دانلود رایگان مقاله تحقیق بر روی ارزیابی کارایی و توسعه پراکنده ساز جدید نشت نفت

چکیده

     بطور معقول استفاده از پراکنده  ساز نشت نفت یکی از ابزارهای مهم ضروری برای رسیدگی به نشت نفت در نظر گرفته شده است. با وقوع بی وقفه حوادث مربوط به نشت مواد نفتی، تاثیر و اثر سمیت پراکنده  ساز نشت نفتی توجه زیادی را به خود جلب کرده است. بطور خاص، پراکنده ساز نشت نفتی مورد استفاده در حوادث مربوط به نشت نفت نیازمند ارزیابی تاثیر فوران  کنندگی آن در زیر آب است. در این مقاله نویسندگان مسائل و شرایط حال حاضر تحقیقات را بر روی توسعه قاعده کار و ارزیابی اثر کاربرد در زیر آب و سطح دریا را خلاصه کرده  اند. علاوه بر این، نویسندگان به توصیف پیشرفت موجود در تحقیقات بر روی پراکنده  ساز نشت نفتی سازگار با محیط زیست و فناوری ارزیابی اثر کاربرد زیردریا و سطح دریا مربوط به پراکنده ساز که توسط آزمایشگاه آنها صورت می  پذیرد می  پردازند.

1.مقدمه

     در سالهای اخیر، با اجرای رو به افزایش فعالیتهای تولید هیدروکربن، ترک خوردگی خط لوله زیر دریا، نشت سکوی حفاری نفت نواحی ساحلی یا دیگر دلایل منجر به وقوع مکرر حوادث مربوط به نشت نفت در زیر آب شده است. نفت ریخته شده در زیر دریا به شدت محیط زیست دریایی و انسانی را در فرآیند کلی که در آن از قسمت آبهای زیرین تا سطح دریا را پوشش می  دهد را آسیب می  رساند. برای مثال، در حادثه نشت نفت که برای یک سکوی حفاری با نام افق عمیق دریا در مکزیک و در آوریل 2010 رخ داد، تقریبا 700000 تن نفت خام وارد آب شد. نفت خام در عمق 1500 متری وارد آب شد و سپس یک ناحیه معلق را در عمق بین 1000 متر و 1200 متر تشکیل داد؛ علاوه بر این نزدیک 50 درصد نفت خام تحت تاثیر شناوری تا سطح دریا رسید که بطور قابل توجهی باعث آسیب جدی به موجودات آبی و سطح کیفی آب شد. با اکتشاف عمیق بیشتر و توسعه گاز و نفت در دریای جنوبی چین، سکوهای حفاری کنار ساحل به ناحیه عمیق آب گسترش پیدا کرده  اند یعنی جاییکه خطوط لوله زیر دریا بطور مداوم گسترش یافته و بنابراین منجر به خطرپذیری نسبی بالای نشت نفت در عمق آب شده است. 

     سورفاکتانتها، بعنوان اجزای اصلی پراکنده کننده نشت نفت قادر هستند که بطور قابل توجهی تنش سطح مشترک بین آب و نفت نشت یافته را کاهش دهند و ویسکوزیته نفت نشت یافته باعث می  شود که امولسیون پایدار نفت در آب ایجاد شود که به سرعت در آب دریا پخش می  شود که دلیل آن تخریب بیولوژیکی تسریع شده است که باعث کاهش تاثیر خطرات نشت نفت بر روی محیط زیست دریایی می  شود. 

     بطور معقول استفاده از پراکنده  سازهای نشت نفت به یکی از مهمترین ابزارها برای رسیدگی به حوادث نشت نفت دور از ساحل تبدیل شده است. برای این حوادث، پراکنده  ساز نشت نفت معمولا از طریق کشتی یا هواپیما اسپری می  شود. با این حال، تاثیر اسپری سطح دریایی پراکنده  ساز نشت نفت نمی  تواند به دلیل موارد زیر از لحاظ کمی مورد بررسی قرار بگیرد: 1) عدم قطعیت شرایط محیطی مانند موج دریا و دما 2) ارزیابی دقیق دشوار با فناوری موجود سطح و ضخامت لایه  های نفتی پخش شده توسط پراکنده ساز نشت نفت. برای یک حادثه نشت نفت در زیر آب مانند هرآنچه که در مکزیک رخ داد، از وسایل کنترل خودکار (ROV) برای جابجایی 3000 مترمکعب از پراکنده ساز در نقطه شروع نشت نفت از سطح دریا استفاده شد. این اولین فوران  کننده زیرآبی پراکنده ساز نشت نفت با مقیاس بزرگ در جهان بود. با این حال، تحقیقات کمی بر روی فناوری کاربرد زیرآب و تاثیر پراکنده  ساز نشت نفت تاکنون گزارش شده است. 

