Name: Procedura doświadczalna dla badań laboratoryjnych spalania in situ: palność i efektywność spalania ropy naftowej (Wideo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 34 s
Description: Poznaj metodę badania palności i efektywności spalania ropy naftowej w warunkach laboratoryznych symulujących pożary operacyjnej skali. Protokół umożliwia jednoczesną analizę świeżej i zwietrzałej ropy.

ai_agent_IP

ai_agent

maintenance

instantTrialDurationMinutes

isBiopharma

enableNewMyJoveSectionDesign

educationFeatures

seoMetaApi

ai_copilot_institution_blacklist

ai_chat_institution_blacklist

freeAccessWindow

ssoRoleCapture

scheduledMaintenanceBanner

joveLabsFeatures

disable_autoplay_for_bots

extended_trial_duration

5 minutes

Autorzy chcieliby podziękować Duńskiej Radzie ds. Niezależnych Badań za sfinansowanie projektu (Grant DDF - 1335-00282). COWIfonden sfinansował budowę Aparatury Palności Ropy Naftowej oraz analizatora gazów, w tym wkładu kanałowego. Maersk Oil i Statoil dostarczyły ropę naftową, która została wykorzystana do uzyskania reprezentatywnych wyników. Żaden ze sponsorów nie był zaangażowany w protokół ani w wyniki tego artykułu. Autorzy chcieliby również podziękować Ulisesowi Rojasowi Alvie za pomoc w skonstruowaniu zmodyfikowanego uchwytu na próbki stożka.

