JP5496095B2 - ナフテン酸腐食抑制に対する新規添加剤及びその使用方法 - Google Patents
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Description
本発明の最も好ましい実施形態が以下に記述される。計られた量のHRPIB(高反応性ポリイソブチレン)、五硫化リン、及び硫黄パウダーが、窒素注入口、攪拌器、及び温度計が備わったきれいな四口丸底フラスコ内に満たされ、その結果、反応混合物を形成する。
本発明は、チオリン酸及びチオ亜リン酸エステル調製の様式に特に関しているわけではない。チオリン酸エステル化合物は、例えば五硫化リン(P2S5)と適した溶媒におけるアルコール及び/又はチオとの反応生成物として容易に調製される。
添加化合物B2はオートクレーブに移され、オートクレーブ内の圧力が一定になり、その結果、反応混合物によるエチレンオキシドのさらなる吸収を示さなくなるまで、15℃から50℃でエチレンオキシドが添加される。最終生成物の酸価は、25mg/KOHである。エチレンオキシドの添加後、反応混合物は、3から7時間35℃から85℃で維持される。窒素ガスが、次に、さらに3から7時間パージされる。結果として生じる試料、すなわち、添加化合物C2は濾過されて、そのナフテン酸腐食抑制の能力に対して検査される。組合せ添加化合物(A+C2)の能力も検査される。添加化合物C2の合成方法は、実施例4で例示される。
(a)ナフテン酸を含有した炭化水素を加熱し、その炭化水素の一部を蒸発させるステップ;
(b)炭化水素の蒸気を蒸留コラム内に上昇させるステップ;
(c)蒸留コラムを通り抜ける炭化水素の蒸気の一部を濃縮して蒸留物を生成するステップ;
(d)本発明の組合せ(A)+(B)の添加化合物[又は(A)+(C)の添加化合物の組合せ]を5から2000ppm前記蒸留物に添加するステップ;
(e)組合せ(A)+(B)の添加化合物[又は(A)+(C)の添加化合物の組合せ]を含有した蒸留物を実質的に蒸留装置の金属表面全体に接触させ、そのような表面に保護膜を形成させ、それによって、そのような表面は腐食を抑制する、ステップ;
である。
高温ナフテン酸腐食の抑制を得るために、本発明の添加化合物、すなわち、チオリン酸エステル及びその誘導体を本発明のポリイソブチレンリン硫黄化合物と組み合わせて使用する方法は、実施例1から6の助けを用いて以下に説明される。
(1)本発明者等は、大規模な実験の後、本発明者により使用された添加化合物、すなわち、添加化合物(A+B)及び添加化合物(A+C)が、高温腐食抑制に非常に効果的な高分子添加剤であることを意外にも発見した。従来技術は、ナフテン酸腐食抑制又は硫黄腐食抑制又はいかなる腐食抑制一般における高分子添加剤の使用を教示も示唆もしていない。
(2)本発明の添加化合物における別の顕著な特徴は、本発明の添加化合物の高分子性質のため、従来技術により教示された添加化合物と比較して、より高い熱安定性を有していることである。その高い熱安定性のため、本発明の添加化合物は、高温ナフテン酸腐食抑制又は高温硫黄腐食において非常に効果的である。
(3)本発明の添加化合物におけるさらに別の顕著な特徴は、従来技術の添加化合物と比較して、非常に低い酸性度を有していることであり、例えば、従来技術のリン酸エステルは非常に高い酸性度を有している。従来技術のリン酸エステルは、低い温度でも、炭化水素流に沿ってさらに移動して蒸留コラムのパッキング等の機器の金属表面と反応するリン酸を形成するために分解して、固体のリン酸鉄を形成する傾向を有していると既知である。これらの固体は機器の穴をふさぎ、その結果、蒸留コラムの汚損を生じる。本発明の添加化合物は、この欠陥を有していない。
