BR112014007445B1

BR112014007445B1 - Composição, e, método para o controle de micro-orgasnismos em um sistema aquoso ou que contém água.

Info

Publication number: BR112014007445B1
Application number: BR112014007445-3A
Authority: BR
Inventors: Bei Yin; Michael V. Enzien; Donald J. Love; Emerentiana Sianawati
Original assignee: Dow Global Technologies Llc
Priority date: 2011-10-13
Filing date: 2012-10-09
Publication date: 2019-05-07
Also published as: CA2850505A1; CA2850505C; WO2013055665A1; US20170013840A1; US9961903B2; PL2736339T3; EP2736339A1; CN103841830A; US9474278B2; US20140249114A1; AR088286A1; AU2012323419A1; AU2012323419B2; CN103841830B; EP2736339B1; BR112014007445A2; RU2014117066A; JP2014528476A; RU2606278C2; JP6204918B2

Abstract

composição, e, método para o controle de microorganismos em um sistema aquoso ou que contém água são providas composições biocidas que compreendem um composto de fósforo substituído com hidroximetila e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de 1,2-benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-1,2-benzisotiazolin- 3-ona, e misturas das mesmas. as composições são úteis para o controle de micro-organismos em sistemas aquosos ou que contêm água.

Description

“COMPOSIÇÃO, E, MÉTODO PARA O CONTROLE DE MICROORGANISMOS EM UM SISTEMA AQUOSO OU QUE CONTÉM ÁGUA” FUNDAMENTO [0001] A invenção refere-se genericamente a composições biocidas e métodos de uso das mesmas para o controle de micro-organismos em sistemas aquosos e que contém água. As composições compreendem um composto de fósforo substituído com hidroximetila e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de l,2-benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-l,2-benzisotiazolin-

3-ona, e misturas das mesmas.

[0002] A proteção dos sistemas que contêm água de contaminação microbiana é fundamental para o sucesso de muitos processos industriais, incluindo operações de produção de petróleo ou gás natural. Nas operações de petróleo e gás, a contaminação de micro-organismos a partir de bactérias aeróbicas e anaeróbicas pode causar sérios problemas tais como a acidificação de reservatório (causada principalmente por bactérias anaeróbicas redutoras de sulfato (SRB)), corrosão de origem microbiológica (MIC) em superfícies metálicas de equipamentos e tubulações, e degradação de aditivos de polímeros.

[0003] Os biocidas são normalmente utilizados para controlar o crescimento de micro-organismos em sistemas aquosos e que contém água. No entanto, nem todos os biocidas são eficazes contra uma ampla faixa de micro-organismos, especialmente quando usados em baixas concentrações. Além disso, alguns biocidas não fornecem controle microbiano durante períodos de tempo longos o suficiente, ou, em alternativa, são eficazes durante períodos de tempo longos, mas não períodos curtos de tempo.

[0004] Embora algumas dessas deficiências possam ser superadas através da utilização de grandes quantidades de biocida, esta opção cria seus próprios problemas, incluindo o aumento de custos, o aumento de resíduos e aumento da probabilidade de que o biocida irá interferir com as propriedades / ΙΌ desejáveis do meio do tratado. Além disso, mesmo com o uso de maiores quantidades do biocida, muitos compostos biocidas comerciais não podem prover eficácia tanto em curto prazo quanto em longo prazo.

[0005] O problema abordado por esta invenção é o fornecimento de biocidas que são eficazes contra uma ampla faixa de micro-organismos, que podem ser utilizados em quantidades reduzidas, a fim de ser economicamente e ambientalmente atraente, e/ou que são eficazes para o controle de microorganismos tanto em prazo curto quanto longo.

DECLARAÇÃO DE INVENÇÃO [0006] Em um aspecto, a invenção proporciona composições biocidas.

As composições são úteis para controlar o crescimento microbiano em sistemas aquosos ou que contêm água, inclusive para aplicações na indústria de petróleo e gás natural. As composições de acordo com a invenção de um composto de fósforo substituído com hidroximetila selecionado a partir do grupo consistindo de um sal de tetraquis(hidroximetil)fosfônio, um sal de C_rC₃ alquil- ou C2-C3 alquenil-tris(hidroximetil)fosfônio, e tris(hidroximetil) fosfina, e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de 1,2benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-ona, e misturas das mesmas.

