بایوساید های نفت

بایوساید های نفتی نقشی مهم در فرآیند تولید نفت ایفا می کنند. توسعه و بهره برداری از یک میدان نفتی چندین مرحله مشخص را طی می کند که همه آنها می توانند تحت تأثیر رشد ناخواسته میکروبی قرار بگیرند. مراحل مختلف عملیات تولید نفت به طور همزمان بیشتر اتفاق می افتد و بهم پیوسته اند به همین علت تشخیص و کنترل بعدی یک مشکل میکروبی شناسایی شده ، پیچیده می شود زیرا ممکن است اثر نامطلوب در فاصله ای از منبع رشد میکروبی مشاهده شود و باید مراقب بود که کنترل بایوساید انتخابی مشکلات دیگری ایجاد نکند. به عنوان مثال ، استفاده از یک بایوساید با خواص سورفاکتانت در یک جریان تولید ، ممکن است در تلاش های بعدی برای رفع عارضه تداخل ایجاد کند.

در یک میدان نفتی مجموعه ای از مخازن ، جداکننده های گاز / روغن / آب ، خطوط لوله و تجهیزات جانبی مختلف به طور معمول یافت می شود. هیچ دو میدان نفتی یکسان نیستند ، اما هر میدان نفتی می تواند فرصت های زیادی را در جهت فراهم شدن رشد میکروارگانیسم ها ایجاد کند و طیف گسترده ای از محیط های آبی که باکتری ها می توانند تکثیر شوند.

به طور کلی ، با این وجود ، عمده عملیات میادین نفتی تمایل به ارائه محیط های بی هوازی دارند که باعث تکثیر باکتری های کاهنده سولفات  می شوند. فعالیت این باکتری ها در عدم وجود بایوساید منجر به تولید سولفید هیدروژن می شود و مشکلاتی از جمله ترشح مخزن ، خوردگی فلز و خطر سلامتی را ایجاد می کند. متداول ترین اقدامی که برای کنترل این باکتری ها استفاده می شود ، استفاده از بایوساید است. رشد کنترل نشده میکروبی مشکلات مختلفی را در هر فاز ایجاد خواهد کرد و بنابراین خواستار یک برنامه کنترل متفاوت و الگوهای استفاده از بایوساید است.

شواهد فزاینده ای وجود دارد که نشان می دهد بخش قابل توجهی از فعالیت های باکتریایی در عملیات میدان های نفتی بدون حضور بایوساید ها در بایوفیلم ها رخ می دهد. بایوفیلم ها بسته به شرایط حاکم در هنگام تشکیل می توانند از نظر ترکیب و ساختار به میزان قابل توجهی متفاوت باشند. کلمه “بایوفیلم” از آنجا که بخش بیولوژیکی (باکتری ها به علاوه بایوپلیمر) ممکن است کمتر از یک درصد وزنی خشک باشد. بایوفیلم های موجود در سیستم های تزریق آب عمدتا از رسوبات غیر آلی (به عنوان مثال سولفیدهای آهن و اکسیدها) تشکیل شده اند ، در صورتیکه در لوله های حمل نفت همچنین حاوی هیدروکربن های آبگریز و شاید ذرات شن و ماسه باشند. بایوفیلم ها می توانند بسیار پیچیده باشند و به بهترین وجه می توانند مجموعه ای از ترکیبات شیمیایی (از مواد مغذی ، غلظت نمک ، غلظت اکسیژن و غیره) را ارائه دهند که در آن کنسرسیوم های مختلف میکروبی پراکنده شده اند. فعالیت های متابولیکی این میکروب ها خود بر چگونگی توسعه و توزیع محیط در بایوفیلم تأثیر می گذارد. همانطور که بعداً مشاهده خواهد شد ، این رسوبات پیچیده یک چالش قابل توجه برای استفاده از بایوساید است. نه تنها بایوساید باید به عمق کامل فیلم نفوذ کند (که ممکن است چندین سانتی متر ضخامت داشته باشد) بلکه باید اطمینان حاصل شود که این بایوساید علیه کل رسوبات زیستی عمل می کند تا از احتمال وجود ارگانیسم هایی که تحت تأثیر قرار نمی گیرند ، جلوگیری کند و بایوساید بتواند میکرو ارگانیسم ها را کشته و یا مهار کند.