(4)米国特許第5,552,085号と本発明とを区別する特徴が以下に記述される。米国特許第5,552,085号の表1に与えられている実験(実施例5及び6)の結果を参考にし、NTPEとNNTPEの結果を比較すると、腐食抑制率は同じであるため、500ppmの投与量及び4.5mg/KOHのTANでの中和の影響はないことが判る。さらに、同じ表1に与えられている実施例3及び4の結果を比較すると、中和又は処理されたチオリン酸化合物が使用された場合に腐食抑制率が下がることが判る。これらのデータは、腐食抑制に使用される場合に、チオリン酸化合物を中和又は処理することの使用から教示する。本発明は、チオリン酸化合物をエチレンオキシドで反応させ、処理した化合物を腐食の抑制に使用することによって、単独で又は化合物Aと組み合わせて使用される場合に、腐食抑制の能力が改善されることを教示している。
計られた量の68.16gmの商業的に入手可能なHRPIB(約950の分量を有した高反応性ポリイソブチレン)、30.31gmの五硫化リン、及び、1.51gmの硫黄パウダーが、N2注入口、攪拌器、及び温度計が備わったきれいな四口丸底フラスコ内に満たされ、その結果、反応混合物を形成する。これは、1:1という五硫化リン対オレフィンのモル比を与えている。
きれいな四口フラスコに、攪拌器、窒素ガス注入口、及びコンデンサを装備した。400gmsの重さのN−オクタノールをフラスコ内に満たした。187gmsの重さの五硫化リンを、次に、フラスコ内に分割して添加した。次に、フラスコの温度を110℃まで上げた。P2S5の添加後、H2Sガスが発生していることが判った。1時間後、フラスコ内の反応混合物を140℃まで加熱し、フラスコを1時間その温度で維持した。反応混合物の酸価は、約125mg/KOHであった。反応混合物、すなわち、化合物B1を、次に、オートクレーブまで移し、圧力が一定になり、その結果、反応混合物によるさらなるエチレンオキシドの吸収を示さなくなるまでエチレンオキシドを添加した。次に、当該システムを窒素ガスでパージして、エチレンオキシドの超過量を取り除いた。最終生成物の酸価は、約25mg/KOHであった。実施例2の結果として生じる化合物、すなわち、化合物C1を、そのナフテン酸腐食能力に対して検査した。組合せ化合物(A+C1)の能力も検査した。これらの結果のうち全てが、実験番号5、6、7、及び8で表2に示されている。
きれいな四口フラスコに、攪拌器、窒素ガス注入口、及びコンデンサを装備した。400gmsの重さのN−オクタノールをフラスコ内に満たした。187gmsの重さの五硫化リンを、次に、フラスコ内に分割して添加した。次に、フラスコの温度を110℃まで上げた。P2S5の添加後、H2Sガスが発生していることが判った。1時間後、フラスコ内の反応混合物を140℃まで加熱し、フラスコを1時間その温度で維持した。試料を冷却して、5ミクロンフィルターを介して濾過した。試料を90℃まで加熱した。窒素ガスを5時間パージした。結果として生じる試料、すなわち、化合物B2をその酸価に対して分析し、110から130mg/KOHであると判った。化合物B2をそのナフテン酸腐食能力に対して検査した。組合せ化合物(A+B2)の能力も検査した。検査法は実施例5に示されている。結果は、実験番号15、16、及び17で表4に示されている。
実施例3のこの結果として生じる反応混合物、すなわち、化合物B2を、次に、オートクレーブまで移し、圧力が一定になり、その結果、反応混合物によるさらなるエチレンオキシドの吸収を示さなくなるまで30℃でエチレンオキシドを添加した。最終生成物の酸価は、約25mg/KOHであった。エチレンオキシドの添加後、反応混合物を5時間60℃で維持した。次に、さらに5時間窒素ガスをパージした。試料、すなわち、化合物C2を濾過して、そのナフテン酸腐食抑制における能力に対して検査した。組合せ化合物(A+C2)の能力も検査した。検査法は実施例5に示されている。結果は、実験番号9乃至14で表3に示されている。
この実施例では、種々の量の50%配合の、実施例1に従って調製した組成物と実施例2から4に従って調製した本発明の組成物を、ナフテン酸を含有した高温の油における鋼鉄クーポン上での腐食抑制能力に対して検査した。重量減少クーポン浸漬試験を使用し、290℃の温度でのナフテン酸腐食の抑制におけるその効果に対して本発明の化合物を評価した。表1から4に示されているように、異なる投与量の化合物を50%活性溶液として使用した。
