Procedimento Experimental para Estudos Laboratoriais de Queima In Situ: Inflamabilidade e Eficiência de Queima do Petróleo Bruto

Resumo

Aqui, apresentamos um protocolo para estudar simultaneamente a inflamabilidade e a eficiência ardente de fresco e resistida petróleo sob condições que simulam em situ queima as operações no mar.

Resumo

É apresentado um novo método para o estudo simultâneo da inflamabilidade e eficiência ardente de fresco e resistida de petróleo através de duas configurações de laboratório experimental. Os experimentos são facilmente reproduzíveis em comparação com experiências em escala operacional (piscina diâmetro ≥2 m), enquanto que ainda com bastante realista em situ queima as condições de óleo cru na água. Condições experimentais incluem uma camada sub fluxo de água que resfria a mancha de óleo e um fluxo de calor externo (até 50 kW/m²) que simula o maior feedback de calor para a superfície do combustível em escala operacional petróleo piscina incêndios. Estas condições permitem um estudo laboratorial controlada da eficiência queima de fogos de piscina de petróleo bruto que são equivalentes às experiências em escala operacional. O método também fornece dados quantitativos sobre os requisitos para a inflamação óleos brutos de petróleo em termos do fluxo de calor crítico, tempo de atraso de ignição em função da inércia térmica, a temperatura da superfície em cima da ignição e o fluxo de calor incidente. Este tipo de dados pode ser usado para determinar a força necessária e a duração de uma fonte de ignição para inflamar um certo tipo de crude fresco ou resistida. A principal limitação do método é que o efeito de resfriamento da água fluindo sub camada sobre o queima de petróleo como uma função do fluxo de calor externo não foi totalmente quantificada. Resultados experimentais mostraram claramente que a camada de sub água fluindo melhorar como representante desta instalação é em situ ardente condições, mas até que ponto esta representação exata é atualmente incerta. O método apresenta, no entanto, o mais realista em situ queimando condições laboratoriais atualmente disponíveis para estudar simultaneamente a inflamabilidade e queima a eficiência do óleo cru na água.

Introdução

Em situ queima de petróleo derramado na água é um método de resposta de derramamento de óleo marinho que remove o óleo derramado da superfície da água por queimá-lo e convertê-lo para fuligem e produtos gasosos de combustão. Este método de resposta foi aplicado com êxito durante o Exxon Valdez¹ e derrames de petróleo em águas profundas Horizon² e regularmente é mencionado como um método de resposta de derramamento de óleo potenciais para o Ártico^{3,4,5 ,6}. Dois dos principais parâmetro....

Protocolo

Este protocolo faz uso de dois diferentes configurações experimentais que são usadas nas etapas 4-8, como mostra o esquema de acompanhamento. A primeira configuração é o petróleo bruto inflamabilidade aparelhos (COFA) (Figura 1 e Figura 4), que é um 1.0 × 1.0 × 0,50 m³ bacia de água de metal projetada para conduzir a pequena escala em situ queima de experimentos de petróleo bruto, como mostrado por exemplo em Van Gelderen, Brogaard, et al. ²² a segunda configuração é um cone aquecedor²³ com um dispositivo de ignição de faísca....

Resultados

A Figura 5 mostra a curva de evaporação de um petróleo bruto leve que foi evaporado ao longo de vários dias para uma perda de 30% em peso usando o método descrito na etapa 2. A figura mostra claramente que após o primeiro dia (19 h) de intemperismo por evaporação, a taxa de evaporação é significativamente reduzida, o que permite pausas como mencionado no protocolo.

A Figura 6

Discussão

Os dois métodos de intemperismo discutidos neste artigo são uma aproximação relativamente simples os processos de intemperismo que um óleo derramado sobre a água é submetido a¹⁷. Outros, mais métodos sofisticados de intemperismo também podem ser usados para fornecer amostras resistidas petróleo bruto, como o canal da circulação, descrito por Brandvik e Faksness³⁵. A vantagem dos métodos apresentados é que eles exigem equipamento simples e podem ser facilmente realizados em .......