<ol><li>Allen, A. A. Contained Controlled Burning of Spilled Oil During the Exxon Valdez Oil Spill. Proceedings of the Thirteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar. 305-313 Environment Canada, , 305-313 (1990).</li>
<li>Allen, A. A., Jaeger, D., Mabile, N. J., Costanzo, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Use+of+Controlled+Burning+During+the+Gulf+of+Mexico+Deepwater+Horizon+MC-252+Oil+Spill+Response%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">The Use of Controlled Burning During the Gulf of Mexico Deepwater Horizon MC-252 Oil Spill Response.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. 2011 (1), 1-13 (2011).</li>
<li>AMAP. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Assessment+2007%3A+Oil+and+Gas+Activities+in+the+Arctic+-+Effects+and+Potential+Effects%22">Assessment 2007: Oil and Gas Activities in the Arctic - Effects and Potential Effects</a>. 1, AMAP. , Oslo, Norway. 423(2010).</li>
<li>Nuka, Research Planning Group, LLC. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Oil+Spill+Prevention+and+Response+in+the+U.S.+Arctic+Ocean%3A+Unexamined+Risks%2C+Unacceptable+Consequences%22">Oil Spill Prevention and Response in the U.S. Arctic Ocean: Unexamined Risks, Unacceptable Consequences</a>. , The PEW Environment Group. Washington, D.C. 136(2010).</li>
<li>Buist, I. A., et al. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuist%2C+IA+%22In+Situ+Burning+in+Ice-Affected+Waters%3A+State+of+Knowledge+Report+Final+Report+7.1.1%22">In Situ Burning in Ice-Affected Waters: State of Knowledge Report Final Report 7.1.1</a>. , Arctic Response Technology. 293(2013).</li>
<li>EPPR. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Guide+to+Oil+Spill+Response+in+Snow+and+ce+Conditions+in+the+Arctic%22">Guide to Oil Spill Response in Snow and ce Conditions in the Arctic</a>. , Emergency Prevention Preparedness and Response (EPPR). 184(2015).</li>
<li>Opstad, K., Guénette, C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Fire+on+the+Sea+Surface%2C+Ignitability+and+Sustainability+Under+Various+Environmental+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Safety+Science%22%5BJournal%5D)">Fire on the Sea Surface, Ignitability and Sustainability Under Various Environmental Conditions.</a> Fire Safety Science. 6, 741-752 (2000).</li>
<li>Fritt-Rasmussen, J., Brandvik, P. J., Villumsen, A., Stenby, E. H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Comparing+Ignitability+for+In+Situ+Burning+of+Oil+Spills+for+an+Asphaltenic%2C+a+Waxy+and+a+Light+Crude+Oil+as+a+Function+of+Weathering+Conditions+Under+Arctic+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Reg.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Comparing Ignitability for In Situ Burning of Oil Spills for an Asphaltenic, a Waxy and a Light Crude Oil as a Function of Weathering Conditions Under Arctic Conditions.</a> Cold Reg. Sci. Technol. 72, 1-6 (2012).</li>
<li>Guénette, C. C., Thornborough, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((An+Assessment+Of+Two+Off-Shore+Igniter+Concepts%5BTitle%5D)+AND+%22Proceedings+of+the+Twentieth+Arctic+and+Marine+Oil+Spill+Program+%28AMOP%29+Technical+Seminar+%22%5BJournal%5D)">An Assessment Of Two Off-Shore Igniter Concepts.</a> Proceedings of the Twentieth Arctic and Marine Oil Spill Program (AMOP) Technical Seminar . , Environment Canada 795-808 (1997).</li>
<li>Brandvik, P. J., Fritt-Rasmussen, J., Daniloff, R., Leirvik, F., Resby, J. L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBrandvik%2C+PJ+%22Establishing%2C+testing+and+verification+of+a+laboratory+burning+cell+to+measure+ignitability+for+in+situ+burning+of+oil+spills.+Report+No.+20%2C+26%22">Establishing, testing and verification of a laboratory burning cell to measure ignitability for in situ burning of oil spills. Report No. 20, 26</a>. 20, SINTEF Materials and Chemistry. Trondheim. (2010).</li>
<li>Van Gelderen, L., Malmquist, L. M. V., Jomaas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Vaporization+order+and+burning+efficiency+of+crude+oils+during+in+situ+burning+on+water%5BTitle%5D)+AND+%22Fuel%22%5BJournal%5D)">Vaporization order and burning efficiency of crude oils during in situ burning on water.</a> Fuel. 191, 528-537 (2017).</li>
<li>Farmahini Farahani, H., Shi, X., Simeoni, A., Rangwala, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+on+Burning+of+Crude+Oil+in+Ice+Cavities%5BTitle%5D)+AND+%22Proc.+Combust.+Inst%22%5BJournal%5D)">A Study on Burning of Crude Oil in Ice Cavities.</a> Proc. Combust. Inst. 35 (3), 2699-2706 (2015).</li>
<li>Bullock, R. J., Aggarwal, S., Perkins, R. A., Schnabel, W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Scale-up+considerations+for+surface+collecting+agent+assisted+in+situ+burn+crude+oil+spill+response+experiments+in+the+Arctic%3A+Laboratory+to+field-scale+investigations%5BTitle%5D)+AND+%22J.+Environ.+Manage%22%5BJournal%5D)">Scale-up considerations for surface collecting agent assisted in situ burn crude oil spill response experiments in the Arctic: Laboratory to field-scale investigations.</a> J. Environ. Manage. 190, 266-273 (2017).</li>
<li>Fingas, M. F., et al. The Newfoundland Offshore Burn Experiment - NOBE. In Situ Burning Oil Spill Workshop Proceedings, , NIST. 63-70 (1994).</li>
<li>Guénette, C. C., Wighus, R. In situ Burning of Crude Oil and Emulsions in Broken Ice. Proceedings of the Nineteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, , Environment Canada. 895-906 (1996).</li>
<li>Potter, S. Tests of Fire-Resistant Booms in Low Concentrations of Drift Ice - Field experiments May 2009. Report No. 27. 27, SINTEF. Trondheim. 17(2010).</li>
<li>AMAP. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22Assessment+2007%3A+Oil+and+Gas+Activities+in+the+Arctic+-+Effects+and+Potential+Effects%22">Assessment 2007: Oil and Gas Activities in the Arctic - Effects and Potential Effects</a>. 2, AMAP. Oslo, Norway. 277(2010).</li>
<li>Buist, I. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Window-of-Opportunity+for+In+Situ+Burning%5BTitle%5D)+AND+%22Spill+Sci.+Technol.+Bull%22%5BJournal%5D)">Window-of-Opportunity for In Situ Burning.</a> Spill Sci. Technol. Bull. 8 (4), 341-346 (2003).</li>
