KR20190034565A - 설파이드 제거제의 강화된 성능 - Google Patents

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Abstract

설파이드 제거제 조성물의 제조 방법이 제공된다. 상기 방법은 설파이드 제거제가 표적 산업 공정 유체 스트림에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제의 비중이 상기 표적 산업 공정 유체 스트림의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계를 포함한다. 또한, 상기 방법을 사용한 설파이드 제거제가 개시된다. 또한, 유체 스트림으로부터 설파이드를 제거하기 위한 방법이 제공된다. 상기 방법은 상기 설파이드 제거제를 유체 스트림에 첨가하는 단계를 포함한다.

Description

설파이드 제거제의 강화된 성능
본 발명은 설파이드와 반응시키기 위한, 더욱 특히 유체 스트림으로부터 설파이드를 제거하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다.
관련 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 2016년 8월 3일 출원된 미국 특허 가출원 제62/370,308호를 우선권 주장한다.
수소 설파이드는 불쾌한 악취를 갖는 투명한 독성 기체이다. 또한, 이는 매우 가연성이다. 미국 환경 보호청(The Environmental Protection Agency) 및 전 세계의 기타 규제 기관들은 환경에 수소 설파이드가 방출되는 것을 엄격하게 통제한다. 수소 설파이드는 종종 물, 폐수 및 기타 수성 스트림에 존재한다. 또한, 수소 설파이드는 산업 공정 스트림, 예컨대 원유 및 천연 가스 저장물에도 존재할 수 있고, 사용 전에 제거되어야만 한다.
수소 설파이드를 산업 공정 스트림으로부터 제거하는 것은 다수의 산업에 도전과제를 제시한다. 일반적으로, 설파이드를 제거하기 위해, 탄화수소 스트림은 화학 제거제로 처리될 수 있다. 이러한 화학물질은 제거제 또는 감미제로서 명명된다. 특정 알데히드가 상기 목적에 유용한 것으로 공지되어 있다. 그러나, 알데히드, 예컨대 글리옥살의 사용은 가공 및 정제 장치의 금속들에 부식 및 손상을 야기할 수 있다.
통상적으로, 계면활성제, 중화제 및 완충제, 및 부식 방지제의 첨가는 글리옥살을 기반으로 하는 제거제의 성능을 강화하고 이의 사용과 연관된 부식을 감소시키 위해 사용되어져 왔다.
본 발명의 특정 양상에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은 설파이드 제거제가 표적 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제의 비중이 상기 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은 상기 설파이드 제거제의 비중을 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정하는 것을 포함한다.
또 다른 양태에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은 상기 설파이드 제거제의 비중을 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정하는 것을 포함한다.
하나의 양태에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은 설파이드 제거제가 표적 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 알데히드, 헤미아세탈, 아세탈, 헥사하이드로트라이아진, 아민, 아민-알데히드 부가물, 히단토인, 옥사졸리딘, 전이 금속 염 및 알칼리 금속 하이드록사이드 중 하나 이상을 포함하는 용액의 비중이 상기 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 것을 포함한다.
또 다른 양태에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은
산업 공정 유체의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
하나 이상의 알데히드를 포함하는 설파이드 제거제 조성물의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
상기 설파이드 제거제 조성물이 상기 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계; 및
조정된 설파이드 제거제 조성물의 효과량을 상기 산업 공정 유체에 첨가하는 단계
를 포함한다.
하나의 양태에서, 알데히드는 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 아크롤레인, 글리옥시산 및 이들의 조합 중 하나 이상을 포함한다. 상기 알데히드의 중량 퍼센트(중량%)는 설파이드 제거제 용액의 총 중량의 약 1 내지 약 25 중량%이다. 다른 양태에서, 상기 알데히드는 상기 용액의 총 중량의 약 5 내지 약 20 중량%의 양으로 존재한다.