腐食抑制能力を計算するのに使用した方法が以下に与えられている。この計算では、添加化合物により提供された腐食抑制能力が、添加剤による重量減少を(いかなる添加剤も使用していない)空クーポンの重量減少と比較することによって計算される。
動的試験を、温度調整型オートクレーブに提供された回転手段を使用することによって実行し、不活性化した鋼鉄クーポンを使用することによって実行した。いかなる不活性化の添加剤も使用することなく、鋼鉄クーポン上での動的試験を行った。この試験によって、空試験示数が提供された。
2.温度調整型オートクレーブ
3.76mm×13mm×1.6mmの寸法を有した、予め計量された重量減少炭素綱クーポンCS1010
4.クーポンを回転させ、3m/秒以上の周速度を提供するための手段
材料:
1.約2mg/KOHの酸中和数を提供するようナフテン酸が添加されたパラフィン系炭化水素油(D−130−蒸留残留物)
2.蒸気空間内の窒素ガス
を動的腐食試験に使用した。
1.400gmsのパラフィン系炭化水素油D−130(蒸留残留物)をオートクレーブ内に入れるステップ、
2.本発明の添加化合物を所望の投与量添加し、よく混ぜ合わせるステップ、
3.予め計量したクーポンをオートクレーブに置き、温度を120℃に設定するステップ、
4.継続した窒素ガスパージ(バブリング)で加熱し始め、500rpmで撹拌し続けて、数分後、撹拌速度のrpmを1000rpmまでさらに上げるステップ、
5.加熱の温度を160℃まで上げて、窒素ガスパージを停止するステップ、
6.次に、温度を290℃まで上げ、オートクレーブを290℃で2時間(不活性化時間)運転させるステップ、
7.温度を100℃まで下げるステップ、
8.反応器を開け、TAN2.0mg/KOHの酸価を得るためにナフテン酸(ナフテン酸は、237mg/KOHの酸価で3.35gmである)を添加するステップ、
9.試料を撹拌し、TAN測定のために2から3mlのナフテン酸を回収するステップ、
10.オートクレーブを閉め、温度を290℃まで上げることによって加熱し始めて、混合物を1000rpmで4時間撹拌するステップ、
11.反応器を100℃まで冷却するステップ、
12.クーポンを取り除き、初めにトルエン/ヘキサン、最後にアセトンで洗浄するステップ、
13.クーポンを120℃で5分間乾燥し、デシケーター内で保つステップ、
14.クーポンを計量するステップ、
15.ナフテン酸腐食抑制能力を計算するステップ、
16.動的試験の結果を、表5において実験番号18から22で示すステップ、
で与えられる。
ナフテン酸腐食抑制に対する新規添加剤は、腐食抑制量のオレフィンリン硫黄化合物Aと、化合物B及び化合物C等の腐食抑制量のチオリン酸硫黄化合物のうちどれか1つとの化学混合物を含み、前記オレフィンリン硫黄化合物Aは、触媒作用量の硫黄の存在下で前記オレフィンを五硫化リンと反応させることによって生成され、前記オレフィン対前記五硫化リンのモル比が1:0.05から1:1.5、好ましくは1:1で反応混合物を巧みに形成し、前記化合物Bが、化学式2のチオリン酸エステル等のチオリン酸化合物であり、
化学式3の前記化合物Cは、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び、ブチレンオキシドからなる群から選択されるオキシドと前記化合物Bを反応させることによって得られ、化学式3は、前記化合物Bと前記エチレンオキシドとの反応後に得られた結果として生じる化合物Cを含み、モノ、ジ、その混合物を含む。
項目1に記載の新規添加剤において、前記オレフィンは高反応性又は正常なポリイソブチレンである。
項目1及び2に記載の新規添加剤において、前記オレフィンリン硫黄化合物は、窒素ガスパージの下、項目1の前記反応混合物を撹拌し、さらに、160℃まで加熱し、前記反応混合物を約1時間から約2時間約160℃から約180℃に維持し、前記反応混合物の温度を約185℃から約250℃、好ましくは、約190℃から約230℃、より好ましくは、約210℃から約225℃まで上げ、約1から約24時間、好ましくは、約6から約10時間、上げられた温度で前記反応混合物を維持し、前記反応量を100℃まで冷却し、窒素ガスを反応容器内にパージして硫化水素ガスを追い出して、その結果、前記組成物を生じることによって得られる。