[0007] Em um segundo aspecto, a invenção proporciona um método para o controle de micro-organismos em sistemas aquosos ou que contêm água. O método inclui tratamento do sistema com uma quantidade eficaz de uma composição biocida, como aqui descrito.

DESCRIÇÃO DETALHADA ' [0008] Como observado acima, a invenção proporciona composições biocidas e métodos de uso das mesmas no controle de micro-organismos. As composições compreendem um composto de fósforo substituído com hidroximetila e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de 1,2benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-ona, e misturas das

3/10 mesmas. Foi surpreendentemente verificado que combinações de um composto de fósforo substituído com hidroximetila e o composto de isotiazolinona tal como descrito aqui, em certas razões em peso, são sinergéticas quando utilizadas para o controle de micro-organismos em um meio aquoso ou que contém água. Ou seja, os materiais combinados resultam em propriedades biocidas melhoradas do que seria esperado com base no seu desempenho individual na concentração de uso particular. A sinergia observada permite quantidades reduzidas dos materiais a serem utilizados para atingir propriedades biocidas aceitáveis.

[0009] Além de exibir sinergia, as composições da invenção são eficazes em fornecer controle de micro-organismos tanto em curto prazo (2 horas ou menos) quanto em longo prazo (14 dias ou mais). Como resultado desses atributos, as composições são adequadas para uso em diversas aplicações, inclusive no setor de petróleo e gás natural, onde são necessários agentes biocidas que são capazes de controlar os micro-organismos tanto em curto como em longo prazo.

[00010] Para fins deste relatório descritivo, o significado de microorganismo inclui, mas não é limitado a, bactérias, fungos, algas e vírus. As palavras controle e controlar devem ser amplamente interpretadas para incluir dentro de seu significado, e sem se limitar a isso, inibir o crescimento ou a propagação de micro-organismos, matar os micro-organismos, desinfetar e/ou preservar contra o crescimento de micro-organismos.

[00011] A composição da invenção compreende um composto de fósforo substituído com hidroximetila e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de l,2-benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-l,2-benzisotiazolin3-ona, e misturas das mesmas.

[00012] O composto de fósforo substituído com hidroximetila para uso na invenção é selecionado a partir do grupo consistindo de um sal de tetraquis(hidroximetil)fosfônio, um sal de C1-C3 alquil- ou C2-C3 alquenil

4/10 tris(hidroximetil)fosfônio, e tris(hidroximetil) fosfína. Tais compostos são geralmente disponíveis tanto na forma não dissolvida ou como soluções aquosas. Em uma forma de realização da invenção, o composto de fósforo substituído com hidroximetila é um sal de tetraquis(hidroximetil)fosfônio, tais como um sal de cloreto, fosfato, ou sulfato. Um composto preferido é sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio (THPS). THPS está disponível a partir de The Dow Chemical Company como AQUCAR™ THPS 75, uma solução de 75 % em peso em água. Claro que, mais do que um dos compostos de fósforo substituído com hidroximetila descritos podem ser combinados para utilização na presente invenção, em tais casos, as razões e as concentrações são calculadas usando o peso total de todos os compostos de fósforo substituído com hidroximetila.

[00013] O composto de isotiazolinona da invenção é selecionado a partir de l,2-benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-ona, e misturas das mesmas. Em algumas formas de realização preferidas, o composto é 1,2-benzisotiazolin-3 -ona. l,2-Benzisotiazolin-3-ona e 2-metil1,2-benzisotiazolin-3-ona são comercialmente disponível ou elas podem ser facilmente preparadas pelas pessoas versadas na técnica.

[00014] Em algumas formas de realização, o composto de isotiazolinona é l,2-benzisotiazolin-3-ona e a razão em peso do composto de fósforo substituído com hidroximetila para l,2-benzisotiazolin-3-ona, nas composições da invenção está entre 50:1 e 1:50, em alternativa entre 20:1 e 1:20, em alternativa entre 1:10 e 10:1, ou, em alternativa, entre 8:1 e 1:8. Em algumas formas de realização, a razão em peso está entre de cerca de 8:1 e 4:1. Algumas formas de realização, a razão em peso está entre de cerca de 1:2 e 1:8.

[00015] Em algumas formas de realização, o composto de isotiazolinona é 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-ona e a razão em peso do composto de fósforo substituído com hidroximetila para 2-metil-l,2benzisotiazolin-3-ona nas composições da invenção está entre 10000:1 e / 10

5000:1.