또 다른 양태에서, 설파이드를 산업 공정 유체에서 제거하기 위한 방법은 설파이드 제거제의 비중이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시키는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 설파이드를 산업 공정 유체에서 제거하기 위한 방법은 산업 공정 유체의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
하나 이상의 헥사하이드로트라이아진을 포함하는 설파이드 제거제 조성물의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
상기 설파이드 제거제 조성물이 상기 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계; 및
조정된 설파이드 제거제 조성물의 효과량을 상기 산업 공정 유체에 첨가하는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 유체 스트림으로부터 설파이드를 감소시키기 위한 방법은 상기 유체 스트림을 설파이드 제거제와 접촉시키는 단계를 포함하되, 상기 설파이드 제거제는 설파이드 제거제의 비중을 상기 유체 스트림의 비중의 약 15% 이하로 조정함으로써 제조된다. 또 다른 양태에서는 상기 방법들 중 어느 하나에 의해 제조된 설파이드 제거제를 개시한다.
다양한 양태가 가공 장치에 대한 부식을 최소화하는 한편, 예를 들어 수소 설파이드를 감소시키는 액체 탄화수소 매질을 위한 향상된 설파이드 제거 공정을 제공한다.
본 발명은 하기 설명된 첨부된 도면에 추가로 기재될 것이다.
도 1은 실시예 1을 참조로 한 벙커유에서 본 발명의 설파이드 제거제의 사용시 수득되는 결과의 도식적 표현이다.
도 2는 실시예 2에 보고된 나프타에서 본 발명의 설파이드 제거제의 사용시 수득되는 결과의 도식적 표현이다.
도 3a 및 3b는 실시예 3에 보고된 본 발명의 설파이드 제거제의 사용시 수득되는 부식 시험 결과의 도식적 표현이다.
본 발명의 하나의 양상에서, 유체 스트림으로부터 설파이드를 제거하기 위한 방법은 설파이드, 예컨대 유기 설파이드 및 수소 설파이드(H2S)를 산업 공정 유체(본원에서 유체 스트림 및 표적 산업 공정 스트림으로도 지칭됨)에서 제거하는데 사용될 수 있다. 유체 스트림은 액체 스트림을 포괄한다. 하나의 양태에서, 유체 스트림은 유체 탄화수소 스트림 또는 수성 유체 스트림일 수 있다. 탄화수소 스트림은 미정제 및 정제 탄화수소 생성물, 석유로부터의 유도체 또는 석탄의 액화로부터의 유도체, 나프타, 유정 표면(wellhead) 응축물, 원유 또는 증류물(예컨대 가솔린, 벙커유, 증류 연료, 오일 및 잔유)을 포함하되 이들로 한정되지는 않는다.
유체 스트림은 유정 표면 근처에서 연속식 또는 회분식 공정으로 처리될 수 있다. 유정 표면 근처의 연속식 처리 설치는 탄화수소 파이프라인에 직접 제거제를 주입하는데 사용될 수 있다. 상기 주입 시스템은 제거제를 파이프라인에 도입하기 위한 주입 펌프 또는 T형 파이프(piping tee)를 포함할 수 있다. 파이프라인 길이는 제거제와 설파이드 사이의 접촉을 허용한다. 제거제는 순수하게, 또는 물, 글리콜, 글리콜 에터 또는 알콜에 증류되어 사용될 수 있다.
다양한 양태들이 증가된 제거 활성, 감소된 반응 시간 및 가공 장치에 대한 감소된 부식을 갖는 향상된 설파이드 제거제(본원에서 제거제로도 지칭됨), 또는 제거제 조성물을 제공한다.
하나의 양태에서, 설파이드 제거제의 제조 방법은 하나 이상의 알데히드를 포함하는 용액의 비중을 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하로 조정함으로써 표적 산업 공정 유체에서 설파이드 제거제의 침강 속도를 감소시키는 단계를 포함한다.
또 다른 양태에서, 설파이드 제거의 제조 방법은 상기 용액의 비중을 상기 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정하는 것을 포함한다.
하나의 양태에서, 산업 공정 유체에서 설파이드를 제거하기 위한 방법은 상기 설파이드 제거제의 비중이 유체 스트림의 비중의 약 15% 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시킴에 의해 설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것을 포함한다. 상기 용매는 물, 알코올, 글리콜, 글리콜 에터 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
하나의 양태에서, 산업 공정 유체에서 설파이드를 제거하기 위한 방법은 상기 설파이드 제거제의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하가 되도록 하기에 충분한 농도 및 양의 알데히드 또는 트라이아진 용액을 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시킴에 의해 상기 설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것을 포함한다.
