نقدم هنا، بروتوكولا للدراسة في نفس الوقت بالقابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام الطازجة وتعرضت للتجوية تحت ظروف تحاكي في الموقع حرق عمليات في البحر.
مقالة منهجية
نقدم هنا، بروتوكولا للدراسة في نفس الوقت بالقابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام الطازجة وتعرضت للتجوية تحت ظروف تحاكي في الموقع حرق عمليات في البحر.
ويقدم أسلوب جديد لدراسة متزامنة القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام الطازجة ونجا من خلال اثنين من الأجهزة المختبرية التجريبية. هذه التجارب قابلة للتكرار بسهولة مقارنة بتجارب على المستوى التشغيلي (تجمع القطر إيه تو m)، بينما لا تزال تتميز بواقعية تماما في الموقع حرق الظروف للنفط الخام في المياه. وتشمل الظروف التجريبية طبقة فرعية مياه المتدفقة يبرد البقعة النفطية وتدفق حرارة خارجية (تصل إلى 50 كيلو واط/م2) يحاكي أعلى ردود فعل الحرارة على سطح الوقود في حرائق تجمع النفط الخام حجم العمليات. تمكين هذه الظروف مختبرية التي تسيطر عليها دراسة كفاءة حرق النفط الخام تجمع الحرائق التي مماثلة لتجارب على المستوى التشغيلي. كما يوفر الطريقة البيانات الكمية عن الاحتياجات ليشعل الزيوت الخام من حيث تدفق الحرارة الحرجة، والوقت تأخير الاشتعال كدالة للتمويه الحادث الحرارة ودرجة الحرارة السطحية على الاشتعال والقصور الحراري. يمكن استخدام هذا النوع من البيانات لتحديد القوة المطلوبة والمدة من مصدر الإشعال إشعال نوع معين من النفط الخام الطازجة أو التعرية. تحديد الأسلوب الرئيسي هو أن تأثير تبريد المياه المتدفقة الطبقة الفرعية في حرق النفط الخام كما لم تحدد دالة لتدفق الحرارة الخارجية تماما. النتائج التجريبية تبين بوضوح أن تتدفق مياه الطبقة الفرعية تحسين مدى تمثيل هذا الإعداد ظروف الحرق في الموقع ، ولكن إلى أي مدى هذا التمثيل دقيق غير مؤكد حاليا. الأسلوب مع ذلك يتميز الأكثر واقعية في الموقع حرق الظروف المختبرية المتاحة حاليا للدراسة في نفس الوقت القابلية للاشتعال وحرق كفاءة نفط الخام في المياه.
حرق النفط المسكوب في المياه في الموقع هو أسلوب استجابة انسكاب نفط البحرية إزالة النفط المسكوب من سطح الماء بالحرق وتحويله إلى منتجات الاحتراق الغازي والسناج. هذا الأسلوب استجابة طبق بنجاح خلال إكسون فالديز1 والانسكابات النفطية2 الأفق المياه العميقة، وهو مذكور بانتظام كأسلوب استجابة انسكاب نفط محتملة ل القطب الشمالي3،4،5 ،6. البارامترات الرئيسية التي تحدد سواء في الموقع حرق النفط ستكون ناجحة كأسلوب استجابة انسكاب هما القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط. المعلمة الأولى، القابلية للاشتعال، توضح مدى سهولة يمكن إشعالها وقود ويمكن أن يؤدي للهب المنتشرة على سطح الوقود يسفر عن حريق نمواً كاملا. المعلمة الثانية، حرق الكفاءة، وتعرب عن كمية النفط (في wt %) فعالية تمت إزالته من على سطح الماء بسبب الحريق. وهكذا أنها ذات صلة بفهم القابلية للاشتعال وكفاءة حرق المتوقعة من الزيوت الخام المختلفة تحت في الموقع حرق الظروف.
بقع اشتعال النفط في المياه في الموقع حرق أغراض يتم تناولها عادة كمشكلة عملية، مع المناقشات النوعية في الإشعال نظم5،7،،من89. النهج العملي للاشتعال من انسكاب النفط كمشكلة ثنائية، ووضع العلامات والزيوت "إيجنيتابل" أو "لا إيجنيتابل" (مثل براندفيك، بري-راسموسين, et al. 10) غير أن ذلك غير صحيح من وجهة نظر أساسية. ومن الناحية النظرية، يمكن أن أشعلت أي الوقود نظراً لمصدر إشعال مناسبة. ولذلك ذات الصلة لتحديد متطلبات الإشعال لمجموعة واسعة من أنواع مختلفة من النفط الخام فهم أفضل لخصائص النفط الخام التي سوف تسميته ك "لا إيجنيتابل". ولهذا الغرض، يمكن استخدام الأسلوب المتقدمة لدراسة وقت تأخير اشتعال النفط كدالة لتدفق الحرارة الحادثة، تدفق النفط والقصور الحراري، أي مدى صعوبة تسخين الزيت الحرارة الحرجة.
