Procedura sperimentale per studi di laboratorio di In Situ di masterizzazione: infiammabilità ed efficienza di combustione del petrolio greggio

Sommario

Qui, presentiamo un protocollo per studiare simultaneamente l'infiammabilità e la efficienza combustiva di greggio fresco e stagionato in condizioni che simulano in situ operazioni sul mare di masterizzazione.

Abstract

Viene presentato un nuovo metodo per lo studio simultaneo di infiammabilità ed efficienza combustiva di fresco e stagionato greggio attraverso due installazioni di laboratorio sperimentale. Gli esperimenti sono facilmente ripetibili rispetto agli esperimenti su scala operativa (piscina diametro ≥ 2 m), mentre ancora con abbastanza realistico in situ masterizzazione condizioni di greggio sull'acqua. Condizioni sperimentali includono un sub-livello di acqua fluente che raffredda la chiazza di petrolio e un flusso di calore esterno (fino a 50 kW/m²) che simula il feedback di calore superiore alla superficie del combustibile in scala operativa greggio piscina incendi. Queste condizioni consentono uno studio di laboratorio controllate dell'efficienza combustiva di incendi di piscina di petrolio greggio che sono equivalenti a esperimenti su scala operativa. Il metodo fornisce anche dati quantitativi sui requisiti per bruciare oli greggi in termini di potenza termica critico, tempo di ritardo di accensione in funzione della potenza termica incidente, la temperatura in superficie dopo l'accensione e l'inerzia termica. Questo tipo di dati può essere utilizzato per determinare la forza necessaria e la durata di una sorgente di accensione per accendere un certo tipo di petrolio greggio fresco o stagionato. Il limite principale del metodo è che l'effetto di raffreddamento dell'acqua che scorre è sub-strato il petrolio brucia come una funzione del flusso di calore esterno completamente non è stata quantificata. Risultati sperimentali hanno mostrato chiaramente che il sub-livello di acqua fluente migliorare questa configurazione è come rappresentativi delle condizioni di combustione in situ , ma in che misura questa rappresentazione accurata è attualmente incerto. Il metodo presenta tuttavia il più realistico in situ masterizzazione condizioni di laboratorio attualmente disponibili per studiare simultaneamente l'infiammabilità e la masterizzazione efficienza del greggio sull'acqua.

Introduzione

In situ burning del greggio versato sull'acqua è un metodo di risposta di fuoriuscita di olio marino che rimuove i residui di olio dalla superficie dell'acqua bruciarlo e convertirlo alla fuliggine e prodotti gassosi della combustione. Questo metodo di risposta è stato applicato con successo durante la Exxon Valdez¹ e sversamenti di petrolio Deepwater Horizon² e viene regolarmente citato come un potenziale metodo di risposta di fuoriuscita di olio per l'Artico^{3,4,5 ,6}. Due dei paramet....

Protocollo

Questo protocollo si avvale di due differenti configurazioni sperimentali utilizzati nei passaggi 4-8, come mostrato nella schema accompagna. La prima configurazione è il petrolio greggio infiammabilità apparato (COFA) (Figura 1 e Figura 4), che è un 1.0 × 1.0 × 0,50 m³ bacino di acqua in metallo progettato per condurre su piccola scala in situ masterizzazione di esperimenti di petrolio greggio, come dimostrato per esempio a Van Gelderen, Brogaard, et al. ²² la seconda installazione è un cono riscaldatore²³ con un dispositivo....

Risultati

La figura 5 Mostra la curva di evaporazione di un petrolio greggio leggero che era evaporato di più giorni ad una perdita del 30% in peso utilizzando il metodo descritto nel passaggio 2. La figura mostra chiaramente che dopo il primo giorno (ore 19) degli agenti atmosferici per evaporazione, il tasso di evaporazione è ridotta significativamente, che permette per pause, come indicato nel protocollo.