하나의 양태에서, 제거제 조성물의 비중은 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정된다. 다른 양태에서, 제거제 조성물의 비중은 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정된다. 또한, 제거 조성물의 비중은 제거 조성물의 비중이 유체 스트림의 비중의 약 10% 이하가 되도록 하기에 충분한 농도 및 양의 알데히드 용액을 첨가함으로써 조정될 수 있다.
하나의 양태에서, 본 발명은 알데히드 용액과 접촉하는 금속에 대한 부식을 억제하는 한편, 수용액 중 알데히드를 사용하는 방법에 관한 것이고, 상기 방법은 상기 알데히드 용액의 침강 속도 감소를 사용한다. 본 발명의 다양한 양태의 실시에 있어서, 알데히드 수용액이 이용될 수 있다. 제거제 조성물은 10% 초과의 물을 포함하는 알데히드 수용액을 포함할 수 있다.
본 발명의 실시에 이용될 수 있는 알데히드는 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 아크롤레인, 글리옥시산 및 이들의 조합을 포함하되 이로 한정되지는 않는다. 수용액에 사용될 수 있고 설파이드 제거에 효과적인 임의의 알데히드 대다수가 사용될 수 있다. 글리옥살은 수용성 알데히드이고 글리옥살의 올리고머를 포함할 수 있다. 글리옥살은 40 중량% 수용액으로서 시판된다.
하나의 양태에서, 알데히드는 반응 조성물 중에 상기 반응 조성물의 총 중량을 기준으로 한 제거 조성물의 총 중량의 약 10 내지 약 50 중량%로 존재한다. 또 다른 양태에서, 알데히드는 약 20 내지 약 40 중량%로 존재한다. 하나의 양태에서, 알데히드는 반응 조성물의 총 중량을 기준으로 약 1 내지 약 25 중량%로 존재한다. 또 다른 양태에서, 알데히드는 약 5 내지 약 20 중량%로 존재한다.
본원의 조성물에 유용한 다수의 트라이아진이 시판된다. 전형적으로, 당업계에 주지되어 있는 바와 같이, 트라이아진은 아민을 알데히드, 특히 포름알데히드와 반응시킴으로써 형성된다.
하나의 양태에서, 트라이아진은 표적 유체의 비중을 기준으로 한 제거제 조성물의 총 중량의 약 10 내지 약 50 중량%로 존재한다. 또 다른 양태에서, 트라이아진은 약 20 내지 약 40 중량%로 존재한다. 하나의 양태에서, 트라이아진은 약 1 내지 약 25 중량%로 존재한다. 또 다른 양태에서, 트라이아진은 약 5 내지 약 20 중량%로 존재한다.
용매는 설파이드 제거제 조성물의 비중을 조정하는데 사용될 수 있다. 설파이드 제거제는 물에 혼화성이기에, 적합한 용매는 물 및 수혼화성 용매를 포함한다. 적합한 용매의 구체적인 예는 물, 알콜, 글리콜 및 글리콜 에터를 포함하되 이로 한정되지는 않는다.
용매는 제거제 조성물과 통상인 방법으로 블렌딩(blending)될 수 있다. 하나의 양태에서, 조정된 제거제 조성물은 유체 스트림에 혼합될 수 있다. 또 다른 양태에서, 조정된 제거제 조성물은 유체 스트림이 파이프 또는 관을 통해 수송됨에 따라 유체 스트림에 의해 분산된다. 조정된 조성물은 하나 이상의 회분 방식으로 첨가될 수 있고, 반복 첨가가 수행될 수 있다.
하나의 양태에서, 용매는 물, 알콜, 글리콜 및 글리콜 에터로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함할 수 있다. 사용될 수 있는 용매의 양에는 제한이 없다. 하나의 양태에서, 용매는 제거제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 10 내지 약 90 중량%로 존재할 수 있다. 또 다른 양태에서, 용매는 약 1 내지 약 25 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 양태에서, 용매는 약 50 내지 약 75 중량%의 양으로 존재할 수 있다. 또 다른 양태에서, 용매는 제거제 조성물의 총 중량을 기준으로 약 5 내지 약 10 중량%의 양으로 존재할 수 있다.
또 다른 양태는 알데히드, 헤미아세탈, 아세탈, 헥사하이드로트라이아진, 아민, 아민-알데히드 부가물, 히단토인, 옥사졸리딘, 전이 금속 염 및 알칼리 금속 하이드록사이드 중 하나 이상을 포함하는 용액의 비중이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 상기 표적 산업 공정 유체에서 설파이드 제거제의 침강 속도를 감소시키는 단계를 포함하는 설파이드 제거제의 제조 방법을 개시한다.
용액의 비중은 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정될 수 있다. 다른 양태에서, 용액의 비중은 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정될 수 있다. 설파이드 제거제는 비이온성 계면활성제 및 4차 암모늄 계면활성제를 포함할 수 있다.
전이 금속 염은 양이온 구성원, 예를 들어 아연, 철, 구리, 몰리브데눔, 코발트, 망간 및 이들의 조합, 및 하나 이상의 음이온 구성원, 예를 들어 클로라이드, 아세테이트, 니트레이트, 니트라이트, 카보네이트, 시트레이트, 포스페이트, 설페이트, 설파이트, 글루코네이트 및 이들의 조합을 포함할 수 있다.