في دراسة سابقة، ونحن افترض أن المعلمة الرئيسي الذي يحكم كفاءة حرق هو ردود فعل الحرارة على سطح الوقود11، ودالة لقطر تجمع. يشرح النظرية التبعية حجم تجمع الظاهر من كفاءة حرق استناداً إلى الدراسات المختبرية للإبلاغ عن انخفاض حرق الكفاءة (32-80 ٪)8،12،13 ودراسات واسعة النطاق (تجمع القطر إيه تو m) الإبلاغ عالية حرق الكفاءة (90-99%)14،،من1516. الطريقة التي تناقش هذه الوثيقة صممت لاختبار النظرية المقترحة. بإخضاع التجارب المختبرية صغيرة الحجم لتدفق ثابت من حرارة خارجية، يمكن محاكاة ردود فعل الحرارة أعلى لحرائق بركة واسعة النطاق تحت الظروف المختبرية التي تسيطر عليها. على هذا النحو، يسمح الأسلوب المتقدمة دراسة كفاءة حرق فعلياً كدالة للقطر باختلاف تدفق الحرارة الخارجية.
وبالإضافة إلى التمويه حرارة خارجية لمحاكاة أكبر حجم في الموقع حرق العمليات، ميزة الأجهزة التجريبية التبريد من بقعة النفط بتدفق المياه الباردة، ومحاكاة تأثير التبريد البحار الحالية. أسلوب بحث علاوة على ذلك متوافقة مع الزيوت الخام الطازجة وتعرضت للتجوية على حد سواء. ويصف التجوية النفط الخام العملية الفيزيائية والكيميائية التي تؤثر على نفط الخام بمجرد أنه هو تسرب في المياه، مثل الخسائر في مكوناته متقلبة وخلط مع الماء على شكل مستحلبات المياه في النفط (مثل AMAP17). التبخر واستحلاب وهما عمليات التجوية الرئيسية التي تؤثر القابلية للاشتعال من الزيوت الخام18 والبروتوكولات لمحاكاة عمليات التجوية هذه ولذلك ترد في أسلوب بحث.
وهنا، نقدم أسلوب مختبر رواية التي تحدد القابلية للاشتعال وكفاءة حرق النفط الخام تحت ظروف تحاكي في الموقع حرق عمليات في البحر. الدراسات السابقة المتعلقة بالقابلية للاشتعال وكفاءة حرق الزيوت الخام ظهرت أساليب مختلفة وقابلة للمقارنة. ودرس القابلية لاشتعال الزيوت الخام الطازجة والتعرية كدالة للتمويه الحرارة الخارجية في المياه19 وتحت درجات حرارة القطب الشمالي20. حرق كفاءة الدراسات عادة ما تركز على أنواع مختلفة من جديد ونجا من الزيوت الخام والظروف البيئية في جدول ثابت (مثلاً بري راسموسين, et al. 8بيخ، سفيوم، وآخرون. 21)-هو دراسة أجريت مؤخرا على حرق الزيوت الخام الوارد من الرعاة الكيميائية، إلى معرفة المؤلفين، الأولى لدراسة كفاءة حرق للصغيرة، المتوسطة، وتجارب واسعة النطاق تحت ظروف مماثلة13. تجارب واسعة النطاق، ومع ذلك، لا تتوفر دراسات بارامتريه نظراً لكمية كبيرة من الوقت والموارد اللازمة لإجراء مثل هذه التجارب. والميزة الرئيسية لطريقة عرض على الدراسات المذكورة آنفا أنه يتيح في نفس الوقت دراسة كلا الاشتعال وحرق كفاءة نفط الخام تحت ظروف شبه واقعية. وكان الجمع بين دراسة هذين المعيارين للزيوت الخام كدالة لكل من أنواع مختلفة من النفط والقطر (محاكاة) تجمع من خلال تجارب قابلة للتكرار بسهولة سابقا غير مجد من الناحية العملية.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