     در این مقاله، بر اساس خلاصه  ای از وضعیت حال حاضر تحقیق در مورد توسعه پراکنده  ساز نشت نفت و فناوری بررسی تاثیر کاربرد زیر دریایی و سطح دریای آن، نویسندگان توصیفی از تحقیقات صورت گرفته در مورد این جوانب و پیشرفت حاصل از آزمایشگاه خود ارائه می  دهند. 

2.توسعه پراکنده  ساز جدید نشت نفت سازگار با محیط زیست

     از دهه 1960، جامعه بین  المللی شروع به تحقیق و گسترش پراکنده  سازهای نشت نفت شیمیایی کرد. در سال 1967، حجم بزرگی از پراکنده  ساز برای رسیدگی به نشت نفتی حادثه تنگه توری استفاده شد؛ به دلیل سمیت بالای آن، پراکنده  ساز نشت نفتی به محیط زیست دریایی بشدت آسیب رساند. از اینرو، بسیاری از محققین شروع به تمرکز بر روی تحقیقات درمورد پراکنده  سازهای غیرسمی کردند. بطور کلی محصولات پراکنده  ساز نشت نفت دستخوش سه مرحله توسعه با انواع سورفاکتانت و حلال شده  اند. برای نسل اول محصولات، جزء اصلی سورفاکتانت آنیونی و هیدروکربن آروماتیک سبک حلال هستند؛ برای نسل دوم، جزء اصلی سورفاکتانت غیر یونی با سمیت کمتر است (عمدتا سورفاکتانت اتری)؛ برای نسل سوم محصولات غلیظ، دی-سوربیت، اسید چرب و دیگر مواد خام حاصل از محصولات کشاورزی و جانبی هستند و حلال نیز پلی اتیلن گلیکول است بطوریکه محصولات پراکنده  ساز سمیت بسیار کمتری دارند. 

      شاخصهای عملکردی پراکنده  ساز نشت نفت عمدتا شامل میزان امولسیون  کنندگی، تخریب  پذیری زیستی و سمیت زیستی هستند. از طریق آنالیز مقایسه  ای محصولات پراکنده  ساز نشت نفت موجود در چین ما دریافتیم که آنها اغلب با استفاده از سورفاکتانت شیمیایی بعنوان جزء اصلی تهیه می  شوند. اگرچه آنها قابلیت امولسیون  کنندگی بالایی دارند، تخریب  پذیری زیستی و سمیت زیستی آنها ایده  آل نیست. 

     با توجه به این وضعیت، ما تحقیقات جدی بر روی پراکنده  سازهای سازگار با محیط زیست را با شروع تحقیق بین-المللی بر روی سورفاکتانتهای زیستی و کاربرد آنها آغاز کردیم. اولا، ما علاوه بر نمونه  برداری از بستر گلی و آب، نژادهای با تولید بالای سورفاکتانتهای زیستی را انتخاب و کشت دادیم. بعد از تخممیر این مواد، ما سورفاکتانت زیستی را با عملکرد امولسیون  کنندگی بالا استخراج کردیم. با توجه به شاخصهای ارزیابی اصلی مانند نرخ امولسیون  کنندگی، سمیت زیستی و تخریب  پذیری زیستی و همچنین از طریق آزمایش متعامد طراحی شده، ما فرمول و قاعده کلی حاکم بر سورفاکتانت زیستی را تعیین کردیم. 

     در حال حاضر، آزمایش بر روی پراکنده  ساز سازگار با محیط زیست توسط ما گسترش پیدا کرد و توسط مرکز نظارت محیط دریایی شمال چین به اجرا در آمد، اداره دولتی اقیانوس نشان می  دهد که شاخصهای عملکردی آن به استانداردهای ملی مربوطه رسیده است. این پراکنده  ساز می  تواند در حوادث ناشی از نشت نفت حاصل از سکوهای نفتی دور از ساحل مورد استفاده قرار بگیرد و در این صورت بنادر و کشتی  ها چشم  انداز برنامه بسیار امیدوارکننده  ای دارند.

Abstract

     Reasonably using oil spill dispersant has become one of the important emergency means intended to handle offshore oil spill accidents. With the worldwide nonstop occurrence of offshore oil spill accidents, the effect and toxicity influence of oil spill dispersant have seized popular attention. In particular, oil spill dispersant used in deepwater oil spill accidents urgently needs undergo evaluation of its underwater jetting effect. In this paper, the authors summarized the present condition and existing problems of researches on formula development, sea-surface and underwater application effect evaluation of oil spill dispersant. In addition, the authors gave a description about the progress made in the researches on new environment-friendly oil spill dispersant carried out by their laboratory and in the effect evaluation technology of sea-surface and underwater application of oil spill dispersant.