<li>Wu, N., Kolb, G., Torero, J. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((The+Effect+of+Weathering+on+the+Flammability+of+a+Slick+of+Crude+Oil+on+a+Water+Bed%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">The Effect of Weathering on the Flammability of a Slick of Crude Oil on a Water Bed.</a> Combust. Sci. Technol. 161 (1), 269-308 (2000).</li>
<li>Ranellone, R. T., Tukaew, P., Shi, X., Rangwala, A. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Ignitability+of+crude+oil+and+its+oil-in-water+products+at+arctic+temperature%5BTitle%5D)+AND+%22Mar.+Pollut.+Bull%22%5BJournal%5D)">Ignitability of crude oil and its oil-in-water products at arctic temperature.</a> Mar. Pollut. Bull. 115 (1), 261-265 (2017).</li>
<li>Bech, C. M., Sveum, P., Buist, I. A. The Effect of Wind, Ice and Waves on the In situ Burning of Emulsions and Aged Oils. Proceedings of the Sixteenth Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, , Environment Canada. 735-748 (1993).</li>
<li>Van Gelderen, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Importance+of+the+Slick+Thickness+for+Effective+In+situ+Burning+of+Crude+Oil%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Saf.+J%22%5BJournal%5D)">Importance of the Slick Thickness for Effective In situ Burning of Crude Oil.</a> Fire Saf. J. 78, 1-9 (2015).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ISO+17554%3A2014%28E%29+Reaction+to+fire+tests+%E2%80%93+Mass+loss+measurement%22">ISO 17554:2014(E) Reaction to fire tests – Mass loss measurement</a>. , International Organization for Standardization. Geneva. 28(2014).</li>
<li><a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=%22ISO%2FTR+9705-2%3A2001%28E%29+Reaction-to-fire+tests+%E2%80%93+Full-scale+room+tests+for+surface+products+%E2%80%93+Part+2%3A+Technical+background+and+guidance%0A+%22">ISO/TR 9705-2:2001(E) Reaction-to-fire tests – Full-scale room tests for surface products – Part 2: Technical background and guidance
 </a>. , International Organization for Standardization. Geneva. 39(2001).</li>
<li>Stiver, W., Mackay, D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Evaporation+rate+of+spills+of+hydrocarbons+and+petroleum+mixtures%5BTitle%5D)+AND+%22Environ.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Evaporation rate of spills of hydrocarbons and petroleum mixtures.</a> Environ. Sci. Technol. 18 (11), 834-840 (1984).</li>
<li>Buist, I., Potter, S., Zabilansky, L., Guarino, A., Mullin, J. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aBuist%2C+I+%22Oil+Spill+Response%3A+A+Global+Perspective%22">Oil Spill Response: A Global Perspective</a>. Davidson, W. F., Lee, K., Cogswell, A. , Springer. Netherlands. 41-62 (2008).</li>
<li>Daling, P. S., Moldestad, M. Ø, Johansen, Ø, Lewis, A., Rødal, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Norwegian+Testing+of+Emulsion+Properties+at+Sea--The+Importance+of+Oil+Type+and+Release+Conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Spill+Sci.+Technol.+Bull%22%5BJournal%5D)">Norwegian Testing of Emulsion Properties at Sea--The Importance of Oil Type and Release Conditions.</a> Spill Sci. Technol. Bull. 8 (2), 123-136 (2003).</li>
<li>Arai, M., Saito, K., Altenkirch, R. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((A+Study+of+Boilover+in+Liquid+Pool+Fires+Supported+on+Water+Part+I%3A+Effects+of+a+Water+Sublayer+on+Pool+Fires%5BTitle%5D)+AND+%22Combust.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">A Study of Boilover in Liquid Pool Fires Supported on Water Part I: Effects of a Water Sublayer on Pool Fires.</a> Combust. Sci. Technol. 71 (1-3), 25-40 (1990).</li>
<li>Garo, J. P., Vantelon, J. P., Fernandez-Pello, A. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Boilover+Burning+of+Oil+Spilled+on+Water%5BTitle%5D)+AND+%22Symp.+%28Int.%29+Combust%22%5BJournal%5D)">Boilover Burning of Oil Spilled on Water.</a> Symp. (Int.) Combust. 25 (1), 1481-1488 (1994).</li>
<li>Evans, D. D., Mulholland, G. W., Gross, H., Baum, H., Saito, K. Burning, smoke production, and smoke dispersion from oil spill combustion. Proceedings of the Eleventh Arctic and Marine Oilspill Program (AMOP) Technical Seminar, , Environment Canada. 41-87 (1988).</li>
<li>Guénette, C. C., Sveum, P., Buist, I., Aunaas, T., Godal, L. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aGu%C3%A9nette%2C+CC+%22In+situ+burning+of+water-in-oil+emulsions%22">In situ burning of water-in-oil emulsions</a>. , Marine Spill Response Corporation. Washington D.C. 139(1994).</li>
<li>Van Gelderen, L., Rojas Alva, U., Mindykowski, P., Jomaas, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Thermal+Properties+and+Burning+Efficiencies+of+Crude+Oils+and+Refined+Fuel+Oil%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Thermal Properties and Burning Efficiencies of Crude Oils and Refined Fuel Oil.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. 2017 (1), 985-1005 (2017).</li>
<li>Quintiere, J. G. Ch 7. <a target="_blank" href="http://scholar.google.com/scholar?hl=en&safe=off&q=author%3aQuintiere%2C+JG+%22Fundamentals+of+Fire+Phenomena%22">Fundamentals of Fire Phenomena</a>. , John Wiley & Sons, Ltd. 159-190 (2006).</li>
<li>Janssens, M. L. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Measuring+rate+of+heat+release+by+oxygen+consumption%5BTitle%5D)+AND+%22Fire+Technol%22%5BJournal%5D)">Measuring rate of heat release by oxygen consumption.</a> Fire Technol. 27 (3), 234-249 (1991).</li>
<li>Brandvik, P. J., Faksness, L. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Weathering+processes+in+Arctic+oil+spills%3A+Meso-scale+experiments+with+different+ice+conditions%5BTitle%5D)+AND+%22Cold+Reg.+Sci.+Technol%22%5BJournal%5D)">Weathering processes in Arctic oil spills: Meso-scale experiments with different ice conditions.</a> Cold Reg. Sci. Technol. 55 (1), 160-166 (2009).</li>
<li>Wighus, R., Guènette, C. Fire on the sea surface - Experiments hazard assessment 1995. Report No. NBL A07129. , SINTEF. Trondheim. 40(2007).</li>
<li>Guénette, C. C., Sveum, P., Bech, C. M., Buist, I. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/pubmed?term=((Studies+of+In+Situ+Burning+of+Emulsions+in+Norway%5BTitle%5D)+AND+%22International+Oil+Spill+Conference+Proceedings%22%5BJournal%5D)">Studies of In Situ Burning of Emulsions in Norway.</a> International Oil Spill Conference Proceedings. (1), 115-122 (1995).</li>
</ol>

