Name: Une procédure expérimentale pour Laboratory Studies of In Situ brûlant : inflammabilité et l’efficacité de combustion de pétrole brut (Vidéo) | JoVE Journal
Uploaded: 2018-05-01T14:00:00.000+00:00
Duration: 12 min 34 s
Description: Découvrez une procédure expérimentale pour étudier l'inflammabilité et l'efficacité de combustion du pétrole brut en laboratoire. Cette méthode simule les conditions de feu à l'échelle opérationnelle pour améliorer les stratégies de réponse aux déversements d'hydrocarbures.

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Les auteurs tiennent à remercier le Conseil danois pour la recherche indépendante pour le financement du projet (Grant DDF - 1335-00282). COWIfonden a financé la construction de l’appareil d’inflammabilité de pétrole brut et de l’analyseur de gaz, y compris l’insertion de la gaine. Maersk Oil et Statoil ont fourni les pétroles bruts qui ont été utilisés pour les résultats représentatifs. Aucun des commanditaires ont été impliqués dans le protocole ou les résultats de cette étude. Les auteurs tiens également à remercier Ulises Rojas Alva pour aide à la construction de porte-échantillon et mis à jour le cône.

<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
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<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>
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<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>

Les auteurs n’ont rien à divulguer.

Les deux méthodes de météorisation décrit dans ce livre sont une approximation relativement simple des processus d’altération qu’un pétrole déversé sur l’eau est soumis à17. Autres méthodes sophistiquées d’altération plus peuvent aussi servir à fournir des échantillons de pétrole superficiel par les agents, tels que la circulation flume décrite par Brandvik et Faksness35. L’avantage des méthodes présentées est qu’elles nécessitent des équipements simples et qu’il peuvent êt...