前述の項目のうちいずれか1つに記載の新規添加剤において、前記オレフィンは10から1000個の炭素原子を有する。
前述の項目のうちいずれか1つに記載の新規添加剤において、前記オレフィンは200から10000の分子量を有する。
前述の項目のうちいずれか1つに記載の新規添加剤において、前記オレフィンは約950から約1300の分子量を有する。
項目1に記載の新規添加剤において、高温ナフテン酸腐食抑制のために原油に添加されるべきである前記化合物Aと前記化合物Bとの前記混合物の量は、約1ppmから約5000ppm、好ましくは、約1ppmから約300ppmである。
項目7に記載の新規添加剤において、重量による前記化合物A対前記化合物Bの比は、約1:1から約4:1である。
項目1に記載の新規添加剤において、高温ナフテン酸腐食抑制のために原油に添加されるべきである前記化合物Aと前記化合物Cとの前記混合物の量は、約1ppmから約5000ppm、好ましくは、約1ppmから約300ppmである。
項目9に記載の新規添加剤において、重量による前記化合物A対前記化合物Cの比は、約1:1から約4:1である。
いかなる炭化水素処理装置の金属表面におけるナフテン酸腐食抑制及び/又は硫黄腐食抑制の方法であって、前記処理装置は、蒸留コラム、蒸留塔、トレイ、ポンプ周辺の導管、及び関連機器を含み、項目1、2、7、及び8の2つの化合物A及びBの混合物、又は、項目1、2、9、及び10の2つの化合物A及びCの混合物等、2つの混合物由来のいかなる混合物等の抑制剤組合せ化合物も使用し、当該方法は:
(a)ナフテン酸及び/又は硫黄化合物を含有した炭化水素を加熱して前記炭化水素の一部を蒸発させるステップ;
(b)前記炭化水素の蒸気の一部を濃縮し、前記炭化水素処理装置を通過させて濃縮した蒸留物を生成するステップ;
(c)前記濃縮した蒸留物が前記炭化水素処理装置に戻るか、又は、生成物として回収される前に、項目1、2、7、及び8の前記2つの化合物A及びBの混合物、又は、項目1、2、9、及び10の前記2つの化合物A及びCの混合物等の2つの混合物由来のいかなる混合物等、約1ppmから約5000ppm、好ましくは、約1ppmから300ppmの前記抑制剤組合せ化合物を前記蒸留物に添加するステップであり、重量によるA対Bの比は、約1:1から約4:1であり、A対Cの比は、約1:1から約4:1である、ステップ;
(d)項目1、2、7、及び8の前記2つの化合物A及びBの混合物、又は、項目1、2、9、及び10の前記2つの化合物A及びCの混合物等の2つの混合物由来のいかなる混合物等、前記抑制剤組合せ化合物を含有した前記濃縮した蒸留物が、前記炭化水素処理装置の前記金属表面に接触して前記表面上に保護膜を形成し、それによって、各表面が腐食を阻止するのを可能にするステップ;並びに
(e)前記濃縮した蒸留物が前記炭化水素処理装置に戻るか、又は、前記生成物として回収されるのを可能にするステップ;
を含む。
Claims (14)
- ナフテン酸腐食抑制に対する新規添加剤であって、
腐食抑制量のオレフィンリン硫黄化合物Aと、化合物B及び化合物Cを含む腐食抑制量のチオリン酸硫黄化合物のうちどれか1つとの化学混合物を含み、
前記オレフィンリン硫黄化合物Aは、触媒作用量の硫黄の存在下で前記オレフィンを五硫化リンと反応させることによって生成され、前記オレフィン対前記五硫化リンのモル比が1:0.05から1:1.5で反応混合物を形成し、
前記チオリン酸硫黄化合物Bが、化学式4のチオリン酸エステルであり、
化学式4のチオリン酸エステルが、モノ−エステル、ジ−エステル、それらの混合物を含み;
前記チオリン酸硫黄化合物Cは化学式5の化合物であり、エチレンオキシド、プロピレンオキシド、及び、ブチレンオキシドからなる群から選択されるオキシドと前記化合物Bを反応させることによって得られ、
R1及びR2は水素又は5から18の炭素原子を持つヒドロカルビルであり、及び
化学式5の前記チオリン酸硫黄化合物は、モノ−エステル、ジ−エステル、それらの混合物を含む、新規添加剤。 - 請求項1に記載の新規添加剤であり、前記オレフィン対前記五硫化リンのモル比が1:1である、新規添加剤。