아민-알데히드 부가물은 폴리아민, 2차 아민 및 이들의 조합 중 어느 하나와 알데히드의 반응 생성물을 포함한다. 알데히드는 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 아크롤레인, 글리옥시산 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 알칼리 금속 하이드록사이드는 나트륨 하이드록사이드 및 칼륨 하이드록사이드를 포함할 수 있다.
헥사하이드로트라이아진은 모노에탄올아민, 메틸아민, 메톡시프로필아민, 이소프로판올아민 및 이들의 조합 중 어느 하나와의 반응 생성물을 포함할 수 있다. 헥사하이드로트라이아진은 모노에탄올아민 헥사하이드로트라이아진 및 메틸아민 헥사하이드로트라이아진을 포함할 수 있다.
헤미아세탈은 알데히드와 알콜, 예를 들어 메탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 부탄올, 글루코스 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 헤미아세탈은 하나 이상의 반응 생성물, 예를 들어 에틸렌 글리콜과 포름알데히드, 글리세롤과 포름알데히드, 프로필렌 글리콜과 포름알데히드, 글루코스와 포름알데히드, 글리옥살과 메탄올, 글리옥살과 에탄올, 글리옥살과 프로판올, 및 글리옥살과 부탄올의 하나 이상의 반응 생성물을 포함할 수 있다.
히단토인은 다이메틸올 다이메틸 히단토인, 메틸올 다이메틸 히단토인, 다이메틸 히단토인 및 이들의 조합 중 어느 하나를 포함할 수 있다.
또 다른 양태는 산업 공정 유체의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
제거제 조성물의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
상기 제거제 조성물이 상기 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계; 및
조정된 설파이드 제거제 조성물의 효과량을 상기 산업 공정 유체에 첨가하는 단계에 의해 산업 공정 유체에서 설파이드를 제거하기 위한 방법을 개시한다. 또 다른 양태는 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하인 산업 공정 유체에서 설파이드 제거 방법을 개시한다.
유체 스트림에 첨가되는 설파이드 제거제의 양은 적용례 및 설파이드 제거 요구량에 의존할 것이다. 하나의 양태에서, 설파이드 제거제는 유체 스트림에 상기 유체 스트림의 약 10 내지 약 100,000 부피ppm의 양으로 첨가된다. 또 다른 양태에서, 설파이드 제거제는 유체 스트림에 상기 유체 스트림의 약 100 내지 약 50,000 부피ppm의 양으로 첨가된다. 다르게는, 설파이드 제거제는 유체 스트림에 상기 유체 스트림의 약 600 내지 약 3,000 부피ppm의 양으로 첨가된다.
어떠한 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 본 발명의 방법에 사용되는 제거제의 비중을 조정하는 것은 설파이드를 제거함에 있어서 적어도 하기 2개의 방식으로 효과가 있고, 이에 따라 부식을 방지한다. 첫째로, 제거제의 비중을 공정 유체에 부합시키는 것은 표적 유체에서 제거제와 H2S의 반응을 위한 추가적인 시간 및 기회를 허용한다. 둘째로, 수소 설파이드에 의한 제거제의 증가된 반응은 더 적은 제거제가 용기(vessel)와 반응함으로써 이의 부식 기작을 방지하거나 적어도 최소화시킴을 가능하게 한다.
당업자가 본 발명을 더 우수하게 수행할 수 있도록 하기 위해, 하기 실시예가 한정이 아닌 예시에 의해 제시된다.
실시예
실시예 1
도 1을 참조로 하여, 본 실시예에서 2개의 실험을 75℃에서 표적 유체로서 사워 벙커유(sour bunker fuel), 및 알데히드를 포함하는 제거제 제형을 이용하여 수행하였다. 알데히드는 글리옥살이었다. 표적 유체의 비중은 0.99였다.
제1 실험에 글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 1을 이용하였다. 제거제 제형 1은 1.26의 비중을 갖는 40 중량%의 수성 글리옥살이었다. 표적 유체와 제거제 제형 1의 비중 차이는 0.27이었다. 도 1에서, 증기 상(phase)에서 측정될 때, 약 600 ppm의 활성 글리옥살로 H2S 수준이 15 부피ppm 미만으로 감소하였음을 볼 수 있다.
제2 실험에 글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 2를 이용하였다. 제거제 제형 2의 비중은 1.04였다. 제형 1에 비중을 1.04로 감소시키는 효과량의 용매를 첨가함으로써 제형 2를 제조하였다. 물을 용매로서 사용하였다. 제형 2는 제형 1의 6배 희석액이었다. 표적 유체와 제거제 제형 2의 비중 차이는 0.05였다. 도 1에서, 증기 상에서 측정될 때, 약 200 ppm의 활성 글리옥살에서 H2S 증기가 0 부피ppm 근처까지 감소하였음을 또한 볼 수 있다.