از بایوسایدها به طور گسترده ای در سیستم های تزریق آب استفاده می شود. کاربرد و عملکرد بایوساید ها بسته به روش های عملیاتی میدان نفتی متفاوت است. برای جلوگیری از رشد موجودات رسوب آور دریایی ، آب را کلر می زنند. با آب دریا ، کلر معمولاً به صورت الکترولیتی تولید می شود. آب اغلب با کیفیت تعریف شده فیلتر می شود و بسته به اینکه فیلترها در بالادست یا پایین دست برج های هوازذا قرار داشته باشند ، با رشد باکتری های تولید کننده لجن هوازی یا بی هوازی ، خطر ترسیب وجود دارد. فیلترهایی که در بالادست برج ها قرار می گیرند معمولاً توسط کلر مورد استفاده در سیستم های آب دریا محافظت می شوند اما در صورت استفاده از آب شیرین بدون کلر برای اهداف تزریق ، ممکن است یک نقطه تزریق اضافی بایوساید در بالادست مورد نیاز باشد.

بایوساید

بایوساید ایزوتیازولین Isothiazolinone Biocide


گالن 60 کیلویی
فروش بایوساید مورد نیاز صنایع مختلف، جهت کسب اطلاعات بیشتر با دکتر کمیکال تماس بگیرید.

برخی از اشاره های مختصر در مورد استفاده معمول از بایوساید و مشکلات احتمالی و محدودیت هایی که می تواند ایجاد کند ، در مقالات دکتر کمیکال انجام شده است. تأمین مواد بایوساید برای عملیات میدان نفتی معمولاً توسط شرکتهای متخصص تصفیه آب (موسوم به شرکت های خدماتی) انجام می شود که غالباً یک سرویس فنی کامل (شامل تشخیص و تصفیه) را ارائه می دهند که تمام جنبه های کیفیت آب و نفت را پوشش می دهد. شرکت های خدماتی بندرت مواد بایوساید خود را تولید می کنند و اساساً فرمولاتور هستند. اگرچه موارد استثنایی وجود دارد (معمولاً شرکتهای بزرگتر) میکروبیولوژیست هایی که کاملاً آموزش دیده اند ، به ندرت مستقیماً در خدمات ارائه شده بایوساید ها نقش دارند. این شرکت ها انواع مختلفی از محصولات بایوساید را دردسترس خود دارند که از این طریق کنترل باکتریایی خاص را توسط بایوساید ها توصیه می کنند – احتمالاً پس از انجام آزمایش اولیه کارایی بایوساید در سطح آزمایشگاهی و پایلوت، یک بایوساید یا دو بایوساید را به عنوان ترکیب عملیاتی انتخاب می کنند . انواع توصیه های احتمالی برای کاربرد بایوساید به قدری زیاد است که ذکر دقیق همه آنها کار ناامیدکننده ای خواهد بود. روش هایی که برای کنترل باکتریایی توسط بایوساید ها در میدان نفتی و آزمایش عملکرد بایوسایدها استفاده می شود ، مسائل زیست محیطی که به طور فزاینده ای بر استفاده از بایوسایدها تأثیر می گذارند ، و در آخر ارزیابی نقش احتمالی بایوسایدها در آینده در عملیات میادین نفتی از مواردی است که در هنگام استفاده از بایوساید باید به آن ها توجه کرد.

بایوساید گلوتارآلدئید احتمالاً پرکاربردترین بایوساید در عملیات میادین نفتی ، به ویژه در سیستم های تزریق آب دریا است ، البته این بایوساید با اکسیژن زدا ها ناسازکاری دارد. استفاده غالب از این بایوساید ، به ویژه در سیستم های آب دریا ، به دلیل ویژگی های ترکیبی آن از عملکرد نسبتاً خوب ، مقبولیت محیطی و سهولت خنثی سازی برخوردار است. بایوساید گلوتارآلدهید همچنین در حفاری ، تکمیل و سیالات حفاری استفاده شده است. عیب بایوساید گلوتارآلدهید تمایل به غیرفعال شدن آن توسط مواد آلی است. گلوتارآلدئید با واکنش با بی سولفیت آمونیوم به راحتی خنثی می شود. از آنجا  آمونیوم بی سولفیت پرکاربردترین ماده اکسیژن زداست ، استفاده از بایوساید گلوتارآلدئید در سیستم های تزریق آب پس از انجام عمل اکسیژن زدایی معمولاً انجام می شود تا از بروز مشکلات سازگاری جلوگیری شود. بایوساید فرمالدئید نیز مورد استفاده قرار می گیرد اما در مقایسه با بایوساید گلوتارآلدئید به میزان کمتری استفاده می شود و معمولاً همراه با بایوساید گلوتارآلدئید و سورفاکتانت ها فرموله می شود و در درجه اول در خطوط نفت خام استفاده می شود. بایوساید فرمالدئید همچنین ماده نگهدارنده انتخابی در پلیمرهای زیستی است که برای EOR استفاده می شود. همه آلدهیدها همچنین به عنوان سولفور زدا عمل خواهند کرد.

