Procedimiento experimental para estudios de laboratorio de In Situ combustión: inflamabilidad y la eficiencia de quema de petróleo crudo

Resumen

Aquí, presentamos un protocolo para estudiar simultáneamente la inflamabilidad y la eficacia ardiente de crudo fresco y resistido en condiciones que simulan en situ quema las operaciones en el mar.

Resumen

Se presenta un nuevo método para el estudio simultáneo de la inflamabilidad y la eficacia ardiente de crudo fresco y degradado a través de dos configuraciones de laboratorio experimental. Los experimentos son fácilmente repetibles en comparación con experimentos de la escala operativa (piscina diámetro ≥ 2 m), mientras que todavía ofrece bastante realista en situ combustión condiciones de petróleo crudo en el agua. Condiciones experimentales incluyen una sub-capa que fluye del agua que enfría la mancha de aceite y un flujo de calor externo (hasta 50 kW/m²) que simula la mayor regeneración de calor a la superficie del combustible en escala operativa crudo piscina incendios. Estas condiciones permiten un estudio de laboratorio controlados de la eficacia ardiente de incendios de la piscina de crudo que equivalen a los experimentos de la escala operativa. El método también proporciona datos cuantitativos sobre los requisitos de encendido crudos en el flujo de calor crítico, tiempo de retardo de encendido en función de la temperatura de la superficie en ignición y el flujo de calor incidente y la inercia térmica. Este tipo de datos puede utilizarse para determinar la fuerza necesaria y la duración de una fuente de ignición para encender un determinado tipo de petróleo crudo fresco o resistido. La principal limitación del método es que el efecto de enfriamiento del agua que fluye del capa en el petróleo crudo ardiente como una función del flujo de calor externo no se ha cuantificado totalmente. Resultados experimentales mostraron claramente que el subnivel de fluir agua mejorar como representante esta configuración es en situ combustión condiciones, pero hasta qué punto esta representación es exacta es actualmente incierto. El método sin embargo cuenta con la más realista en situ quema en condiciones de laboratorio actualmente disponibles para estudiar simultáneamente la inflamabilidad y combustión eficacia de petróleo crudo en el agua.

Introducción

In situ la quema del crudo derramado en el agua es un método de respuesta de derrames de aceite marino que elimina el aceite derramado de la superficie del agua quema y convirtiéndola a hollín y a productos gaseosos de la combustión. Este método de respuesta fue aplicado con éxito durante el Exxon Valdez¹ y derrames de petróleo de Deepwater Horizon² y regularmente se menciona como un método potencial de respuesta de derrame de aceite para el Ártico^{3,4,5 ,6}. Dos de los parámetros clave....

Protocolo

Este protocolo hace uso de dos diferentes configuraciones experimentales que se utilizan en los pasos 4-8, como se muestra en los esquemas adjuntos. La primera configuración es el petróleo crudo inflamabilidad aparato (COFA) (figura 1 y figura 4), que es un 1.0 × 1.0 × 0,50 m³ cuenca metal diseñada para llevar a cabo a pequeña escala en situ quema de petróleo crudo de experimentos, como se muestra por ejemplo Van Gelderen, Brogaard, et al. ²² la segunda configuración es un cono calentador²³ con un encendedor de chispa que cue....

Resultados

La figura 5 muestra la curva de evaporación de un crudo ligero que se evaporó durante varios días para una pérdida de 30% de peso con el método descrito en el paso 2. La figura muestra claramente que después del primer día (19 h) de envejecimiento por evaporación, la tasa de evaporación se reduce significativamente, que permite pausas como se menciona en el protocolo.

Figura 6

Discusión

Los dos métodos de envejecimiento discutidos en este documento son una aproximación relativamente simple de los procesos de meteorización que un aceite derramado en el agua se somete a¹⁷. Otros, más atmosféricos sofisticados métodos también pueden utilizarse para proporcionar muestras de petróleo crudo degradado, como el canal de circulación descrito por Brandvik y Faksness³⁵. La ventaja de los métodos actuales es que requieren equipos sencillos y pueden realizarse fácilmen.......

Materiales

Lista de materiales utilizados en este artículo

Nombre	Empresa	Número de catálogo	Comentarios
DUC Crude Oil	Maersk	N/A Crudo	ligero con r = 0,853 g/ml y h = 6,750 mPa*s.
Grane Crude Oil	Statoil	N/A	Crudo pesado con r = 0,925 g/ml y h = 133,6 mPa*s.
SVM 3000 Viscosímetro Stabinger	Anton Paar	C18IP007EN-P Medidor de	viscosidad y densidad para los crudos frescos y meteorizados.
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	Mesa vibratoria giratoria para emulsionar mezclas de agua y aceite.
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	Hélice (caudal de 500-4000 L/h) utilizada en la configuración de COFA para generar una corriente.
Aquabee UP 3000	Aquabee	UP 3000	Bomba de acuario para la refrigeración del caudalímetro de calor.
Balanza electrónica de precisión Adventurer OHAUS		AX5205	Báscula de carga utilizada para pesar el aceite para los experimentos COFA y en el portamuestras de cono hecho a medida para la configuración del cono.
Almohadillas absorbentes de aceite 3M	VWR MMMAHP156		Almohadillas de absorción hidrofóbica que se utilizan para recoger residuos de aceite y determinar la eficiencia de combustión del fuego.
calorímetro de pérdida de masa	(FTT)	B11325-650-1-1608	Se utilizó un soporte circular hecho a medida para la prueba de petróleo crudo en lugar del soporte de muestra cuadrado estándar. Incluye un caudalímetro de calor con una potencia de hasta 100 kW/m2.
34972A Unidad de conmutación de adquisición de datos / registrador de datos	RS Components Ltd.	702-7958	Producido por Keysight Technologies. Operado por el software Keysight benchLink data logger 3 y equipado con un multiplexor de 20 canales.
Multiplexor de 20 canales Keysight Technologies 34901A	RS Components Ltd.	702-7939	Producido por Keysight Technologies.
Válvula sellada de fuelle	Swagelok	SS-1GS6MM	Válvula de palanca para abrir/cerrar la entrada y salida de agua del portamuestras de cono hecho a medida para la configuración del cono.
Bomba peristáltica Kronos 50	SEKO KRFM0210M6000		Bomba peristáltica utilizada para enfriar el portamuestras de cono hecho a medida para la configuración del cono.
Circulador refrigerado ARCTIC A28	ThermoFisher Scientific	152-5281 Depósito de	refrigeración por agua utilizado para enfriar el agua de refrigeración que fluye a través del portamuestras de cono hecho a medida para la configuración del cono. Incluye un controlador de circulador de inmersión SC 100.
Consola de instrumentación de análisis de gas con	tecnología de prueba de fuego (FTT)	B11328-650-1-1609	Analizador de gas para O2, CO2 y CO. Utiliza una unidad de conmutación de adquisición de datos / registrador de datos 34972A.
Cerámica & Tecnología de prueba de fuego de electrodos	(FTT)	M015-4	Encendedor de chispa del calorímetro de pérdida de masa. Se utiliza en la configuración COFA para medir la temperatura de la superficie tras la ignición.
Módulo emisor de infrarrojos M110/348	Heraeus	80046199	originales Calentadores de infrarrojos en los que se basó el nuevo diseño con un soporte refrigerado por agua para los elementos calefactores. Incluye dos emisores de doble tubo de onda corta (09751751). Operado por un controlador de potencia tipo CB1x25 P.
Controlador de potencia Heratron	Heraeus	80055836	Tipo CB1x25 P controlador de potencia para los calentadores infrarrojos.