제형 2와 표적 유체의 비중 차이(0.05)는 제형 1과 표적 유체의 비중 차이(0.27)보다 5배 초과로 낮았다. 어떠한 이론에 얽매이려는 것은 아니지만, 제거제 제형 2와 표적 유체의 비중 차이의 감소가 표적 유체에서 제거제 제형의 침강 속도를 감소시킴으로써, 표적 유체에서 제거제와 H2S의 반응을 위한 추가적인 시간 및 기회를 제공하는 것으로 여겨진다.
점성 유체 역학에서, 아르키메데스 수(Archimedes number)는 밀도 차이에 기인하는 유체의 움직임을 측정하는데 사용된다. 제거제 제형 2와 표적 유체의 비중의 감소된 차이가 표적 유체와 제거제의 생성 혼합물의 아르키메데스 수를 감소킴에 따라, 밀도 차이에 기인하는 유체의 움직임이 둔화되어 침강 시간이 감소하고, 표적 유체에서 제거제와 H2S의 반응을 위한 추가적인 시간 및 기회를 제공한다.
실시예 2
도 2를 참조로 하여, 본 실시예에서는 4개의 실험을 90℉에서 표적 유체로서 사워 나프타 증류물 및 각각 상이한 비중을 갖는 4개의 제거제 제형을 이용하여 수행하였다. 표적 유체의 비중은 0.70이었다.
트라이아진을 기반으로 하는 제거제 제형 3을 이용하여 제1 실험을 수행하였다. 제거제 제형 3의 비중은 1.10이었다. 표적 유체와 제거제 제형 3의 비중 차이는 0.40이었다. 도 2에서, 증기 상에서 측정될 때, 약 50 ppm의 활성 제형 3으로 H2S 수준이 약 21.5 부피ppm으로부터 3 부피ppm 미만으로 감소하였음을 볼 수 있다.
트라이아진을 기반으로 하는 제거제 제형 4를 이용하여 제2 실험을 수행하였다. 제거제 제형 4의 비중은 1.10이었다. 표적 유체와 제거제 제형 4의 비중 차이는 0.31이었다. 제형 4는 제형 3에 비중을 1.01로 감소시키는 효과량의 용매를 첨가함으로써 제조하였다. 물을 용매로서 사용하였다. 제형 4는 제형 3의 6배 희석액이었다. 도 2에서, 증기 상에서 측정될 때, 약 12 ppm의 활성 제형 4로 H2S 증기가 약 21.5 부피ppm으로부터 4 부피ppm 미만으로 감소하였음을 볼 수 있다.
글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 5를 이용하여 제3 실험을 수행하였다. 제거제 제형 5의 비중은 1.26이었다. 표적 유체와 제거제 제형 1의 비중 차이는 0.56이었다. 도 2에서, 증기 상에서 측정될 때, 약 49 ppm의 활성 제형 5에서 H2S 수준이 약 21.5 부피ppm으로부터 7 부피ppm 미만으로 감소하였음을 볼 수 있다.
글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 6을 이용하여 제4 실험을 수행하였다. 제거제 제형 6의 비중은 1.04였다. 제형 6은 제형 5에 비중을 1.04로 감소시키는 효과량의 용매를 첨가함으로써 제조하였다. 물을 용매로서 사용하였다. 제형 6은 제형 5의 6배 희석액이었다. 표적 유체와 제거제 제형 6의 비중 차이는 0.34였다. 도 2에서, 증기 상에서 측정될 때, 약 42 ppm의 활성 제형 6에서 H2S 증기가 약 21.5 부피ppm으로부터 1 부피ppm 미만으로 감소하였음을 또한 볼 수 있다.
실시예 3
본 실시예에서, 철강 부식 절취 시편(coupon)을 77℃에서 약 6일 동안 유시시킴으로써, 부식 시험을 수행하였다. 제1 철강 부식 절취 시편 016을 제거제 제형 8에서 유지시켰다. 글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 8은 1.26의 비중을 갖는 40 중량%의 수성 글리옥살이었다.
제2 철강 부식 절취 시편 015를 제거제 제형 7을 포함하는 공정 유체에서 유지시켰다. 글리옥살을 기반으로 하는 제거제 제형 7의 비중은 1.04였다. 제형 7은 제형 8에 비중을 1.04로 감소시키는 효과량의 용매를 첨가함으로써 제조하였다. 물을 용매로서 사용하였다. 제형 7은 제형 8의 6배 희석액이었다.
부식 속도는 질량 손실 저울을 통해 층정할 수 있다. 상기 기법은 부식을 일반화 및 국소화하기에 적합하고 하기에 의해 설명될 수 있다. 국소화된 함몰(pitting) 및 일반적인 부식을 시험 전후에 표면 검사를 통해 평가하였다. 확대 렌즈를 갖는 디지털 카메라를 사용하여 상기 평가를 기록하였다. 상기 방법은 제거제 용액의 부식 효과를 측정하는데, 특히 국소화된 부식이 발생했을 때 유용하다.
도 3a는 부식 시험 전의 철강 부식 절취 시편 015 및 016의 확대된 디지털 사진이다. 도 3b는 제형 7 및 8을 각각 포함하는 공정 유체에서 약 6일 동안 77℃로 유지 후, 철강 부식 절취 시편 015 및 016의 확대된 디지털 사진이다.
부식 시험 결과를 하기 표 1, 도 3a 및 3b에 나타냈다. 시험 시작 및 종료시에 철강 부식 절취 시편 015 및 016을 칭량하였다. 도 3b에서 나타난 바와 같이, 절취 시편들의 표면의 육안 검사는 철강 절취 시편 016 상에 국소화 또는 함몰 부식을 나타냈다. 부식 속도 데이터를 1년당 밀(mil)의 금속 손실로서 측정하였다. 상기 철강 절취 시편 015 및 016의 부식 속도를 하기 표 1에 나타냈다.