در عملیات میادین نفتی از دو محصول ایزوتیازولین استفاده می شود. مورد اول 1،2-بنزو ایزوتیازولین است ، در حالیکه مورد دوم مخلوطی از 5- کلرو-2-متیل-4-ایزوتیزولین-3-یک و 2-متیل-4-ایزوتیزولین-3-یک است. آنها با برخی از بازدارنده های خوردگی سازگار نیستند و با سولفیدها واکنش نشان می دهند. استفاده از این بایوساید ها تا حد زیادی به لجن های حفاری و برخی از جاری شدن سیلاب محدود شده است. از آنجا که بی سولفیت به عنوان خنثی کننده ایزوتیازولین ها توصیه می شود ، بنابراین ، مانند آلدئیدها ، باید مراقبت شود تا از ناسازگاری با اکسیژن زدا های استفاده شده در آب جلوگیری شود.

بایوساید های آمونیوم چهارتایی ، دیامین ها و نمک های آمین استات

این بایوساید ها با هم دسته بندی شده اند زیرا همه آنها تحت عنوان مواد شوینده قرار می گیرند. این ترکیبات سالهاست که به عنوان سموم شیمیایی و بازدارنده های خوردگی در صنعت نفت از کاربرد گسترده ای برخوردار هستند. بایوسایدها در درجه اول در آزمایش هیدرواستاتیک ، طغیان آب و در خطوط لوله نفت خام استفاده می شوند. فعالیت این بایوساید ها با افزایش شوری تأثیر منفی می گذارد و استفاده از آنها در سیستم های آب دریا محدود به فرمولاسیون حاوی سایر مولکول های فعال مانند آلدئیدها می شود. هیچ مشکلی برای سازگاری با اکسیژن زداها وجود ندارد اما همانطور که قبلاً مشخص شده ، خاصیت کف آن می تواند منجر به مشکلات بعدی در هنگام پاک سازی شود.

بایوساید ایزوتیازولین

بایوساید ایزوتیازولین و ترکیبات شامل ایزوتیازولین در چند سال اخیر به عنوان بایوساید های موثر در صنعت شناخته شده و استفاده می شوند. ایزوتیازولین ها در مواد آرایشی و به عنوان مواد افزودنی شیمیایی برای مصارف صنعتی به عنوان بایوساید استفاده می شود. ایزوتیازولین ها علیرغم اثربخشی آنها به عنوان بایوساید ، حساس کننده های قوی هستند و باعث تحریکات پوستی و آلرژی می شوند. با توجه به ارتباط و اهمیت بایوسایدهای ایزوتیازولین ، در بررسی حاضر دانش پیشرفته در مورد سنتز ، اجزای بایوساید ، سمیت (از جمله روابط ساختار فعالیت – سمیت) و طرح (پایداری) شیمیایی توصیف می شود. با توجه به شیوع و تأثیر فزاینده ایزوتیازولین ها در سلامت مصرف کننده ، روش های تحلیلی برای شناسایی و تعیین این نوع از بایوسایدها نیز مهم است. بایوساید ایزوتیازولین و مشتقات آن از آنجا که دارای خواص بیولوژیکی مفیدی مانند فعالیت های ضد میکروبی ، ضد باکتری ، ضد قارچ ، ضد ویروس هستند، در زمینه های مختلف کاربردهایی پیدا کرده اند.