هذا البروتوكول يجعل استخدام اثنين من الأجهزة التجريبية المختلفة المستخدمة في الخطوات 4-8، كما هو موضح في الرسومات المصاحبة لها. الإعداد الأولى هو "النفط الخام" القابلية للاشتعال جهاز (الجمعية) (الشكل 1 و الشكل 4)، وهو 1.0 × 1.0 × 0.50 م حوض مياه معدنية3 مصممة للقيام بحرق صغيرة الحجم في الموقع من تجارب النفط الخام، كما هو مبين على سبيل المثال في Van جيلديرين، بروجارد، وآخرون. 22 الإعداد الثاني هو سخان مخروط23 مع مشعل شرارة أن ملامح حامل عينة مصنوعة خصيصا وهو محلل غاز أن التدابير س2،2من أول أكسيد الكربون، وتركيزات أول أكسيد الكربون في العادم القناة24 (الشكل 2 و الشكل 3). المواصفات الفنية لهذه الأجهزة موصوفة في مزيد من التفاصيل في "الوثيقة التكميلية"، التي تتضمن أيضا صوراً للأجهزة. ما لم يحدد خلاف ذلك، يتم قياس قياسات البيانات (مثل درجات الحرارة، وتدفقات الحرارة أو تركيزات غاز) رقمياً عن طريق مسجل معدد والبيانات. ويجري تشغيل مسجلات البيانات مع برنامج اقتناء بيانات رقمية. في البروتوكول، تشمل عبارة "بدء تشغيل مسجل بيانات" جميع الإجراءات وفقا لتعليمات البرنامج، كما هو منصوص عليه من الشركة المصنعة، التي تكون مطلوبة لبدء الحصول على البيانات.
1-العامة معالجة النفط الخام
2-التبخر التجوية من النفط الخام قبل محتدما الهواء المضغوط عن طريق النفط
ملاحظة: هذه الخطوة على أساس ستيفر وماكاي25 وبايست، بوتر، وآخرون. 26
3-استحلاب نفط الخام باستخدام روتاري الهز الجدول
ملاحظة: تم تعديل هذا الجزء من البروتوكول من Daling، م.، وآخرون. 27
4-الإشارة في الموقع حرق تجارب في الجمعية (الشكل 1) لمعايرة مياه التبريد في الإعداد مخروط
(1)5-معايرة من مياه التبريد للإعداد مخروط (الشكل 2 و الشكل 3).
6-معايرة سخان مخروط (الشكل 2-3).
7-القابلية للاشتعال تجارب من النفط الخام في إعداد مخروط (الشكل 2-3)
8-سطح الحرارة بناء على تجارب الإشعال من النفط الخام في إعداد الجمعية (الشكل 4).
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
ويبين الشكل 5 منحنى التبخر من النفط الخام الخفيف الذي قد تبخرت على مدى عدة أيام إلى خسارة 30% بالوزن باستخدام الطريقة الموضحة في الخطوة 2. الرقم الذي يبين بوضوح أن بعد اليوم الأول (ح 19) من التجوية التبخر، معدل التبخر ينخفض إلى حد كبير، مما يسمح لإيقاف مؤقت كما ورد في البروتوكول.
يظهر وقت تأخير الاشتعال كدالة لتدفق الحرارة الحادثة من سخان مخروط (الخطوة 7، الشكل 2
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طريقتين التجوية تناقش في هذه الورقة تقريب بسيطة نسبيا من عمليات التجوية إخضاع من نفط المسكوب في المياه إلى17. يمكن أيضا استخدام أساليب متطورة التجوية الأخرى، أكثر تقديم عينات النفط الخام المجوَّى، مثل المسايل تعميم وصف ب براندفيك وفاكسنيس35. استفادة الأساليب المقدمة هو أنها تتطلب معدات بسيطة، ويمكن أن تجري بسهولة في بيئة معمل. الزيوت الخام المجوَّى الناتجة ثم وظيفية لأغراض القابلية للاشتعال وحرق دراسات الكفاءة في هذا البروتوكول، كما هو موضح في المقطع نتائج الممثل.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
الكتاب ليس لها علاقة بالكشف عن.
المؤلف يود أن يشكر "المجلس الدانمركي" لأبحاث مستقلة لتمويل المشروع (منحة DDF-1335-00282). كوويفوندين تمويل بناء "جهاز اشتعال النفط الخام"، ومحلل الغاز، بما في ذلك إدراج لاصق. توفير النفط شركة ميرسك وستات أويل الزيوت الخام التي تم استخدامها للحصول على النتائج الممثلة. أي من مقدمي مشروع القرار قد شاركت في البروتوكول أو نتائج هذه الورقة. الكتاب أيضا يود أن يشكر أوليسيس روخاس ألفا للمساعدة في تشييد صاحب العينة مخروط معدلة.