In situ le brûlage du pétrole brut déversé sur l’eau est une méthode de réponse de déversement d’hydrocarbures en milieu marin qui supprime les hydrocarbures déversés sur la surface de l’eau de brûler et de le convertir à la suie et les gaz de combustion. Cette méthode a été appliquée avec succès au cours de l’Exxon Valdez1 et les déversements de pétrole Deepwater Horizon2 et est régulièrement mentionnée comme une méthode de réponse déversement de pétrole potentielle pour l’Arctique3,4,5 ,6. Deux des principaux paramètres qui déterminent si in situ brûler de l’huile sera réussie comme une méthode de réponse de déversement sont l’inflammabilité et l’efficacité de combustion de l’huile. Le premier paramètre, inflammabilité, décrit la facilité avec laquelle un combustible peut être enflammé et peut conduire à la flamme étalée sur la surface de carburant à provoquer un incendie entièrement développé. Le deuxième paramètre, brûlant d’efficacité, exprime la quantité d’huile (en % du poids) qui est effectivement sorti de la surface de l’eau par le feu. Il convient donc de comprendre l’inflammabilité et l’efficacité de combustion attendue des différents pétroles bruts sous in situ des conditions de combustion.
L’allumage du pétrole slicks sur l’eau in situ burning fins est couramment adressées comme un problème pratique, avec discussion qualitative sur les systèmes d’allumage5,7,8,9. L’approche pratique à l’allumage de déversé huile comme un problème binaire, et étiquetage d’huiles « inflammable » ou « non inflammables » (p. ex. Brandvik, Fritt-Rasmussen, et al. 10) est cependant incorrect d’un point de vue fondamental. En théorie, n’importe quel carburant peut s’enflammer en fonction d’une source d’allumage approprié. Il convient donc de quantifier les exigences d’allumage pour un large éventail de types différents de pétrole brut afin de mieux comprendre les propriétés d’un pétrole brut qui serait étiquetez-le comme « non inflammables ». À cet effet, la méthode peut servir à étudier le temps de retard d’allumage d’une huile en fonction du flux thermique incident, le flux de chaleur critique de l’huile et son inertie thermique, c'est-à-dire Comment difficile c’est de chauffer de l’huile.
Dans une étude précédente, nous avons postulé que le paramètre principal qui régit l’efficacité de combustion est la rétroaction de la chaleur à la surface de carburant11, qui est une fonction du diamètre de la piscine. La théorie explique l’effet de la taille de la piscine apparente de l’efficacité de combustion basée sur des études de laboratoire rapports faible brûlure efficacités (32-80 %)8,12,13 et études à grande échelle (piscine diamètre ≥ 2 m) déclaration forte brûlure efficacité (90 à 99 %)14,15,16. La méthode décrite ci-après a été conçue pour tester la théorie proposée. En soumettant des expériences en laboratoire à petite échelle un flux constant de chaleur externes, de la rétroaction de chaleur plus élevée pour les feux de piscine à grande échelle peut être simulée dans des conditions contrôlées en laboratoire. À ce titre, la méthode développée permet d’étudier l’efficacité de combustion efficacement en fonction du diamètre en faisant varier le flux de chaleur externe.
En plus d’un flux de chaleur externe pour simuler la plus grande échelle de in situ fonction de gravure des opérations, la configurations expérimentales refroidissement de la marée noire par un flux d’eau froide, simulant l’effet de refroidissement de la mer actuelle. La méthode discutée est en outre compatible avec frais et altérés des pétroles bruts. L’altération du pétrole brut décrit le processus physique et chimique qui affectent un pétrole brut une fois qu’il a été renversé sur l’eau, comme les pertes de ses composants volatils et le mélange avec de l’eau aux émulsions eau-dans-huile de forme (par exemple, AMAP17). Évaporation et émulsification comptent parmi les processus d’altération principaux qui influent sur l’inflammabilité des pétroles bruts18 et protocoles permettant de simuler ces processus d’altération sont donc inclus dans la méthode discutée.
Ici, nous présentons une méthode de laboratoire roman qui détermine l’inflammabilité et l’efficacité brûlante du pétrole brut dans des conditions qui simulent en situ burning opérations sur mer. Des études antérieures sur l’inflammabilité et l’efficacité brûlante de pétroles bruts en vedette des méthodes comparables et différents. L’inflammabilité des pétroles bruts frais et patinés en fonction d’un flux de chaleur externe a été étudiée sur l’eau19 et sous des températures arctiques20. Études d’efficacité brûlant généralement se concentrent sur différents types de produits frais et tanné des huiles brutes et des conditions environnementales à l’échelle fixe (p. ex., Fritt-Rasmussen, et al. 8Bech, Sveum, et al. 21). une étude récente sur la combustion des huiles brutes contenues par les éleveurs chimiques est, à la connaissance des auteurs, le premier à étudier l’efficacité de combustion pour petit, moyen, et des expériences à grande échelle en vertu de conditions similaires13. Expériences à grande échelle sont toutefois pas disponibles pour des études paramétriques en raison de la quantité considérable de temps et les ressources nécessaires pour mener de telles expériences. Le principal avantage de la méthode présentée sur les études mentionnées précédemment, c’est qu’elle permet en même temps étudier les deux l’inflammabilité et la gravure efficacité de pétrole brut dans des conditions semi réalistes. La combinaison d’étudier ces deux paramètres pour les pétroles bruts en fonction des types d’huiles différentes et le diamètre de la piscine (simulée) grâce à des expériences reproductibles facilement était précédemment irréalisable dans la pratique.