اثرات بیولوژیکی قابل توجه مشاهده شده برای ترکیبات حاوی ایزوتیازولین ، علاقه زیادی به این بایوساید برای کشف و توسعه برنامه های دارویی ایجاد کرده است ، که منجر به افزایش مداوم تعداد برنامه های ثبت اختراع مرتبط و همچنین معرفی موفقیت آمیز مشتقات مبتنی بر ایزوتیازولین شده است. در میان کاربردهای ایزوتیازولین ، بیشترین کاربرد برای کاربردهای صنعتی و واسطه های واکنشی ، برای سنتز مواد آلی مختلف از جمله داروسازی و مواد شیمیایی ، مواردی است که بر اساس ایزوتیازولین (ایزوتیازولینون) ساخته شده اند. ایزوتیازولین ها به دلیل خاصیت ضد قارچی و ضد باکتریایی قابل توجه خود شناخته شده اند. ایزوتیازولین به عنوان بایوساید در انواع برنامه های تصفیه آب صنعتی برای کنترل رشد میکروبی و سوخت گیری زیستی بسیار استفاده می شود. ایزوتیازولین ها همچنین به عنوان مواد نگهدارنده برای جلوگیری از رشد قارچ در طیف وسیعی از کالاهای تولید شده ، مانند رنگ های امولسیونی ، لاک های چوب و چرم طبیعی و مصنوعی توصیه شده اند. ایزوتیازولین هایی که معمولاً در کاربردهای تجاری ، به تنهایی یا به صورت ترکیبی یافت می شوند ، متیل ایزوتیازولین ، متیل کلرو ایزوتیازولین ، متیل کلرو ایزوتیازولین ، بنزو ایزوتیازولین ، اکتیل ایزوتیازولین و دی کلرو اکتیل ایزوتیازولین ، متیل ایزوتیازولین معمولاً تصفیه فاضلاب ها  ، در رنگ ها ، مواد شوینده به عنوان ماده موثره بایوساید تجاری استفاده می شود.

همانطور که قبلاً ذکر شد ، مشتقات ایزوتیازولین متیل ایزوتیازولین (MI) ، متیل کلرو ایزوتیازولین (MCI) بایوساید های نیرومندی هستند که به عنوان نگهدارنده در طیف وسیعی از محصولات زندگی روزمره مانند شوینده ها ، رنگ ها و محصولات آرایشی استفاده می شوند. بایوساید های ایزوتیازولین توانایی نفوذ در غشای سلول باکتریایی و دیواره سلولی قارچ ها را دارند. بایوساید های ایزوتیازولین می توانند باعث مرگ سلولی شوند. در تحقیقات به این نتیجه رسیده اند که ایزوتیازولین ها قادرند به راحتی با ترکیبات حاوی تیول مانند گلوتاتیون و سیستئین واکنش نشان دهند و مشتقات دی سولفید را تشکیل دهند و مجموعه ای از واکنش ها را مختل کنند که عملکردهای اصلی سلول را مختل می کنند. بایوساید ایزوتیازولین باعث مهار رشد سلولی میکروارگانیسم ها در چند دقیقه و مرگ سلولی در چند ساعت می شود.

فعالیت ضد باکتری و ضد قارچی ایزوتیازولین ها در بسیاری از صنایع بسیار ارزشمند است. بنابراین ، در طول سال ها ، گزارش های مختلفی تهیه شده است که فعالیت بایوسایدی آنها را در برابر طیف گسترده ای از آلاینده های بیولوژیکی صنعتی نشان می دهد. مخلوط بایوساید های متیل ایزوتیازولین و متیل کلرو ایزوتیازولین می تواند مانع از تشکیل بایو فیلم زیستی شود.

بیشترین غلظت مجاز ایزوتیازولین
بیشترین غلظت مجاز ایزوتیازولینمحصولات تجاری
کمتر از 15 ppmآرایشی و بهداشتی
کمتر از 15 ppmرنگ، چسب ها، مواد افزودنی
بیشتر از 5000 ppmبایوسایدهای صنعتی

اگرچه کاربرد ایزوتیازولین ها متنوع است ، اما در زمینه پایداری و تخریب این بایوساید ها مطالعات کمی در دسترس است. به طور کلی ، بایوسایدهای ایزوتیازولین دارای نوسانات بالایی هستند و به شرایط حرارتی و pH حساس هستند. داده های متون نشان می دهد که پایداری ایزوتیازولین ها در سیستم های آبی تحت شرایط محیطی ، از نوکلئوفیل ها ، مانند فلزات ، آمین ها ، تیول ها و سولفیدها است تحت تأثیر قرار می گیرد. هنگامی که این تعامل رخ می دهد ، حلقه هتروسایکلیک پنج عضوی باز می شود و تخریب رخ می دهد.