Autorzy nie mają nic do ujawnienia.

Dwie metody wietrzenia omówione w tym artykule są stosunkowo prostym przybliżeniem procesów wietrzenia, którym poddawany jest rozlany olej na wodzie17. Inne, bardziej wyrafinowane metody wietrzenia mogą być również stosowane do dostarczania zwietrzałych próbek ropy naftowej, takich jak cyrkulacyjny kanał opisany przez Brandvika i Faksnessa35. Zaletą prezentowanych metod jest to, że wymagają one prostego sprzętu i mogą być łatwo prowadzone w środowisku laboratoryjnym. Powsta...

Spalanie na miejscu rozlanej ropy naftowej na wodzie to metoda reagowania na wyciek ropy morskiej, która usuwa rozlany olej z powierzchni wody poprzez jego spalanie i przekształcanie w sadzę i gazowe produkty spalania. Ta metoda odpowiedzi została z powodzeniem zastosowana podczas Exxon Valdez1 i Deepwater Horizon2 wycieków ropy naftowej i jest regularnie wymieniana jako potencjalna metoda reagowania na wycieki ropy dla klasy Arctic<sup="xref">3,4,5,6. Dwa z kluczowych parametrów, które decydują o tym, czy spalanie oleju in situ zakończy się sukcesem jako metoda reagowania na wyciek, to palność i efektywność spalania oleju. Pierwszy parametr, palność, opisuje, jak łatwo paliwo może się zapalić i może prowadzić do rozprzestrzeniania się płomienia po powierzchni paliwa, co prowadzi do w pełni rozwiniętego pożaru. Drugi parametr, efektywność spalania, wyraża ilość oleju (w % wag.), która jest skutecznie usuwana z powierzchni wody przez ogień. W związku z tym istotne jest zrozumienie palności i oczekiwanej wydajności spalania różnych olejów naftowych w warunkach spalania in situ.
Zapłon plam oleju na wodzie w celu spalania in situ jest często traktowany jako problem praktyczny, z jakościowymi dyskusjami na temat systemów zapłonowych5,7,8,9. Praktyczne podejście do zapłonu rozlanego oleju jako problemu binarnego i oznaczanie olejów jako "zapalnych" lub "niezapalnych" (np. Brandvik, Fritt-Rasmussen, et al.10) jest jednak błędne z fundamentalnego punktu widzenia. Teoretycznie każde paliwo może zostać zapalone przy odpowiednim źródle zapłonu. W związku z tym istotne jest ilościowe określenie wymagań dotyczących zapłonu dla szerokiej gamy różnych rodzajów ropy naftowej, aby lepiej zrozumieć właściwości ropy naftowej, które oznaczałyby ją jako "niepalną". W tym celu opracowana metoda może być wykorzystana do badania czasu opóźnienia zapłonu oleju w funkcji padającego strumienia ciepła, krytycznego strumienia ciepła oleju oraz jego bezwładności cieplnej, czyli trudności w podgrzaniu oleju.
W poprzednim badaniu postulowaliśmy, że głównym parametrem decydującym o efektywności spalania jest sprzężenie zwrotne ciepła do powierzchni paliwa11, co jest funkcją średnicy basenu. Teoria wyjaśnia pozorną zależność wydajności spalania od wielkości basenu w oparciu o badania laboratoryjne wykazujące niską wydajność spalania (32-80%)8,12,13 oraz badania na dużą skalę (średnica basenu ≥2 m) wykazujące wysoką wydajność spalania (90-99%)14,15,16. Omawiana tu metoda została opracowana w celu sprawdzenia proponowanej teorii. Poddając eksperymenty laboratoryjne na małą skalę stałemu zewnętrznemu strumieniowi ciepła, można symulować wyższe sprzężenie zwrotne ciepła dla pożarów basenowych na dużą skalę w kontrolowanych warunkach laboratoryjnych. W związku z tym opracowana metoda pozwala na efektywne badanie sprawności spalania w funkcji średnicy poprzez zmianę zewnętrznego strumienia ciepła.
Oprócz zewnętrznego strumienia ciepła symulującego większą skalę operacji spalania in situ, eksperymentalne konfiguracje obejmują chłodzenie plamy oleju przez przepływ zimnej wody, symulując efekt chłodzenia prądu morskiego. Omawiana metoda jest ponadto kompatybilna zarówno ze świeżą, jak i zwietrzałą ropą naftową. Wietrzenie ropy naftowej opisuje proces fizyczny i chemiczny, który wpływa na ropę naftową po rozlaniu na wodę, taki jak utrata jej lotnych składników i mieszanie z wodą w celu utworzenia emulsji typu woda w oleju (np. AMAP17). Parowanie i emulgacja to dwa główne procesy wietrzenia, które wpływają na palność ropy naftowej18 i dlatego w omawianej metodzie zawarte są protokoły symulacji tych procesów wietrzenia.
Tutaj prezentujemy nowatorską metodę laboratoryjną, która określa palność i efektywność spalania ropy naftowej w warunkach symulujących operacje spalania in situ na morzu. Dotychczasowe badania nad palnością i efektywnością spalania ropy naftowej obejmowały zarówno porównywalne, jak i różne metody. Palność świeżych i zwietrzałych ropy naftowej w funkcji zewnętrznego strumienia ciepła badano na water19 i w temperaturach arktycznych20. Badania wydajności spalania zazwyczaj koncentrują się na różnych rodzajach świeżej i zwietrzałej ropy naftowej oraz warunkach środowiskowych w ustalonej skali (np. Fritt-Rasmussen, et al.8 Bech, Sveum i wsp. 21). Niedawne badania nad spalaniem ropy naftowej zawartej w chemicznych pasterzach są, według wiedzy autorów, pierwszymi, które badają efektywność spalania dla małych, średnich i dużych eksperymentów w podobnych warunkach13. Eksperymenty na dużą skalę nie są jednak łatwo dostępne dla badań parametrycznych ze względu na dużą ilość czasu i zasobów wymaganych do przeprowadzenia takich eksperymentów. Główną przewagą przedstawionej metody nad poprzednio wymienionymi badaniami jest to, że pozwala ona na równoczesne badanie zarówno palności, jak i efektywności spalania ropy naftowej w warunkach półrealistycznych. Połączenie badania tych dwóch parametrów dla ropy naftowej w funkcji zarówno różnych rodzajów ropy, jak i (symulowanej) średnicy basenu za pomocą łatwych do powtórzenia eksperymentów było wcześniej niewykonalne w praktyce.