<table><tbody><tr><td>Pétrole brut DUC</td><td>Maersk</td><td>N/A</td><td>Pétrole brut léger avec r = 0,853 g/ml et h = 6,750 mPa*s.</td></tr><tr><td>Grane Pétrole brut</td><td>Statoil</td><td>N/A</td><td>Pétrole brut lourd avec r = 0,925 g/ml et h = 133,6 mPa*s.</td></tr><tr><td>SVM 3000 Stabinger Viscosimètre</td><td>Anton Paar</td><td>C18IP007EN-P</td><td>Viscosité et densimètre pour les pétroles bruts frais et altérés.</td></tr><tr><td>Laboshake RO500</td><td>Gerhardt</td><td>11-0002</td><td>Table vibrante rotative pour émulsionner des mélanges d’eau et d’huile.</td></tr><tr><td>Hélice Jebao Wave Maker RW-4</td><td>Jebao</td><td>N/A</td><td>(débit de 500-4000 L/h) utilisée dans la configuration COFA pour générer un courant.</td></tr><tr><td>Aquabee UP 3000</td><td>Aquabee</td><td>UP 3000</td><td>Pompe d’aquarium pour le refroidissement du fluxmètre de chaleur.</td></tr><tr><td>Balance électronique de précision Adventurer</td><td>OHAUS</td><td>AX5205</td><td>Balance de charge utilisée pour peser l’huile pour les expériences COFA et dans le porte-échantillon de cône sur mesure pour la configuration du cône.</td></tr><tr><td>Tampons absorbants d’huile 3M</td><td>VWR</td><td>MMMAHP156</td><td>Coussinets d’absorption hydrophobes utilisés pour recueillir les résidus d’huile afin de déterminer l’efficacité de combustion du feu.</td></tr><tr>Technologie <td>d’essai au feu du</td> <td>calorimètre à perte de masse</td> (FTT)<td>B11325-650-1-1608</td><td>Un support circulaire sur mesure a été utilisé pour l’essai du pétrole brut plutôt que le support d’échantillon carré standard. Comprend un indicateur de flux thermique d’une plage allant jusqu’à 100 kW/m2.</td></tr><tr><td>34972A Unité de commutation d’acquisition de données / Enregistreur de données</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7958</td><td>Produit par Keysight Technologies. Exploité par le logiciel Keysight benchLink data logger 3 et équipé d’un multiplexeur à 20 canaux.</td></tr><tr><td>Keysight Technologies 34901A Multiplexeur 20 voies</td><td>RS Components Ltd.</td><td>702-7939</td><td>Produit par Keysight Technologies.</td></tr><tr><td>Vanne à soufflet</td><td>Swagelok</td><td>SS-1GS6MM</td><td>Vanne à bascule pour ouvrir/fermer l’entrée et la sortie d’eau du porte-échantillon de cône sur mesure pour la configuration du cône.</td></tr><tr><td>Pompe péristaltique Kronos 50</td><td>SEKO</td><td>KRFM0210M6000</td><td>Pompe péristaltique utilisée pour refroidir le porte-échantillon de cône sur mesure pour la configuration du cône.</td></tr><tr><td>ARCTIC A28 Circulateur réfrigéré</td><td>ThermoFisher Scientific</td><td>152-5281</td><td>Réservoir de refroidissement par eau utilisé pour refroidir l’eau de refroidissement qui s’écoule à travers le porte-échantillon de cône sur mesure pour la configuration du cône. Comprend un contrôleur de circulateur d’immersion SC 100.</td></tr><tr><td>Console d’instrumentation d’analyse de gaz avec insert de conduit</td><td>Technologie d’essai au feu (FTT)</td><td>B11328-650-1-1609</td><td>Analyseur de gaz pour O2, CO2 et CO. Utilise une unité de commutation d’acquisition de données / enregistreur de données 34972A.</td></tr><tr><td>Céramique & Technologie d’essai au feu à électrode en acier inoxydable de 2,5 mm</td><td>(FTT)</td><td>M015-4</td><td>Allumeur d’étincelle du calorimètre à perte de masse. Utilisé dans la configuration COFA pour mesurer la température de surface lors de l’allumage.</td></tr><tr><td>Module émetteur infrarouge M110/348</td><td>Heraeus</td><td>80046199</td><td>Original Radiateurs infrarouges sur lesquels était basé le nouveau design avec un support refroidi à l’eau pour les éléments chauffants. Comprend deux émetteurs à double tube à ondes courtes (09751751). Actionné par un contrôleur de puissance de type CB1x25 P.</td></tr><tr><td>Régulateur d’alimentation Heratron&nbsp ;</td>Contrôleur de puissance <td>Heraeus</td><td>80055836</td><td>Type CB1x25 P pour les chauffages infrarouges.</td></tr></tbody></table>

une procédure expérimentale pour laboratory studies of in situ brûlant : inflammabilité et l’efficacité de combustion de pétrole brut

