrosion.
L'acide alkylphosphonique peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'utilisation peut adéquatement s'appliquer au traitement de systèmes aqueux.
De préférence, l'utilisation peut se situer dans le cadre du traitement d'un système aqueux contenant ou en contact avec des micro-organismes nuisibles.
L'utilisation peut adéquatement impliquer l'inhibition de la corrosion de surfaces en contact avec le système aqueux. Les surfaces en contact avec ledit système aqueux peuvent adéquatement comprendre tout matériau métallique mais peuvent comprendre en particulier des matériaux ferreux (par ex., acier doux), du cuivre et/ou de l'aluminium.
En particulier, l'utilisation peut consister à traiter un système aqueux contenant ou en contact avec des micro-organismes nuisibles tout en inhibant simultanément la corrosion de surfaces en contact avec ledit système aqueux.
Le système aqueux peut être tout système aqueux dans lequel l'application d'un sel de THP+ peut provoquer une corrosion. De préférence, le système aqueux est un système aqueux d'extraction des huiles amélioré. Alternativement, le système aqueux peut être un système aqueux pour les eaux industrielles ou un système aqueux de fabrication du papier.
La présente invention propose, sous un septième aspect, l'utilisation d'un acide alkylphosphonique en combinaison avec un sel de THP+ afin d'améliorer
l'efficacité biocide du sel de THP+.
L'acide alkylphosphonique peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
Le sel de THP+ peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'acide alkylphosphonique peut être utilisé en combinaison avec le sel de THP+ par l'utilisation d'une formulation selon le premier ou le second aspect de l'invention.
L'utilisation concerne adéquatement le traitement d'un système aqueux contenant, ou en contact avec, des micro-organismes nuisibles. Les micro-organismes peuvent en particulier être des bactéries hétérotrophes générales.
L'utilisation peut impliquer l'addition simultanée, séquentielle ou séparée d'un acide alkylphosphonique et d'un sel de THP+ à un système devant recevoir un traitement biocide.
L'acide alkylphosphonique peut être adéquatement utilisé en combinaison avec un sel de THP+ sous la forme d'une solution. Dans ce cas, le solvant peut adéquatement être tel que décrit ci-dessus relativement au premier aspect.
L'acide alkylphosphonique peut être adéquatement utilisé en combinaison avec un sel de THP+ pour sa mise en contact avec un système contenant, ou en contact avec, des micro-organismes nuisibles. L'acide et le sel de THP+ peuvent être mis en contact avec le système pendant toute durée appropriée, par exemple 10 secondes ou plus, comme 30 secondes ou plus, de préférence 45 secondes ou plus, plus préférentiellement une minute ou plus, par exemple de une minute à quatre minutes ou plus, de préférence une minute et demie ou plus, par exemple de deux minutes à trois minutes ou plus.
La présente invention va être illustrée, simplement à titre d'exemple, de la façon
suivante.
Exemple 1
Des solutions aqueuses de THPS ont été testées sur des éprouvettes d'acier doux à 500C pendant 24 heures pour évaluer l'effet de contrôle de la corrosion de divers agents, qui incluaient des composés généralement connus comme inhibiteurs et un acide alkylphosphonique. Chaque solution comprenait une solution active de THPS à 50 % en poids plus 1 % en poids d'un "agent de contrôle de la corrosion potentiel". L'effet de la corrosion sur les éprouvettes d'acier doux a été mesuré.
La vitesse de corrosion en mils par an a ensuite été calculée pour chaque agent.
Exemple 2 Une solution de THPS et d'acide octylphosphonique (OPA) dans de l'éthylène glycol a été testée sur des éprouvettes d'acier doux à 500C pendant 24 heures pour évaluer l'effet de contrôle de la corrosion. L'effet de la corrosion sur les éprouvettes d'acier doux a été mesuré.
La vitesse de corrosion en mils par an a ensuite été calculée.
Comme on peut le constater d'après ces exemples, l'utilisation d'un acide alkylphosphonique est très efficace pour contrôler l'effet corrosif du sel de THP+. Ceci est surprenant car les inhibiteurs classiques se sont avérés inefficaces à cet égard.
Exemple 3
Un biofilm établi a été cultivé pendant 29 jours. Ce biofilm a été retiré de sa surface de croissance et éprouvé avec des solutions d'essai.
Tout d'abord, une solution aqueuse de THPS et d'acide octylphosphonique (OPA) (250 ml/1 de principe actif) a été mise en contact avec le biofilm pendant 0 à 3 minutes pour évaluer l'effet biocide. Le nombre de bactéries survivantes par ml (bactéries hétérotrophes générales) dans le biofilm a ensuite été mesuré.
L'expérience a été répétée pour établir un témoin en n'utilisant pas de principe actif dans la solution aqueuse en contact.
L'expérience a également été répétée pour un test comparatif, en utilisant une solution aqueuse de THPS et d'un tensioactif (250 ml/1 de principe actif).
Les résultats, indiquant le nombre de bactéries survivantes dans le biofilm pour chacune des solutions testées, sont représentés sur la figure 1.
Comme on peut le constater d'après cet exemple, l'utilisation d'un acide alkylphosphonique est étonnamment efficace pour augmenter l'effet biocide d'un sel de THP+, une solution d'un sel de THP+ et d'un acide alkylphosphonique permettant d'obtenir une plus grande réduction des bactéries qu'une solution d'un sel de THP+ et d'un tensioactif.