절취 시편 번호

생성물

ppm

중량(g)

Δ중량(g)

MPY
초기 최종
015 제형 7 5000 7.1491 7.1394 0.0097 3.1
016 제형 8 5000 7.1037 6.7095 0.3942 125
2개의 상이한 제거제 조성물로 시험된 절취 시편은 상당히 상이한 부식 속도를 보였다. 철강 절취 시편 015의 부식 속도는 3.1 MPY였다. 철강 절취 시편 016의 부식 속도는 125 MPY였다. 글리옥살을 기반으로 하는 제형 8 제거제 용액으로 시험된 철강 절취 시편 016은 가장자리 및 함몰 침범을 나타냈다(도 3b의 철강 절취 시편 106 참고). 희석 용액으로 시험된 철강 절취 시편 015는 더 농축된 제형 8의 제거제 용액이 사용된 철강 절취 시편 016보다 현저히 감소된 부식 속도를 보였다.
실시예 4
하기 표 2를 참조로 하여, 본 실시예에서 제1 대조 실험 및 1000 ppm 용량의 글리옥살 기반 제거제를 이용한 6개의 실험들을 수행하였다. 표적 유체는 1.02의 비중을 갖는 벙커유였다.
제거제 조성물의 비중을 물, 글리세롤 및 메탄올 중 하나를 용매로서 이용하여 조정하였다.
제거제 조성물의 첨가 후, 110℃에서의 H2S 증기 수준을 측정하였다. H2S 증기 수준 측정치는 ±200 ppm이었다. 실험의 결과를 하기 표 2에 나타냈다.