<table><tbody><tr><td>DUC Ropa naftowa</td><td>Maersk</td><td>N/A Lekka</td><td>ropa naftowa o r = 0,853 g/ml i h = 6,750 mPa*s.</td></tr><tr><td>Grane Crude Oil</td><td></td><td>Statoil N/A</td><td>Ciężka ropa naftowa o r = 0,925 g/ml i h = 133,6 mPa*s.</td></tr><tr><td>Lepkościomierz SVM 3000 Stabinger</td>, <td>Anton Paar</td><td>C18IP007EN-P</td>, <td>Miernik lepkości i gęstości do świeżej i zwietrzałej ropy naftowej.</td></tr><tr><td>Laboshake RO500</td><td>Gerhardt</td><td>11-0002</td><td>Obrotowy stół wytrząsający do emulgowania mieszanin wody i olejów.</td></tr><tr><td>Jebao Wave Maker RW-4</td> Śmigło <td>Jebao</td><td>N/A</td><td>(przepływ 500-4000 L/h) używane w konfiguracji COFA do generowania prądu.</td></tr><tr><td>Aquabee UP 3000</td><td>Aquabee</td><td>UP 3000</td><td>Pompa akwariowa do chłodzenia miernika strumienia ciepła.</td></tr><tr><td>Ergonomiczna waga elektroniczna Adventurer</td><td></td><td>OHAUS AX5205</td><td>Waga obciążeniowa używana do ważenia oleju do eksperymentów COFA oraz w wykonanym na zamówienie uchwycie na próbki stożkowe do konfiguracji stożka.</td></tr><tr><td>Pady sorbentowe 3M</td><td>VWR</td><td>MMMAHP156</td><td>Hydrofobowe podkładki absorpcyjne służące do zbierania pozostałości oleju w celu określenia efektywności spalania ognia.</td></tr><tr><td>Technologia testowania ogniowego kalorymetru utraty masy</td><td>(FTT)</td><td>B11325-650-1-1608</td><td>Do testowania ropy naftowej użyto specjalnie wykonanego, okrągłego uchwytu zamiast standardowego kwadratowego uchwytu na próbki. Zawiera miernik strumienia ciepła o zakresie do 100 kW/m2.</td></tr><tr><td>34972A Akwizycja danych / Rejestrator danych Zespół przełączający</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7958</td><td>Wyprodukowany przez Keysight Technologies. Obsługiwany przez oprogramowanie Keysight benchLink data logger 3 i wyposażony w 20-kanałowy multiplekser.</td></tr><tr><td>20-kanałowy multiplekser Keysight Technologies 34901A</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7939</td><td>wyprodukowany przez Keysight Technologies.</td></tr><tr><td>Zawór z uszczelnieniem mieszkowym</td><td>Swagelok</td><td>SS-1GS6MM</td><td>Zawór przełączający do otwierania/zamykania wlotu i wylotu wody z niestandardowego uchwytu na próbki stożka do konfiguracji stożka.</td></tr><tr><td>Pompa perystaltyczna Kronos 50</td><td>SEKO</td><td>KRFM0210M6000</td><td>Pompa perystaltyczna służąca do chłodzenia wykonanego na zamówienie uchwytu na próbki stożka do konfiguracji stożka.</td></tr><tr><td>ARCTIC A28 Refrigerated Circulationr</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>152-5281</td><td>Zbiornik chłodzący wodę służy do chłodzenia wody chłodzącej, która przepływa przez wykonany na zamówienie uchwyt na próbki stożka do konfiguracji stożka. Zawiera sterownik cyrkulatora zanurzeniowego SC 100.</td></tr><tr><td>Konsola oprzyrządowania do analizy gazów z</td><td>technologią testowania ogniowego wkładki kanałowej (FTT)</td><td>B11328-650-1-1609</td><td>Analizator gazów do O2, CO2 i CO. Wykorzystuje jednostkę przełączającą akwizycję danych / rejestrator danych 34972A.</td></tr><tr><td>Ceramika & Technologia testowania ogniowego elektrod ze stali nierdzewnej 2,5 mm</td><td>(FTT)</td><td>M015-4</td><td>Zapalnik iskrowy z kalorymetru utraty masy. Używany w konfiguracji COFA do pomiaru temperatury powierzchni po prażeniu.</td></tr><tr><td>Moduł emitera podczerwieni M110/348</td><td>Heraeus</td><td>80046199</td><td>Oryginalny Promiennik podczerwieni, na którym oparto nową konstrukcję z chłodzonym wodą uchwytem na elementy grzejne. Zawiera dwa dwururowe emitery fal krótkich (09751751). Obsługiwany przez sterownik mocy typu CB1x25 P.</td></tr><tr><td>Kontroler mocy Heratron&nbsp;</td><td>Regulator mocy Heraeus</td><td></td><td>80055836 Typ CB1x25 P do promienników podczerwieni.</td></tr></tbody></table>

procedura doświadczalna dla badań laboratoryjnych spalania in situ: palność i efektywność spalania ropy naftowej

Experimental Procedure for Laboratory Studies of In Situ Burning : Flammability and Burning Efficiency of Crude Oil

Przedstawiono nową metodę jednoczesnego badania palności i efektywności spalania świeżej i zwietrzałej ropy naftowej za pomocą dwóch eksperymentalnych konfiguracji laboratoryjnych. Eksperymenty są łatwe do powtórzenia w porównaniu z eksperymentami na skalę operacyjną (średnica basenu ≥2 m), a jednocześnie charakteryzują się dość realistycznymi warunkami spalania ropy naftowej na wodzie in situ. Warunki eksperymentalne obejmują płynącą warstwę dolną wody, która chłodzi plamę ropy, oraz zewnętrzny strumień ciepła (do 50 kW/m2), który symuluje wyższe sprzężenie zwrotne ciepła z powierzchnią paliwa w pożarach basenów ropy naftowej na skalę operacyjną. Warunki te umożliwiają kontrolowane badanie laboratoryjne efektywności spalania pożarów basenów ropy naftowej, które jest równoważne eksperymentom na skalę operacyjną. Metoda dostarcza również danych ilościowych na temat wymagań dotyczących zapłonu ropy naftowej pod względem krytycznego strumienia ciepła, czasu opóźnienia zapłonu w funkcji padającego strumienia ciepła, temperatury powierzchni w momencie zapłonu oraz bezwładności cieplnej. Tego typu dane można wykorzystać do określenia wymaganej siły i czasu trwania źródła zapłonu do zapłonu określonego rodzaju świeżej lub zwietrzałej ropy naftowej. Głównym ograniczeniem metody jest to, że wpływ chłodzący przepływającej warstwy dolnej wody na spalaną ropę naftową w funkcji zewnętrznego strumienia ciepła nie został w pełni określony ilościowo. Wyniki eksperymentalne wyraźnie pokazały, że podwarstwa płynącej wody poprawia reprezentatywność tego układu w warunkach spalania in situ, ale obecnie nie ma pewności, w jakim stopniu to odwzorowanie jest dokładne. Metoda ta charakteryzuje się jednak najbardziej realistycznymi warunkami laboratoryjnymi spalania in situ, jakie są obecnie dostępne, do jednoczesnego badania palności i efektywności spalania ropy naftowej na wodzie.