[00016] As composições da invenção podem conter componentes adicionais, incluindo, mas não limitado a, tensoativos, estabilizadores, desemulsificantes, polímeros e/ou biocidas adicionais.

[00017] As composições da invenção são úteis para o controle de micro-organismos em sistemas aquosos ou que contêm água. Em algumas formas de realização, o sistema aquoso ou que contém água compreende, pelo menos, 10 por cento em peso, em alternativa, pelo menos 20 por cento em peso, em alternativa, pelo menos 40 por cento em peso, em alternativa, pelo menos 60 por cento em peso, ou, em alternativa, pelo menos, 80 por cento em peso de água. Exemplos não limitativos de sistemas aquosos ou que contêm água com os quais as composições da invenção podem ser usadas para controlar micro-organismos incluem aqueles presentes nas aplicações de petróleo e gás natural. Exemplos de tais sistemas incluem, mas não estão limitados a, água produzida e de injeção, água da fonte de fraturamento hidráulico e inundação de água tais como água de lagoa e água de tanque de retenção, fluidos funcionais tais como lamas de perfuração, fluidos de completação ou de trabalho, fluidos de teste hidrostático, fluidos de estimulação, fluidos de obturador, e fluidos de fraturamento, poços de petróleo e gás, sistemas de separação, armazenamento e transporte, oleodutos e gasodutos, embarcações de petróleo e gás, ou combustível.

As composições da invenção, também podem ser utilizadas no controle de micro-organismos em outros sistemas aquosos industriais e contaminados/que contém água, tais como água de resfriamento, lavador de ar, trocadores de calor, água da caldeira, água de moinho de papel e celulose, outra água de processo industrial, água de lastro, águas residuais, fluidos de usinagem, látex, tinta, revestimentos, adesivos, tintas de impressão, compostos de união de fita, pigmento, pastas fluidas à base de água, produtos para piscina, cuidados pessoais e domésticos tais como detergente, e sistemas de filtração e

6/10 membrana, lavatório para higiene, produtos têxteis, couro e sistema de produção de couro, ou um sistema usado com os mesmos.

[00018] Em algumas formas de realização, o micro-organismo que está sendo controlado com as composições da invenção é anaeróbico, tais como SRB. Em algumas formas de realização, o micro-organismo sendo controlado é anaeróbico, tais como SRB, e o sistema aquoso contém um agente de redução, tal como sulfureto.

[00019] Em algumas formas de realização, o micro-organismo controlado pela composição da invenção é levedura, de preferência Cândida albicans.

[00020] Uma pessoa com conhecimentos atuais na técnica pode facilmente determinar, sem experimentação indevida, a concentração da composição que deve ser utilizada em qualquer aplicação em particular. A título de ilustração, uma concentração ativa adequada (total para ambos o composto de fósforo substituído com hidroximetila e o composto de isotiazolinona) é, tipicamente, entre 1 e 2.500 ppm, em alternativa, entre 5 e 1000 ppm, em alternativa, entre 10 e 500 ppm, ou, em alternativa, entre 50 e 300 ppm, com base no peso total do sistema aquoso ou que contém água, incluindo os biocidas. Em algumas formas de realização para aplicações de petróleo e gás, é preferível que as concentrações ativas da composição varia de cerca de 10 a cerca de 300 ppm, em peso, de preferência de cerca de 30 a 100 ppm, para o tratamento da parte de cima, e de cerca de 30 a cerca de 500 ppm, de preferência cerca de 50 a cerca de 250 ppm, para o tratamento furo abaixo.

[00021] Os componentes das composições da invenção podem ser adicionados ao sistema aquoso ou que contém água separadamente ou previamente misturados antes da adição. Uma pessoa com conhecimentos atuais na técnica pode facilmente determinar o método adequado para a adição. A composição pode ser usada no sistema com outros aditivos, tais como, mas não se limitando a, tensoativos, polímeros iônicos/não iônicos e /10 inibidores de corrosão e de incrustação, removedores de oxigênio, e/ou biocidas adicionais.

[00022] Salvo indicação em contrário, as faixas numéricas, por exemplo, como em de 2 a 10, estão incluídos os números que definem o intervalo (por exemplo, 2 e 10).

[00023] Salvo indicação em contrário, as razões, percentagens, unidades, e outros, são por peso. Os exemplos a seguir são ilustrativos da invenção não se destinam a limitar seu escopo. Salvo indicação em contrário, as razões, percentagens, partes, e semelhantes, utilizadas aqui são por peso.