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Discussione

I due metodi di agenti atmosferici discussi in questa carta sono un'approssimazione relativamente semplice dei processi atmosferici che un olio versato sull'acqua è sottoposto a¹⁷. Altri metodi più sofisticati agli agenti atmosferici è utilizzabile anche per fornire campioni di petrolio greggio esposto all'aria, come il flume circolo descritto da Brandvik e Faksness³⁵. Il vantaggio dei metodi presentati è che richiedono un'attrezzatura semplice e può essere facilmente effet.......

Materiali

Elenco dei materiali utilizzati in questo articolo

Nome	Azienda	Numero di catalogo	Commenti
DUC Crude Oil	Maersk	N/A Petrolio	greggio leggero con r = 0,853 g/ml e h = 6,750 mPa*s.
Grane Crude Oil	Statoil	N/A	Petrolio greggio pesante con r = 0,925 g/ml e h = 133,6 mPa*s.
SVM 3000 Stabinger Viscosimetro	Anton Paar	C18IP007EN-P	Misuratore di viscosità e densità per il petrolio greggio fresco e stagionato.
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	Tavola vibrante rotante per emulsionare miscele di acqua e olio.
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	Propeller (flusso di 500-4000 L/h) utilizzato nella configurazione COFA per generare corrente.
Aquabee UP 3000	Aquabee	UP 3000	Pompa per acquari per il raffreddamento del flussometro di calore.
Bilancia elettronica di precisione Adventurer	OHAUS	AX5205	Bilancia di carico utilizzata per pesare l'olio per gli esperimenti COFA e nel supporto del campione del cono su misura per la configurazione del cono.
3M Oil Sorbent Pads	VWR	MMMAHP156	Cuscinetti di assorbimento idrofobici utilizzati per raccogliere i residui di olio per determinare l'efficienza di combustione dell'incendio.
Tecnologia di prova antincendio del	calorimetro a perdita di massa	B11325-650-1-1608	Per l'analisi del petrolio greggio è stato utilizzato un supporto circolare su misura anziché il supporto quadrato standard per il campione. Include un flussometro di calore con un intervallo fino a 100 kW/m2.
34972A Unità di commutazione per acquisizione dati / registratore di dati	RS Components Ltd.	702-7958	Prodotto da Keysight Technologies. Gestito dal software Keysight benchLink data logger 3 e dotato di un multiplexer a 20 canali.
Keysight Technologies 34901A Multiplexer a 20 canali	RS Components Ltd.	702-7939	Prodotto da Keysight Technologies.
Valvola a soffietto	Swagelok	SS-1GS6MM	Valvola a ginocchiera per aprire/chiudere l'ingresso e l'uscita dell'acqua del portacampione del cono su misura per la configurazione del cono.
Pompa peristaltica Kronos 50	SEKO	KRFM0210M6000	Pompa peristaltica utilizzata per raffreddare il portacampione a cono su misura per la configurazione del cono.
Circolatore refrigerato ARCTIC A28	ThermoFisher Scientific	152-5281	Serbatoio di raffreddamento ad acqua utilizzato per raffreddare l'acqua di raffreddamento che scorre attraverso il portacampioni a cono su misura per la configurazione del cono. Include un controller per circolatore a immersione SC 100.
Console di strumentazione per l'analisi dei gas con tecnologia	prova antincendio con inserto per condotto (FTT)	B11328-650-1-1609	Analizzatore di gas per O2, CO2 e CO. Utilizza un'unità di commutazione di acquisizione/data logger 34972A.
Ceramica & Tecnologia di prova antincendio dell'elettrodo da 2,5 mm in acciaio inossidabile	(FTT)	M015-4	Accenditore a scintilla dal calorimetro a perdita di massa. Utilizzato nella configurazione COFA per misurare la temperatura superficiale al momento dell'accensione.
Modulo emettitore a infrarossi M110/348	Heraeus	80046199	Riscaldatori a infrarossi originali su cui si è basato il nuovo design con un supporto raffreddato ad acqua per gli elementi riscaldanti. Include due emettitori a doppio tubo a onde corte (09751751). Azionato da un regolatore di potenza tipo CB1x25 P.
Controllore di potenza Heratron	di	Heraeus	80055836 tipo CB1x25 P per i riscaldatori a infrarossi.

(FTT) di Regolatore potenza