Rysunek 5 przedstawia krzywą odparowania lekkiej ropy naftowej, która była odparowywana przez kilka dni do momentu utraty 30 wt% masy przy użyciu metody opisanej w kroku 2. Na rysunku wyraźnie widać, że po pierwszym dniu (19 h) wietrzenia przez odparowanie szybkość parowania znacznie spada, co umożliwia stosowanie przerw wspomnianych w protokole.
Rysunek 6 przedstawia c...

Tutaj prezentujemy protokół do jednoczesnego badania łatwopalności i efektywności spalania świeżej i zwietrzałej ropy naftowej w warunkach, które symulują operacje spalania in situ na morzu.

Procedura doświadczalna dla badań laboratoryjnych spalania in situ: palność i efektywność spalania ropy naftowej

A new method for the simultaneous study of the flammability and burning efficiency of fresh and weathered crude oil through two experimental laboratory ...

Ogólnym celem tej eksperymentalnej procedury jest ilościowe określenie i poprawa zrozumienia wymagań dotyczących zapłonu i wynikającej z tego efektywności spalania ropy naftowej rozlanej na wodę w celu reagowania na wycieki ropy. Protokół ten może pomóc w znalezieniu odpowiedzi na kluczowe pytania dotyczące spalania in situ wycieków ropy naftowej, takie jak siła i czas ekspozycji potrzebne do źródła zapłonu. Główną zaletą tych eksperymentów laboratoryjnych jest to, że palność i efektywność spalania ropy naftowej mogą być badane jednocześnie w warunkach, które reprezentują pożary ropy naftowej na skalę operacyjną.Zacznij przygotowywać próbki oleju do eksperymentów. Użyj tego plastikowego pojemnika do procesu wietrzenia. Ma wywiercone otwory w pokrywie.W jego boku znajduje się również otwór, w którym znajduje się plastikowa rurka połączona z O-ringiem z otworami. Ustaw pojemnik tak, aby powietrze przepuszczało się przez kilka litrów świeżej ropy naftowej. Podczas procesu wietrzenia monitoruj masę oleju, aby poznać procentowy spadek masy w czasie.Zatrzymaj się, gdy zostanie osiągnięta żądana wartość, co może potrwać kilka dni. Emulgowanie ropy naftowej wymaga obrotowego stołu wytrząsającego. Najpierw energicznie potrząśnij 900 mililitrami żądanej mieszaniny ropy naftowej i wody przez jedną do dwóch minut.Następnie umieść butelkę na obrotowym stole do wytrząsania, aby wymieszać w temperaturze pokojowej. Aparat do palności ropy naftowej lub COFA znajduje się pod okapem wyciągowym. Jest to metalowy zbiornik na wodę z wlotem i odpływem.Do testu przygotuj szklany cylinder. Powinien mieć pięć centymetrów wysokości i około 16 centymetrów średnicy. Zamontuj cylinder na stojaku i umieść stojak i cylinder na środku umywalki.Kontynuuj, napełniając miskę świeżą wodą. Zatrzymaj się, gdy woda znajdzie się jeden centymetr poniżej krawędzi szklanego cylindra. Zamontuj śmigło na ścianie umywalki, aby było skierowane bezpośrednio w stronę szklanego cylindra i wyreguluj jego wysokość.Ustaw jego wysokość i prędkość tak, aby generowane fale były ledwo widoczne w wodzie wewnątrz cylindra. Wyłącz śmigło i przygotuj olej. Ostrożnie wlej olej na powierzchnię wody wewnątrz szklanego cylindra.Następnie powoli dolewaj wodę do miski i przestań, gdy powierzchnia plamy oleju znajdzie się od jednego do dwóch milimetrów poniżej krawędzi cylindra. Uruchom śmigło i przygotuj się do pomiaru czasu spalania. Użyj ręcznej latarki butanowej, aby zapalić ropę naftową.Zapisz czas od zapłonu do zgaszenia. Po ugaszeniu ognia użyj hydrofobowych wkładek absorpcyjnych, aby zebrać pozostały olej. Strząśnij zebraną wodę przed zważeniem podkładek, aby określić wydajność spalania.Przygotuj inną konfigurację pod maską, aby zbadać palność. Użyj grzejnika stożkowego wyposażonego w żaluzje i zapalnik iskier. Ta grzałka jest również wyposażona w wykonany na zamówienie uchwyt na próbkę.Ten schemat podkreśla cechy, gdy te dwie elementy są połączone. Grzałka stożkowa znajduje się 23 milimetry nad plamą oleju, która znajduje się w metalowym uchwycie. Zawory regulują wodę chłodzącą, która przepływa pod olejem.Ten schemat daje wyobrażenie o elementach poza grzałką i uchwytem na próbki. Istnieje jednostka sterująca temperaturą stożka i zapalarką iskier. Ujawnia się kompletny system wodny, a także obecność analizatora gazów, który pobiera próbki spalin.Zacznij od podgrzania stożka, aby na powierzchni oleju pojawił się strumień ciepła od trzech do 50 kilowatów na metr kwadratowy. Schłodź również zbiornik do wcześniej określonej temperatury. Gdy wszystko będzie gotowe, podłącz rurki wodne do uchwytu na próbkę i spraw, aby woda przepływała przez system.Potrząśnij uchwytem próbki, aby usunąć uwięzione powietrze. Gdy temperatura stożka i uchwytu próbki ustabilizuje się, zatrzymaj pompę. Zamknij zawory po obu stronach uchwytu na próbkę, a następnie odłącz rurki.Weź uchwyt próbki na wagę załadunkową i wytaruj wagę. Dodać olej o temperaturze pokojowej do uchwytu próbki odpowiadający grubości 10 milimetrów. Po zakończeniu podłącz ponownie uchwyt próbki, otwórz zawory i ponownie uruchom przepływ wody.Po rozpoczęciu zbierania danych ostrożnie umieść uchwyt próbki pod stożkiem. Przygotuj dwa