용매

글리옥살의 농도(%)

제거제의
비중

Δ비중
(제거제와 유체의
비중 차이)

밀도 차이
(%)

110℃에서의 증기 H2S ppm
(± 200 ppm)
없음 없음 없음 0 0% 2700
39 1.26 0.24 24% 2000
19.5 1.13 0.11 11% 1600
13 1.09 0.07 7% 1600
6.5 1.04 0.02 2% 1800
글리세롤 6.5 1.26 0.24 24% 2500
메탄올 6.5 0.87 0.15 15% 2500
상기 실시예들은 용매의 첨가에 의한 비중의 조정이 글리옥살에 의한 침식의 완화에 효과적임을 명백히 입증한다. 일반적으로, 침식은 금속이 유체 스트림 외부로 침강한 제거제 조성물과 접촉할 때 일어난다. 유체 스트림에서 제거제의 침강 시간을 감소시키는 것은 제거제와 H2S의 반응을 위한 추가적인 시간 및 기회를 제공할 뿐만 아니라, 제거제와 금속의 접촉 지속 시간 또한 감소시킴으로써 부식 속도를 감소시킨다.
다수의 변형이 본 발명의 사상으로부터 벗어남 없이 본원에 개시된 방법 및 조성물에 수행될 수 있음은 당업자에게 명백할 것이다. 본 발명의 범주는 오직 첨부된 청구항들에 의해서만 한정됨이 이해되어야 한다.

Claims (50)