بایوساید های ایزوتیازولین مواد نگهدارنده مصنوعی هستند که برای دهه ها در طیف وسیعی از محصولات مانند شوینده های خانگی ، رنگ ها و چسب های پایه آب ، سموم شیمیایی صنعتی و مواد آرایشی استفاده شده اند. امروزه ، ایزوتیازولین ها ، به میزان کم و بیش ، خطرات بالقوه مهم سلامتی را نشان می دهند ، هم برای مصرف کنندگان و هم برای کارگران صنایع مختلف. در اتحادیه اروپا اقدامات محدود کردن استفاده از برخی از مشتقات ایزوتیازولین در محصولات مصرفی آغاز شده و معیارهای سختگیرانه تری برای برچسب گذاری و هشدار در محصولات شیمیایی تصویب شده است. تلاش های اساسی برای توسعه روش های کارآمد برای تهیه ایزوتیازولین انجام شده است. بنابراین ، به منظور به حداکثر رساندن محصول بایوساید ایزوتیازولین مورد نظر و به حداقل رساندن محصولات جانبی که از نظر محیطی و زیست محیطی مضر هستند ، توسعه روش های مصنوعی آسان ، کارآمد و سبز برای تهیه ایزوتیازولین ها از ارزش اصلی برخوردار است.

یکی از پارامترهای اصلی در استفاده از بایوسایدها پایداری آنها است. مطالعات شیمیایی و قابلیت پایداری برای اطمینان از کیفیت ، اثربخشی و ایمنی بایوساید ها در هنگام ساخت ، ذخیره سازی و استفاده و درک سرنوشت بایوساید ، بخشی جدایی ناپذیر از فرآیند تولید بایوساید است. اطلاعات نظری در رابطه با ایزوتیازولین ها کم است بنابراین ، باید مطالعات بیشتری برای ارزیابی و درک حساسیت ایزوتیازولین ها به فرآیندهای مختلف تبدیل و تخریب شیمیایی و بیولوژیکی انجام شود. اهمیت حداقل مقدار بایوساید مناسب برای حفظ کیفیت میکروبیولوژیک طولانی مدت و همچنین هزینه بالای بایوسایدها ، کمی سازی دقیق بایوساید را در محصول نهایی ضروری می کند.

بایوساید های محلول در آب مستعد شستشوی بیش از حد هستند و بنابراین برای محافظت موفقیت آمیز از محصولات ، غلظت زیاد لازم است. مطالعات نشان می دهند که می توان راه حلی برای دستیابی به محافظت طولانی مدت از حمله میکروبیولوژیکی ، افزایش طول عمر بایوسایدها در ماتریس های مختلف با محافظت از آنها در برابر شستشو و رهایش آهسته پیدا کرد. به این ترتیب ، کپسوله سازی بایوساید می تواند یک گزینه دوستدار محیط زیست باشد ، زیرا از ترکیب غلظت های اولیه زیاد بایوساید برای اطمینان از حفظ طولانی مدت جلوگیری می شود. این روش باعث می شود که بتوانید یک رهش دائمی داشته باشید ، حتی در شرایط دما و pH که تجزیه و هیدرولیز ایزوتیازولین ها اتفاق می افتد ، فعالیت بایوسایدی آن حفظ شود. انتشار کنترل شده ایزوتیازولین ها می تواند خطرات زیست محیطی و انسانی را کاهش داده و کیفیت محصولات را بهبود بخشد. حامل می تواند به عنوان یک مانع رهگیری در برابر انتشار بایوساید عمل کند ، انتشار کنترل شده در داخل ماتریس پوشش را امکان پذیر می کند و همزمان می توان از  این طریق از بایوسایدهای ناپایدار و مستعد تخریب از محیط آنها محافظت کرد.

مقالات مرتبط