stopery i przesuń zapalnik iskier nad próbką. Następnie otwórz żaluzje stożkowe i uruchom pierwszy stoper.Gdy olej się zapali, zatrzymaj pierwszy stoper i uruchom drugi, a następnie ustaw zapalarkę w pozycji neutralnej. Poczekaj, aż ogień zgaśnie, aby zatrzymać drugi stoper. Zamknij rolety i zatrzymaj pobieranie danych.Następnie zatrzymaj przepływ wody w uchwycie na próbkę, zamknij zawory i odłącz rurki. Umieścić uchwyt na próbkę na tarowanej wadze i zarejestrować jego masę wraz z pozostałościami po oparzeniu. Wyczyść uchwyt lotnym, niepolarnym rozpuszczalnikiem.Zważyć go ponownie, aby określić masę pozostałości, a tym samym wydajność spalania. Wróć do COFA. Umieść szklany cylinder na stojaku pośrodku aparatu.Następnie umieść dwa chłodzone wodą promienniki podczerwieni na regulowanych podstawach w pozycji po obu stronach cylindra. Umieść je w odległości od jednego do pięciu centymetrów od zewnętrznej krawędzi cylindra. Napełnij aparat do palności ropy naftowej wodą.Poziom wody powinien znajdować się jeden centymetr poniżej krawędzi szklanego cylindra. Umieść śmigło skierowane przodem do cylindra na wcześniej określonej wysokości. Teraz przygotuj termopary do cylindra.Zamontuj trzy termopary typu K o grubości jednego milimetra na ramie, zawieś tę ramę nad cylindrem. Ustaw ramę tak, aby termopary znajdowały się wzdłuż promienia, od jednego do dwóch milimetrów poniżej krawędzi cylindra. Powoli dolewaj wodę do miski i sprawdź, czy woda dotyka każdej termopary w tym samym czasie, co test ich umieszczenia.Aby kontynuować, spuść wodę tak, aby jej poziom ponownie znajdował się jeden centymetr poniżej krawędzi cylindra. Upewnij się, że zapalnik iskier może łatwo przemieszczać się między pozycją neutralną a środkiem cylindra. Uruchom go w pozycji neutralnej.Wlej ropę naftową odpowiadającą plamie o grubości pięciu milimetrów na wodę wewnątrz szklanego cylindra. Dodaj wodę, aż olej wejdzie w kontakt z termoparami. Przesuń zapalarkę iskier na miejsce nad olejem.Rozpocznij jednocześnie akwizycję danych i stoper. Włącz okap wyciągowy, śmigło i zapalnik iskier. Włącz promienniki podczerwieni z ich ustaloną mocą.Po zapaleniu oleju zatrzymaj stoper. Wyłącz zapalarkę i przesuń ją do pozycji neutralnej. Przerwij gromadzenie danych i wyłącz grzałki i śmigło.Następnie wyjmij termopary i ugaś pożar za pomocą niepalnej osłony. Dane te dotyczą czasu opóźnienia zapłonu w funkcji strumienia ciepła padającego ze stożka. Istnieją dane dotyczące świeżej ciężkiej ropy naftowej i ciężkiej ropy naftowej, która uległa odparowaniu.Asymptoty pionowe pokazują krytyczne strumienie ciepła. Wykres ten przedstawia szybkość wydzielania ciepła w funkcji czasu dla świeżej lekkiej ropy naftowej. Ma regularny profil szybkości wydzielania ciepła.Porównaj to z danymi dla emulgowanej lekkiej ropy naftowej, w której pod koniec spalania doszło do wrzenia. Zwróć uwagę, że skale są różne. Oto wydajność spalania w funkcji padającego strumienia ciepła dla dwóch rodzajów ropy, świeżej lekkiej ropy naftowej i odparowanej ciężkiej ropy.Dane uzyskano za pomocą konfiguracji stożka. Dane z konfiguracji pozwalają również na wykreślenie szybkości spalania dla dwóch rodzajów oleju. Jest to przykład temperatury powierzchni w funkcji czasu z dwóch termopar w aparacie do palności ropy naftowej.Kolec wskazuje moment zapłonu. Po obejrzeniu tego filmu powinieneś dobrze zrozumieć, jak badać palność i efektywność spalania ropy naftowej w warunkach, które symulują pożary ropy naftowej na skalę operacyjną na wodzie. Po opanowaniu, różne procedury eksperymentalne można wykonać w ciągu 20 do 60 minut na eksperyment, jeśli są wykonywane prawidłowo.Próbując wykonać tę procedurę, należy pamiętać, że chociaż konfiguracje eksperymentalne są zaprojektowane do symulacji warunków na skalę operacyjną, eksperymenty są nadal przeprowadzane w kontrolowanym środowisku laboratoryjnym, a zatem wyniki powinny być odpowiednio interpretowane. Zgodnie z tą procedurą, inne parametry, które mają wpływ na problem, takie jak wiatr i fale, mogą zostać dodane do konfiguracji eksperymentalnych, aby jeszcze bardziej poprawić reprezentatywność tych eksperymentów w porównaniu z rzeczywistymi operacjami spalania in situ. Nie zapominaj, że praca z ogniem i ropą naftową może być bardzo niebezpieczna, a podczas wykonywania tej procedury należy zawsze podejmować środki ostrożności, takie jak środki ochrony osobistej, odpowiedni okap wyciągowy i zabezpieczenie materiałów palnych.

experimental-procedure-for-laboratory-studies-situ-burning

Research

JoVE Journal

Engineering

Inżynieria

Pobieranie próbek gazu z płomieni na skalę laboratoryjną z analizą online wszystkich gatunków za pomocą spektrometrii mas to skuteczna metoda badania złożonej mieszaniny związków chemicznych występujących podczas procesów spalania. W połączeniu z przestrajalną miękką jonizacją za pomocą generowanego przez synchrotron promieniowania próżniowo-ultrafioletowego, technika ta dostarcza informacji o rozdzielczości izomerów i potencjalnie wolnych od fragmentów widm masowych.