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

Est présente une nouvelle méthode pour l’étude simultanée de l’inflammabilité et l’efficacité brûlante du pétrole frais et altéré par le biais de deux configurations de laboratoire expérimental. Les expériences sont facilement reproductibles par rapport aux expériences opérationnelles (piscine diamètre ≥ 2 m), tandis que toujours mettant en vedette tout à fait réaliste en situ brûlant des conditions du pétrole brut sur l’eau. Conditions expérimentales comprennent un écoulement eau sous-poil qui refroidit la marée noire et un flux de chaleur externe (jusqu'à 50 kW/m2) qui simule la rétroaction de chaleur plus élevée à la surface de combustible dans les feux de piscine pour le pétrole brut échelle opérationnelle. Ces conditions permettent une étude de laboratoire de l’efficacité de combustion de pétrole brut des feux de piscine qui sont équivalents aux expériences opérationnelles. La méthode fournit également des données quantitatives concernant les prescriptions pour l’allumage des pétroles bruts en ce qui concerne le flux de chaleur critique, temps de retard d’allumage en fonction de l’inertie thermique du flux thermique incident et la température de surface après son allumage. Ce type de données peut servir à déterminer la force nécessaire et la durée d’une source d’allumage pour allumer un certain type de pétrole brut frais ou altéré. La principale limite de la méthode est que l’effet de refroidissement de l’eau coulant sous couche la combustion du pétrole comme une fonction du flux de chaleur externe n’a pas été entièrement quantifiée. Les résultats expérimentaux ont montré clairement que le sous-poil qui coule de l’eau améliore-t-il la représentativité de cette configuration est des conditions de combustion sur place , mais dans quelle mesure cette représentation exacte est actuellement incertain. La méthode dispose néanmoins le plus réaliste en situ brûlant des conditions de laboratoire actuellement disponibles pour étudier simultanément l’inflammabilité et la gravure de l’efficacité du pétrole brut sur l’eau.

La figure 5 montre la courbe de l’évaporation d’un pétrole brut léger qui a été évaporée pendant plusieurs jours à une perte de 30 % en poids à l’aide de la méthode décrite à l’étape 2. La figure montre clairement qu’après le premier jour de l’altération par évaporation (19 h), le taux d’évaporation est sensiblement réduit, qui permet d’obtenir des pauses comme mentionné dans le protocole.
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Nous présentons ici un protocole afin d’étudier simultanément l’inflammabilité et l’efficacité brûlante de pétrole frais et altéré dans des conditions qui simulent en situ brûlant des opérations sur la mer.

Une procédure expérimentale pour Laboratory Studies of In Situ brûlant : inflammabilité et l’efficacité de combustion de pétrole brut