EXEMPLOS [00024] Os índices de sinergia relatados nos exemplos a seguir são calculados usando a seguinte equação:

índice de sinergia = Ca/CA + Cb/CB

Ca:Concentração de biocida A necessária para alcançar um certo nível de morte bacteriana quando utilizado em combinação com B.

CA:Concentração de biocida A necessária para alcançar um certo nível de morte bacteriana quando utilizado sozinho.

Cb:Concentração de biocida B necessária para alcançar um certo nível de morte bacteriana quando utilizado em combinação com A.

CB:Concentração de biocida B necessária para alcançar um certo nível de morte bacteriana quando utilizado sozinho.

[00025] Um índice de sinergia (SI) de 1 indica aditividade, um índice de sinergia inferior a 1 indica sinergia e um índice de sinergia superior a 1 indica antagonismo.

Exemplo 1. Efeito sinérgico de sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio (THPS) e l,2-benzisotiazolin-3-ona (BIT).

[00026] Uma solução salina estéril (0,2203 g de CaCb, 0,1847 g de MgSO₄, e 0,2033 g de NaHCO₃ em 1 L de água) é inoculada com aproximadamente 10 CFU/mL de Staphylococcus aureus ATCC 6538,

8/10

Enterobacter aerogenes ATCC 13048 e Escherichia coli ATCC 8739. Alíquotas da suspensão de células são então tratadas com THPS, BIT, e combinações destes ativos em concentrações selecionadas e incubadas a 37 ° C durante 14 dias. Após incubação durante 24 horas, 3 dias, e 7 dias, as alíquotas são novamente desafiadas com suspensão bacteriana da mesma bactéria com uma concentração bacteriana final, de 10⁵ CFU/mL. A eficácia biocida é medida em 2 horas e 14 dias por determinação da concentração mínima de biocida para 99,9 % de morte bacteriana nas alíquotas. Então o índice de Sinergia é calculado. A Tabela 1 e 2 resumem a eficácia de cada biocida e suas combinações em 2 horas e 14 dias de tempo de tratamento, respectivamente, e o índice de Sinergia resultante de cada combinação.

Tabela 1. Eficácia de biocida de THPS, BIT, combinações de THPS/BIT após tratamento de 2 horas, e índice de Sinergia resultante.

Razão em peso de ativo de THPS:BIT	Concentração (ppm de ativo) para 99,9% de morte bacteriana em 2 horas	índice de Sinergia
THPS	BIT
1:0	38	0
8:1	33	4	<0,90
4:1	30	8	<0,83
2:1	50	25	< 1,42
1:2	> 100	>200	NA
1:4	>60	>240	NA
1:8	>33	>267	NA
0:1		>300

Tabela 2. Eficácia de biocida de THPS, BIT, combinações de THPS/BIT após r

dias de tratamento, e índice de Sinergia resultante

Razão em peso de ativo de THPS:BIT	Concentração (ppm de ativo) para 99,9% de morte bacteriana em 14 dias	índice de Sinergia
THPS	BIT
1:0	>300
8:1	267	33	<1,H
4:1	240	60	< 1,20
2:1	200	100	< 1,33
1:2	50	100	<0,67
1:4	30	120	<0,90
1:8	8	67	<0,47
0:1		150

[00027] Como mostrado na Tabela 1 e na Tabela 2, THPS em combinação com BIT possui efeito sinérgico contra bactérias testadas tanto

9/10 para o curto prazo quanto para período de tratamento prolongado.

Exemplo 2. Efeito sinérgico de sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio (THPS) e 2-metil-l,2-benzisotiazolin-3-ona (MBIT).