- 前記オレフィンは高反応性又は正常なポリイソブチレンである、請求項1又は2のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 前記ポリイソブチレンリン硫黄化合物は、
窒素ガスパージの下、反応の間に形成されるH2Sガスを取り除きながら、ポリイソブチレンと、五硫化リンと、硫黄パウダーとの前記反応混合物を撹拌し、さらに160℃の温度まで加熱し、
前記反応混合物を1時間から2時間160℃から180℃に維持し、
前記反応混合物の温度を185℃から250℃まで上げ、
1から24時間上げられた温度で前記反応混合物を維持し、
前記反応量を100℃まで冷却し、及び
窒素ガスを反応容器内にパージして硫化水素ガスを追い出して、その結果、前記組成物を生じることによって得られる、請求項1乃至3のいずれか一項に記載の新規添加剤。 - 請求項4に記載の新規添加剤であり、前記反応混合物の温度が190℃から230℃へ上げられる、新規添加剤。
- 請求項4に記載の新規添加剤であり、前記反応混合物の温度が210℃から225℃へ上げられる、新規添加剤。
- 前記オレフィンは10から1000個の炭素原子を有する、請求項1乃至6のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 前記オレフィンは200から10000の分子量を有する、請求項1乃至7のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 前記オレフィンは950から1300の分子量を有する、請求項1乃至8のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 高温ナフテン酸腐食抑制のために原油に添加されるべきである前記化合物Aと前記化合物Bとの前記混合物の量は、1ppmから5000ppmである、請求項1乃至9のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 重量による前記化合物A対前記化合物Bの比は、1:1から4:1である、請求項1乃至10のいずれか一項の新規添加剤。
- 高温ナフテン酸腐食抑制のために原油に添加されるべきである前記化合物Aと前記化合物Cとの前記混合物の量は、1ppmから5000ppmである、請求項1乃至11のいずれか一項に記載の新規添加剤。
- 重量による前記化合物A対前記化合物Cの比は、1:1から4:1である、請求項1乃至12のいずれか一項の新規添加剤。
- 炭化水素処理装置のうちいずれかの金属表面におけるナフテン酸腐食抑制及び/又は硫黄腐食抑制の方法であって、前記処理装置は、蒸留コラム、蒸留塔、トレイ、ポンプ周辺の導管、及び関連機器を含み、請求項1乃至13のいずれか一項に記載の前記2つの化合物A及びBの混合物、及び前記2つの化合物A及びCの混合物を含む群から選択される抑制剤の組合せ物を使用し、当該方法は:
(a)ナフテン酸及び/又は硫黄化合物を含有した炭化水素を加熱して前記炭化水素の一部を蒸発させるステップ;
(b)前記炭化水素の蒸気の一部を濃縮し、前記炭化水素処理装置を通過させて濃縮した蒸留物を生成するステップ;
(c)前記濃縮した蒸留物が前記炭化水素処理装置に戻るか、又は、生成物として回収される前に、1ppmから5000ppmの前記抑制剤の組合せ物を前記蒸留物に添加するステップであり、重量による前記化合物A対前記化合物Bの比は、1:1から4:1であり、前記化合物A対前記化合物Cの比は、1:1から4:1である、ステップ;
(d)前記抑制剤の組合せ物を含有した前記濃縮蒸留物が、前記炭化水素処理装置の前記金属表面に接触して前記表面上に保護膜を形成し、それによって、各表面が腐食を阻止するのを可能にするステップ;並びに
(e)前記濃縮蒸留物が前記炭化水素処理装置に戻るか、又は、前記生成物として回収されるのを可能にするステップ;
を含む、方法。
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