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
| الاسم | الشركة | رقم فهرسي | التعليقات |
|---|---|---|---|
| DUC النفط الخام | ميرسك | N / A | النفط الخام الخفيف مع r = 0.853 جم / مل و h = 6.750 mPa * ثانية. |
| الخام جران | Statoil | N / A | النفط الخام الثقيل مع r = 0.925 جم / مل و h = 133.6 ميجا باسكال * ثانية. |
| SVM 3000 Stabinger Viscometer | Anton Paar | C18IP007EN-P | مقياس اللزوجة والكثافة للزيوت الخام الطازجة والمتجددة. |
| Laboshake RO500 | Gerhardt | 11-0002 | طاولة اهتزاز دوارة لاستحلاب مخاليط الماء والزيت. |
| Jebao Wave Maker RW-4 | Jebao | N / A | Propeller (تدفق 500-4000 لتر / ساعة) المستخدمة في إعداد COFA لتوليد تيار. |
| Aquabee UP 3000 Aquabee | UP 3000 | لتبريد مقياس تدفق الحرارة. | |
| إلكتروني دقيق من Adventurer | OHAUS | AX5205 | مقياس تحميل يستخدم لوزن الزيت لتجارب COFA وفي حامل العينة المخروطي المصنوع خصيصا لإعداد المخروط. |
| وسادات امتصاص الزيت 3M | VWR | MMMAHP156 | وسادات امتصاص كارهة للماء تستخدم لجمع بقايا الزيت لتحديد كفاءة حرق الحريق. |
| المسعر لفقدان الكتلة | (FTT) | B11325-650-1-1608 | تم استخدام حامل دائري مخصص لاختبار النفط الخام بدلا من حامل العينة المربع القياسي. يتضمن مقياس تدفق حراري بمدى يصل إلى 100 كيلو واط / م < سوب > 2 < / سوب>. |
| 34972A الحصول على البيانات / وحدة تبديل مسجل البيانات | RS مكونات المحدودة | 702-7958 | من إنتاج Keysight Technologies. يتم تشغيله بواسطة برنامج Keysight benchLink data logger 3 ومجهز بمعدد إرسال 20 قناة. |
| Keysight Technologies 34901A 20 قناة مضاعفة | RS Components Ltd. | 702-7939 | من إنتاج Keysight Technologies. |
| صمام منفاخ مختوم | Swagelok | SS-1GS6MM | صمام تبديل لفتح / إغلاق الماء داخل ومخرج حامل العينة المخروطي المصنوع خصيصا لإعداد المخروط. |
| Kronos 50 مضخة تمعجية | SEKO | KRFM0210M6000 | مضخة تمعجية تستخدم لتبريد حامل العينة المخروطية المصنوع خصيصا لإعداد المخروط. |
| ARCTIC A28 المتداول المبرد | ThermoFisher Scientific | 152-5281 | خزان تبريد المياه يستخدم لتبريد مياه التبريد التي تتدفق عبر حامل العينة المخروطي المصنوع خصيصا لإعداد المخروط. يتضمن وحدة تحكم دائرية غمر SC 100. |
| وحدة التحكم في أجهزة تحليل الغاز مع تقنية اختبار حريق إدراج مجاري | (FTT) | B11328-650-1-1609 | محلل الغاز ل O2< / sub> و CO2< / sub> و CO. يستخدم وحدة تبديل الحصول على البيانات / مسجل البيانات 34972A. |
| السيراميك & الفولاذ المقاوم للصدأ 2.5 مم | تقنية اختبار حريق القطب الكهربائي (FTT) | M015-4 | شرارة من مسعر فقدان الكتلة. تستخدم في إعداد COFA لقياس درجة حرارة السطح عند الاشتعال. |
| باعث الأشعة تحت الحمراء M110 / 348 | Heraeus | 80046199 | سخانات الأشعة تحت الحمراء الأصلية التي استند إليها التصميم الجديد مع حامل مبرد بالماء لعناصر التسخين. يتضمن بواعث أنبوبية مزدوجة قصيرة الموجة (09751751). يتم تشغيلها بواسطة وحدة تحكم طاقة من النوع CB1x25 P. |
| وحدة التحكم في الطاقة Heratron | Heraeus | 80055836 | Type CB1x25 P تحكم الطاقة لسخانات الأشعة تحت الحمراء. |
الوصول مقيد. يرجى تسجيل الدخول أو بدء فترة تجريبية لعرض هذا المحتوى.
طلب إذن لإعادة استخدام النص أو الأشكال في مقالة JoVE هذه
طلب إذن