Eksperymenty z płomieniem w zaawansowanym źródle światła: nowe spojrzenie na procesy tworzenia sadzy

Opisujemy użycie mikro-termopar do szacowania lokalnych gradientów temperatury w stałych laminarnych płomieniach dyfuzyjnych warstwy granicznej. Rozszerzając analogię Reynoldsa, lokalne gradienty temperatury mogą być dalej wykorzystywane do oszacowania lokalnego tempa spalania masy i strumieni ciepła w takich płomieniach z dużą dokładnością.

Metodologia doświadczalna szacowania lokalnych strumieni ciepła i szybkości spalania w stałych płomieniach dyfuzyjnych laminarnej warstwy granicznej

Stabilność oksydacyjna paliw transportowych stała się problemem dla przyszłego rozwoju paliw. Ta praca przedstawia oryginalną metodologię opracowaną przez IFP Energies Nouvelles do oceny stabilności paliwa przy użyciu dwóch różnych reaktorów. Metodologia ta została z powodzeniem zastosowana w celu uzyskania dogłębnego zrozumienia kinetyki i szlaków utleniania modelowych cząsteczek i paliw komercyjnych.

Oryginalne eksperymentalne podejście do oceny stabilności paliwa transportowego

Ten artykuł przedstawia eksperymentalną metodę produkcji biopaliw i biochemikaliów z oleju rzepakowego zmieszanego z paszą pochodzącą z paliw kopalnych w obecności katalizatora w łagodnych temperaturach. Produkty gazowe, ciekłe i stałe z jednostki reakcyjnej są oznaczane ilościowo i charakteryzowane. Konwersja i zyski z poszczególnych produktów są obliczane i raportowane.

Laboratoryjna produkcja biopaliw i biochemikaliów z oleju rzepakowego poprzez konwersję w procesie krakingu katalitycznego

Protokół tworzenia modelu spalin spalinowych bogatych w paliwo jest rozwijany poprzez charakterystykę spalania i jest stosowany do testowania i badań ogniw paliwowych wspomaganych płomieniem mikrorurowym.

Charakterystyka spalania i opracowanie modelu paliwa dla mikrorurowych ogniw paliwowych wspomaganych płomieniem

Ten artykuł opisuje konfigurację i metodę wizualizacji in situ próbek oleju w różnych warunkach temperatury i ciśnienia, które mają na celu emulację procesów rafinacji i ulepszania. Jest używany przede wszystkim do badania mediów izotropowych i anizotropowych biorących udział w zanieczyszczaniu pasz ropopochodnych.

In Situ Wizualizacja zachowania fazowego próbek ropy naftowej w warunkach procesu rafineryjnego

Prezentujemy urządzenie oparte na zapłonie gorącym drutem w obudowie ciśnieniowej i związaną z tym metodologię pomiaru minimalnego ciśnienia wymaganego do wywołania trwałego spalania w emulsyjnych materiałach wybuchowych na bazie wody. Metoda ta poprawia charakterystykę produktu, aby umożliwić jego bezpieczniejsze stosowanie podczas operacji pompowania i mieszania.

Minimalne ciśnienie spalania emulsyjnych materiałów wybuchowych na bazie wody

Przedstawiono badanie chemii spalania oksydacyjnego nowych biopaliw, składników paliw lub paliw do silników odrzutowych poprzez porównanie ilościowych danych specjacyjnych. Dane mogą być wykorzystane do walidacji modelu kinetycznego i umożliwiają strategię oceny paliwa. Manuskrypt ten opisuje atmosferyczny reaktor przepływowy o wysokiej temperaturze i demonstruje jego możliwości.

Chemia spalania paliw: ilościowe dane specjacyjne uzyskane z atmosferycznego wysokotemperaturowego reaktora przepływowego ze sprzężonym spektrometrem mas z wiązką molekularną

Bezpieczna metoda transestryfikacji wspomagana ultradźwiękami dla olejów roślinnych przy użyciu katalizatora alkalicznego jest przedstawiona tutaj. Metoda ta jest szybka i skuteczna w przygotowywaniu czystych produktów biodiesla.

Wspomagane ultradźwiękami przygotowanie produktów biodiesel z olejów roślinnych

Opisujemy metodę zwężania in-situ włókien As2S3 w celu uzyskania efektywnego generowania superkontinuum w średniej podczerwieni. Poprzez zwężanie się podczas monitorowania widma superkontinuum, szerokość widmowa może być zmaksymalizowana dla stożka światłowodu. Zwężanie światłowodów in-situ można zastosować w celu optymalizacji wydajności innych urządzeń opartych na światłowodach.

In-situ Zwężanie się włókna chalkogenkowego do generowania superkontinuum w średniej podczerwieni

Poznaj metodę badania palności i efektywności spalania ropy naftowej w warunkach laboratoryznych symulujących pożary operacyjnej skali. Protokół umożliwia jednoczesną analizę świeżej i zwietrzałej ropy.

Procedura doświadczalna dla badań laboratoryjnych spalania in situ: palność i efektywność spalania ropy naftowej

Przeglądaj więcej filmów