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

L’objectif général de cette procédure expérimentale est de quantifier et d’améliorer la compréhension des exigences d’allumage et de l’efficacité de combustion du pétrole brut déversé sur l’eau à des fins d’intervention en cas de déversement d’hydrocarbures. Ce protocole peut aider à répondre à des questions clés pour la combustion in situ de déversements de pétrole brut, telles que l’intensité et le temps d’exposition nécessaires à la source d’inflammation. Le principal avantage de ces expériences en laboratoire est que l’inflammabilité et l’efficacité de combustion des pétroles bruts peuvent être étudiées simultanément dans des conditions qui représentent des incendies de pétrole brut à l’échelle opérationnelle.Commencez à préparer des échantillons d’huile pour les expériences. Utilisez ce récipient en plastique pour le processus de vieillissement. Il a des trous percés dans son couvercle.Il y a aussi un trou dans son côté pour accueillir un tube en plastique relié à un joint torique avec des trous. Installez le récipient pour faire bouillonner l’air à travers plusieurs litres de pétrole brut frais. Pendant le processus de vieillissement, surveillez le poids de l’huile pour connaître le pourcentage de perte de poids au fil du temps.Arrêtez-vous lorsque la valeur souhaitée est atteinte, ce qui peut prendre plusieurs jours. L’émulsification du pétrole brut nécessite une table vibrante rotative. Tout d’abord, agitez vigoureusement 900 millilitres du mélange d’huile brute et d’eau désiré pendant une à deux minutes.Placez ensuite la bouteille sur la table vibrante rotative pour remuer à température ambiante. L’appareil d’inflammabilité du pétrole brut ou COFA se trouve sous un capot d’évacuation. Il s’agit d’un bassin d’eau en métal avec une entrée et un drain.Pour le test, préparez un cylindre de verre. Il doit mesurer cinq centimètres de haut et environ 16 centimètres de diamètre. Montez le cylindre sur un support et placez le support et le cylindre au centre du bassin.Procédez en remplissant le bassin d’eau douce. Arrêtez-vous lorsque l’eau se trouve à un centimètre sous le bord du cylindre de verre. Montez une hélice sur la paroi du bassin pour faire face directement au cylindre de verre et régler sa hauteur.Réglez sa hauteur et sa vitesse de manière à ce que les vagues générées soient à peine observables dans l’eau à l’intérieur du cylindre. Éteignez l’hélice et préparez l’huile. Versez soigneusement l’huile sur la surface de l’eau à l’intérieur du cylindre de verre.Ensuite, ajoutez lentement de l’eau dans le bassin et arrêtez-vous lorsque la surface de la nappe d’huile est d’un à deux millimètres sous le bord du cylindre. Démarrez l’hélice et préparez-vous à chronométrer la combustion. Utilisez un chalumeau à main au butane pour allumer le pétrole brut.Enregistrez le temps écoulé entre l’allumage et l’extinction. Une fois le feu éteint, utilisez des tampons d’absorption hydrophobes pour recueillir l’huile restante. Secouez l’eau recueillie avant de peser les tampons pour déterminer l’efficacité de combustion.Ayez une configuration différente prête sous un capot pour étudier l’inflammabilité. Utilisez un radiateur à cône équipé de volets et d’un allumeur à étincelle. Cet appareil de chauffage dispose également d’un porte-échantillon sur mesure.Ce schéma met en évidence les caractéristiques lorsque les deux sont assemblés. Le cône chauffant se trouve à 23 millimètres au-dessus d’une nappe d’huile qui se trouve dans un support métallique. Les vannes régulent l’eau de refroidissement qui s’écoule sous l’huile.Ce schéma donne une idée des éléments au-delà de l’appareil de chauffage et du porte-échantillon. Il y a une unité de contrôle pour la température du cône et l’allumeur d’étincelle. L’ensemble du système d’eau est révélé, ainsi que la présence d’un analyseur de gaz qui échantillonne les gaz d’échappement.Commencez par chauffer le cône de manière à ce qu’il y ait un flux de chaleur de trois à 50 kilowatts par mètre carré à la surface de l’huile. Refroidissez également le réservoir à une température préalablement déterminée. Lorsque tout est prêt, connectez les tubes d’eau au porte-échantillon et faites circuler l’eau dans le système.Secouez le porte-échantillon pour éliminer l’air emprisonné. Lorsque les températures du cône et du porte-échantillon se stabilisent, arrêtez la pompe. Fermez les vannes des deux côtés du porte-échantillon, puis débranchez les tubes.Approchez le porte-échantillon d’une balance de charge et tarez la balance. Ajoutez de l’huile à température ambiante dans le porte-échantillon équivalente à une épaisseur de nappe de 10 millimètres. Une fois terminé, rebranchez le porte-échantillon, ouvrez les vannes et redémarrez le débit d’eau.Après avoir commencé l’acquisition des données, placez soigneusement le porte-échantillon sous le cône. Préparez deux chronomètres et déplacez l’allumeur d’étincelle sur l’échantillon. Ensuite, ouvrez les volets coniques et démarrez le premier chronomètre.Lorsque l’huile