  1. 설파이드 제거제가 표적 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제의 비중이 상기 표적 산업 공정 유체의 비중의 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계를 포함하는 설파이드 제거제의 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 상기 비중을 조정하는 것을 포함하는, 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 상기 비중을 조정하는 것을 포함하는, 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것이 상기 설파이드 제거제의 비중이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    용매가 물, 알콜, 글리콜 및 글리콜 에터로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제의 비중을 조정하는 것이 상기 설파이드 제거제의 비중이 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 하기에 충분한 농도 및 양의 알데히드를 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    알데히드가 글리옥살을 포함하는, 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제가 수용액을 포함하는 방법.
  9. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제가 설파이드 제거제 용액의 총 중량의 약 1 중량% 내지 약 25 중량%로 존재하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제가 설파이드 제거제 용액의 총 중량의 약 5 중량% 내지 약 20 중량%로 존재하는, 방법.
  11. 제1항에 있어서,
    설파이드 제거제가 10% 초과의 물을 포함하는, 방법.
  12. 설파이드 제거제가 표적 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 알데히드, 헤미아세탈, 아세탈, 헥사하이드로트라이아진, 아민, 아민-알데히드 부가물, 히단토인, 옥사졸리딘, 전이 금속 염 및 알칼리 금속 하이드록사이드 중 하나 이상을 포함하는 용액의 비중이 상기 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계를 포함하는 설파이드 제거제의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서,
    용액의 비중을 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  14. 제12항에 있어서,
    용액의 비중을 표적 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  15. 제12항에 있어서,
    설파이드 제거제가 비이온성 계면활성제를 포함하는, 방법.
  16. 제12항에 있어서,
    전이 금속 염이 아연, 철, 구리, 몰리브데눔, 코발트, 망간 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 양이온 구성원; 및 클로라이드, 아세테이트, 니트레이트, 니트라이트, 카보네이트, 시트레이트, 포스페이트, 설페이트, 설파이트, 글루코네이트 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 음이온 구성원을 포함하는, 방법.
  17. 제12항에 있어서,
    아민-알데히드 부가물이 폴리아민, 2차 아민 및 이들의 조합 중 하나 이상과 알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  18. 제12항에 있어서,
    알데히드가 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 아크롤레인, 글리옥시산 및 이들의 조합으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.
  19. 제12항에 있어서,
    알칼리 금속 하이드록사이드가 나트륨 하이드록사이드 및 칼륨 하이드록사이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.
  20. 제12항에 있어서,
    헥사하이드로트라이아진이 모노에탄올아민, 메틸아민, 메톡시프로필아민, 이소프로판올아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원과의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  21. 제12항에 있어서,
    헥사하이드로트라이아진이 모노에탄올아민 헥사하이드로트라이아진을 포함하는, 방법.
  22. 제12항에 있어서,
    헥사하이드로트라이아진이 메틸아민 헥사하이드로트라이아진을 포함하는, 방법.
  23. 제12항에 있어서,
    설파이드 제거제가 4차 암모늄 계면활성제를 포함하는, 방법.
  24. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 메탄올, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 프로필렌 글리콜, 부탄올, 글루코스 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 알콜과 알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  25. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 에틸렌 글리콜과 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  26. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글리세롤과 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  27. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 프로필렌 글리콜과 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  28. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글루코스와 포름알데히드의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  29. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글리옥살과 메탄올의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  30. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글리옥살과 에탄올의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  31. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글리옥살과 프로판올의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  32. 제12항에 있어서,
    헤미아세탈이 글리옥살과 부탄올의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  33. 제12항에 있어서,
    히단토인이 다이메틸올 다이메틸 히단토인, 메틸올 다이메틸 히단토인, 다이메틸 히단토인 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.
  34. 산업 공정 유체의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
    하나 이상의 알데히드를 포함하는 설파이드 제거제 조성물의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
    상기 설파이드 제거제 조성물이 상기 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계; 및
    조정된 설파이드 제거제 조성물의 효과량을 상기 산업 공정 유체에 첨가하는 단계
    를 포함하는 산업 공정 유체에서 설파이드를 제거하는 방법.
  35. 제34항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  36. 제34항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  37. 제34항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 조정하는 것이 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 10% 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제의 비중을 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  38. 제37항에 있어서,
    용매가 물, 알콜, 글리콜 및 글리콜 에터로 이루어진 군으로부터 선택되는, 방법.
  39. 제34항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 조정하는 것이 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 10% 이하가 되도록 하기에 충분한 농도 및 양의 알데히드 용액을 첨가함으로써 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중을 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  40. 제34항에 있어서,
    하나 이상의 알데히드가 포름알데히드, 글리옥살, 글루타르알데히드, 아크롤레인, 글리옥시산 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원을 포함하는, 방법.
  41. 제34항에 있어서,
    알데히드가 글리옥살을 포함하는, 방법.
  42. 제34항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물이 10% 초과의 물을 포함하는, 방법.
  43. 제34항에 있어서,
    조정된 설파이드 제거제가 산업 공정 유체의 약 10 내지 약 100,000 부피ppm의 양으로 상기 산업 공정 유체에 첨가되는, 방법.
  44. 산업 공정 유체의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
    하나 이상의 헥사하이드로트라이아진을 포함하는 설파이드 제거제 조성물의 비중의 측정치를 수득하는 단계;
    상기 설파이드 제거제 조성물이 상기 산업 공정 유체에 침강하는 속도를 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 15% 이하가 되도록 조정함으로써 감소시키는 단계; 및
    조정된 설파이드 제거제 조성물의 효과량을 상기 산업 공정 유체에 첨가하는 단계
    를 포함하는 산업 공정 유체에서 설파이드를 제거하는 방법.
  45. 제44항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 산업 공정 유체의 비중의 약 5% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  46. 제44항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 산업 공정 유체의 비중의 약 1% 이하로 조정하는 것을 포함하는 방법.
  47. 제44항에 있어서,
    헥사하이드로트라이아진이 모노에탄올아민, 메틸아민, 메톡시프로필아민, 이소프로판올아민 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 구성원과의 반응 생성물을 포함하는, 방법.
  48. 제44항에 있어서,
    헥사하이드로트라이아진이 모노에탄올아민 헥사하이드로트라이아진을 포함하는, 방법.
  49. 제44항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물의 비중을 조정하는 것이 설파이드 제거제의 조성물의 비중을 상기 설파이드 제거제 조성물의 비중이 산업 공정 유체의 비중의 약 10% 이하가 되도록 하기에 충분한 양의 용매를 첨가함으로써 감소시키는 것을 포함하는, 방법.
  50. 제44항에 있어서,
    설파이드 제거제 조성물이 10% 초과의 물을 포함하는, 방법.
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