[00028] Testes de sinergia de MBIT e THPS são realizados utilizando ensaio de placa de micro titulação de 96 poços com meio projetado para o crescimento ótimo dos micro-organismos de teste. Para testes de leveduras (Candida albicans ATCC # 10231), SDB (Caldo de Dextrose de Sabouraud) é usado. A concentração inibitória mínima (MIC) de combinações de biocidas é realizada pela adição de 170 pL de SDB, 10 μΐ de organismos testados, e 10 μΐ de cada biocida em 64 poços da placa de 96 poços. As concentrações finais de inóculo de teste e biocidas em cada poço são estabelecidas com base neste volume total. A concentração final do inóculo de teste é aproximadamente de 10⁴ cfu/ml. A maior concentração de MBIT e THPS utilizada neste estudo de sinergia é 10 e 4000 ppm, respectivamente. Oito diluições de 2 vezes subsequentes de cada biocida são preparadas usando sistema automatizado de manuseio de líquidos. O primeiro biocida é adicionado na placa de poço horizontalmente e o segundo biocida é adicionado após rotação da placa em 90 graus. Colunas nove e dez são reservadas para cada biocida individual a ser testado em cada nível de concentração para atingir ponto final inibitório ativo para o cálculo do índice de sinergia. As colunas 11 e 12 são utilizadas como controles positivos contendo apenas meios e o organismo de teste. As placas são incubadas a 25 ° C durante 48 horas ou até que o crescimento seja observado nos poços de controle. As placas são pontuadas como crescimento ou sem crescimento com base na formação de turbidez e a concentração de passagem mais baixa é registrada.

[00029] As razões dos dois biocidas exibindo sinergia são apresentadas na Tabela 3. A sinergia de MBIT e THPS contra E. coli e Aspergillus Niger não foi observada nas razões testadas.

10/10

Tabela 3.

Razão em peso de ativo de MBIT e THPS	Concentração Inibitória Mínima contra Candida albican (ppm)	índice de Sinergia
MBIT	THPS
1:0	0,375
0:1		1000
1:5.000	0,1	500	0,77
1:10.000	0,05	500	0,63

Claims

REIVINDICAÇÕES

1. Composição, caracterizada pelo fato de que compreende um composto de fósforo substituído com hidroximetila selecionado a partir do grupo consistindo de um sal de tetraquis(hidroximetil)fosfônio, um sal de C1-C3 alquil- ou C2-C3 alqueniltris(hidroximetil)fosfônio, e tris(hidroximetil) fosfina;

e um composto de isotiazolinona selecionado a partir de 1,2benzisotiazolin-3-ona, 2-metil-1,2-benzisotiazolin-3-ona, e misturas dos mesmos, em que, quando o composto de isotiazolinona é 1,2benzisotiazolin-3-ona, a razão em peso do composto de fósforo substituído com hidroximetila para a 1,2-benzisotiazolin-3-ona está entre 1:2 e 1:8; e quando o composto de isotiazolinona é 2-metil-1,2benzisotiazolin-3-ona, a razão em peso do composto de fósforo substituído com hidroximetila para a 2-metil-1,2-benzisotiazolin-3-ona está entre 5000:1 e 10000:1.
2. Composição de acordo com a reivindicação 1, caracterizada pelo fato de que o composto de fósforo substituído com hidroximetila é sulfato de tetraquis(hidroximetil)fosfônio.
3. Método para o controle de micro-organismos em um sistema aquoso ou que contém água, caracterizado pelo fato de que compreende o tratamento do sistema com a composição como definida na reivindicação 1 ou 2.
4. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema aquoso ou que contém água é utilizado ou está presente na produção de petróleo ou gás.
5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado pelo fato de que a produção de petróleo ou gás compreende a água produzida e de injeção, água da fonte para água de inundação e fraturamento hidráulico, água

Petição 870190008468, de 25/01/2019, pág. 15/16

2 / 2 de lagoa, água do tanque de retenção, fluidos funcionais, lamas de perfuração, fluidos de completação e de trabalho, fluidos de teste hidrostático, fluidos de estimulação, fluidos de obturador, fluidos de fraturamento, poços de petróleo e gás, sistemas de separação, armazenamento e transporte, oleodutos e gasodutos, embarcações de petróleo e gás, ou combustível.
6. Método de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que o sistema aquoso ou que contém água é água de resfriamento, lavador de ar, trocadores de calor, água da caldeira, água de moinho de papel e celulose, outra água de processo industrial, água de lastro, água residual, fluidos de usinagem, látex, tinta, revestimentos, adesivos, tintas para impressão, compostos de união de fita, pigmento, pastas fluidas à base de água, produtos para piscina, cuidados pessoais e domésticos tal como detergente, e sistemas de filtração e membrana, lavatório para higiene, produtos têxteis, couro e sistema de produção de couro, ou um sistema usado com os mesmos.
7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a 6, caracterizado pelo fato de que os micro-organismos são bactérias anaeróbicas.
8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 3 a

6, caracterizado pelo fato de que os micro-organismos são bactérias aeróbias.