s’enflamme, arrêtez le premier chronomètre et démarrez le second, puis mettez l’allumeur en position neutre. Attendez que le feu s’éteigne pour arrêter le deuxième chronomètre. Fermez les volets et arrêtez l’acquisition de données.Ensuite, arrêtez l’écoulement de l’eau dans le porte-échantillon, fermez les vannes et débranchez les tubes. Placez le porte-échantillon sur une balance tarée et enregistrez son poids avec les résidus de brûlure. Nettoyez le support avec un solvant volatil non polaire.Pesez-le à nouveau pour déterminer le poids des résidus et donc l’efficacité de combustion. Retour à la COFA. Placez un cylindre de verre sur un support au centre de l’appareil.Ensuite, placez deux radiateurs infrarouges refroidis à l’eau sur des semelles réglables en position de chaque côté du cylindre. Positionnez-les à une à cinq centimètres du bord extérieur du cylindre. Remplissez l’appareil d’inflammabilité du pétrole brut avec de l’eau.Le niveau de l’eau doit être d’un centimètre sous le bord du cylindre de verre. Placez une hélice face au cylindre à la hauteur préalablement déterminée. Maintenant, préparez les thermocouples pour le cylindre.Montez trois thermocouples de type K d’un millimètre d’épaisseur sur un cadre, suspendez ce cadre au-dessus du cylindre. Orientez le cadre de manière à ce que les thermocouples soient le long du rayon, un à deux millimètres sous le bord du cylindre. Ajoutez lentement de l’eau dans le bassin et vérifiez que l’eau touche chaque thermocouple en même temps qu’un test de leur placement.Pour continuer, vidangez l’eau de manière à ce que son niveau soit à nouveau un centimètre en dessous du bord du cylindre. Assurez-vous qu’un allumeur à étincelle peut facilement se déplacer entre une position neutre et le centre du cylindre. Démarrez-le en position neutre.Versez du pétrole brut équivalent à une nappe de cinq millimètres d’épaisseur sur l’eau à l’intérieur du cylindre de verre. Ajoutez de l’eau jusqu’à ce que l’huile entre en contact avec les thermocouples. Déplacez l’allumeur à étincelle en position au-dessus de l’huile.Démarrez simultanément l’acquisition de données et un chronomètre. Allumez la hotte d’extraction, l’hélice et l’allumeur d’étincelle. Allumez les radiateurs infrarouges à leur puissance prédéterminée.Lors de l’allumage de l’huile, arrêtez le chronomètre. Éteignez l’allumeur et déplacez-le en position neutre. Arrêtez l’acquisition de données et éteignez les réchauffeurs et l’hélice.Ensuite, retirez les thermocouples et éteignez le feu à l’aide d’un couvercle incombustible. Ces données concernent le temps de retard à l’allumage en fonction du flux de chaleur incident provenant du cône. Il existe des données pour le pétrole brut lourd frais et le pétrole brut lourd qui a subi une évaporation.Les asymptotes verticales montrent les flux de chaleur critiques. Ce graphique représente le taux de dégagement de chaleur en fonction du temps pour le pétrole brut léger frais. Il a un profil de taux de dégagement de chaleur régulier.Comparez cela avec les données d’un pétrole brut léger émulsionné qui avait un débordement à la fin de la combustion. Notez que les échelles sont différentes. Voici l’efficacité de combustion en fonction du flux de chaleur incidente pour deux types d’huile, le brut léger frais et le brut lourd évaporé.Les données ont été obtenues avec la configuration du cône. Les données de la configuration permettent également de tracer la vitesse de combustion des deux types d’huile. Voici un exemple de la température de surface en fonction du temps de deux thermocouples dans l’appareil d’inflammabilité du pétrole brut.La pointe indique le moment de l’allumage. Après avoir regardé cette vidéo, vous devriez avoir une bonne compréhension de la façon d’étudier l’inflammabilité et l’efficacité de combustion des pétroles bruts dans des conditions qui simulent des incendies de pétrole brut à l’échelle opérationnelle sur l’eau. Une fois maîtrisées, les différentes procédures expérimentales peuvent être réalisées en 20 à 60 minutes par expérience si elles sont correctement réalisées.Lors de la tentative de cette procédure, il est important de se rappeler que, bien que les configurations expérimentales soient conçues pour simuler des conditions à l’échelle opérationnelle, les expériences sont toujours menées dans un environnement de laboratoire contrôlé et les résultats doivent donc être interprétés en conséquence. Suite à cette procédure, d’autres paramètres qui influencent le problème, tels que le vent et les vagues, peuvent être ajoutés aux dispositifs expérimentaux afin d’améliorer encore la représentativité de ces expériences par rapport aux opérations réelles de combustion in situ. N’oubliez pas que travailler avec du feu et du pétrole brut peut être extrêmement dangereux et que des précautions, telles que des articles de protection individuelle, une hotte d’évacuation appropriée et la protection des matériaux combustibles, doivent toujours être prises lors de l’exécution de cette procédure.

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