Materiais

Lista de materiais utilizados neste artigo

Nome	Empresa	Número de catálogo	Comentários
DUC Petróleo bruto	Maersk	N/A	Óleo bruto leve com r = 0,853 g/ml e h = 6,750 mPa*s.
Grane Crude	Oil Statoil	N/A	Petróleo bruto pesado com r = 0,925 g/ml e h = 133,6 mPa*s.
SVM 3000 Stabinger Viscosímetro	Anton Paar	C18IP007EN-P	Medidor de viscosidade e densidade para os óleos brutos frescos e desgastados.
Laboshake RO500	Gerhardt	11-0002	Mesa vibratória rotativa para emulsionar misturas de água e óleo.
Jebao Wave Maker RW-4	Jebao	N/A	Hélice (fluxo de 500-4000 L/h) usada na configuração do COFA para gerar uma corrente.
Aquabee UP 3000	Aquabee	UP 3000	Bomba de aquário para resfriamento do medidor de fluxo de calor.
Balança Eletrônica de Precisão Adventurer	OHAUS	AX5205	Balança de carga usada para pesar o óleo para os experimentos COFA e no suporte de amostra de cone feito sob medida para a configuração do cone.
Almofadas de absorção de óleo 3M	VWR	MMMAHP156	Almofadas de absorção hidrofóbicas usadas para coletar resíduos de óleo para determinar a eficiência de queima do fogo.
Incêndio de Calorímetro de Perda	de Massa (FTT)	B11325-650-1-1608	Um suporte circular feito sob medida foi usado para o teste de petróleo bruto, em vez do suporte de amostra quadrado padrão. Inclui um medidor de fluxo de calor com uma faixa de até 100 kW/m2.
34972A Aquisição de Dados / Unidade de Comutação do Registrador de Dados	RS Components Ltd.	702-7958	Produzido pela Keysight Technologies. Operado pelo software keysight benchLink data logger 3 e equipado com um multiplexador de 20 canais.
Multiplexador de 20 canais 34901A da Keysight	Technologies RS Components Ltd.	702-7939	Produzido pela Keysight Technologies.
Válvula selada com fole	Swagelok	SS-1GS6MM	Válvula de alternância para abrir/fechar a entrada e saída de água do suporte de amostra de cone feito sob medida para a configuração do cone.
Bomba peristáltica Kronos 50	SEKO	KRFM0210M6000	Bomba peristáltica usada para resfriar o suporte de amostra de cone feito sob medida para a configuração do cone.
ARCTIC A28 Circulater Refrigerado	ThermoFisher Scientific	152-5281	Reservatório de resfriamento de água usado para resfriar a água de resfriamento que flui através do suporte de amostra de cone feito sob medida para a configuração do cone. Inclui um controlador de circulador de imersão SC 100.
Console de Instrumentação de Análise de Gás com Inserto de Duto	Tecnologia de Teste de Incêndio (FTT)	B11328-650-1-1609	Analisador de gás para O2, CO2 e CO. Usa uma unidade de comutação de aquisição de dados/registrador de dados 34972A.
Cerâmica & Tecnologia de teste de incêndio de eletrodo de aço inoxidável de 2,5 mm	(FTT)	M015-4	Acendedor de faísca do calorímetro de perda de massa. Usado na configuração COFA para medir a temperatura da superfície após a ignição.
Módulo emissor infravermelho M110/348	Heraeus	80046199	Aquecedores infravermelhos originais nos quais se baseou o novo design com um suporte refrigerado a água para os elementos de aquecimento. Inclui dois emissores de tubo duplo de ondas curtas (09751751). Operado por um controlador de energia tipo CB1x25 P.
Controlador de Energia Heratron	Heraeus	80055836	Tipo CB1x25 P para os aquecedores infravermelhos.

Tecnologia de Teste de Controlador de potência