1. Introduction

     In recent years, with worldwide implementation of increasingly more hydrocarbon production activities, subsea pipeline cracking, offshore oil drilling platform leakage, or some other reasons have led to frequent occurrence of underwater oil spill accidents. Subsea spilled oil has severely impaired both marine environment and mankind in the entire process in which it enters water body undersea all the way to sea surface. For example, in the oil spill accident happened to a drilling platform named Deepwater Horizon in Mexico in April 2010, about 700,000 tons of crude oil leaked. The crude oil leaked and entered water body at the water depth of 1,500 m, and then formed a suspending plume zone at the depth between 1,000 m and 1,200 m; moreover, about 50% of crude oil rose to sea surface under the influence of buoyancy (Jane Lubchenco, et al, 2012), significantly damaging water body and marine organisms. With the further deepened exploration and development of gas and oil in South China Sea, offshore drilling platforms have advanced to the deepwater zone where subsea pipelines are constantly extended and thus lead to a relatively high risk of deepwater oil spill.

     Surfactant, as the major component of oil spill dispersant, is able to remarkably decrease the interfacial tension between spilled oil and seawater and the viscosity of spilled oil, turning it to stable oil-in-water emulsion that will be rapidly dispersed in seawater due to its accelerated biological degradation, reducing the hazardous impact of spilled oil on marine environment.

     Reasonably using oil spill dispersant has become one of the important emergency means intended to handle offshore oil spill accidents. For offshore oil spill accidents, oil spill dispersant is usually sprayed via either vessel or plane. However, the sea-surface spraying effect of oil spill dispersant cannot be quantitatively evaluated mainly because of: (1) Uncertainty of environmental conditions such as sea wave and temperature; (2) Difficult accurate evaluation by current technology of area and thickness of sea-surface oil films dispersed by oil spill dispersant. For an underwater oil spill accident like that happened to Deepwater Horizon in Mexico, Remote Operated Vehicles (ROV) was used to jet 3,000 m3 of oil spill dispersant at seabed oil spill starting spot. This is the first large-scale underwater jetting of oil spill dispersant for oil spill accident in the world. However, few researches on underwater application technology and effect of oil spill dispersant are reported so far.

     In this paper, on the basis of summarizing present research situation of oil spill dispersant development and the evaluation technology of its sea-surface and underwater application effect, the authors gave a description about the researches on these aspects carried out and progress made by their laboratory.

2. Development of New Environment-friendly Oil Spill Dispersant

     Since 1960s, the international community started the research and development of chemical oil spill dispersant. In 1967, a great volume of oil spill dispersant was used to handle the spilled oil from the Torrey Canyon oil spill accident; due to its high toxicity, the oil spill dispersant severely damaged the marine ecological environment. Hence, many scholars began to focus on the researches of low-toxic oil spill dispersant. Generally speaking, the oil spill dispersant products have undergone three development stages by types of surfactant and solvent (Su, 1992): For the first generation of products, the major component is anionic surfactant and the major solvent light aromatic hydrocarbon; for the second generation, the major component is nonionic surfactant with lower toxicity (mainly ether surfactant); for the third generation of concentrated products, its D-sorbite, fatty acid, and other raw materials come from agricultural and sideline products, and the solvent is polyethyleneglycol so that the oil spill dispersant products are much less toxic.

     The performance indicators of oil spill dispersant mainly include emulsification rate, biodegradability and biotoxicity. Through comparatively analyzing existing oil spill dispersant products in China, we found that they are mostly prepared using chemical surfactant serving as major component. Although they do have a great emulsification capability, their biodegradability and biotoxicity are not ideal.

     In view of this situation, we launched the research on new efficient environment-friendly oil spill dispersant by starting with the international exploration focus-biosurfactant and its application. Firstly, we chose and cultured high-yielding strains of biosurfactant in addition to sampling bed mud and water body. After fermenting these strains, we extracted biosurfactant with high emulsification performance. According to the main assessment indicators such as emulsification rate, biotoxicity and biodegradability, and through designed orthogonal experiment, we determined the oil spill dispersant formula dominated by biosurfactant.

     Currently, the test over the efficient environment-friendly oil spill dispersant developed by us performed by the North China Sea Environmental Monitoring Center, State Oceanic Administration shows that its performance indicators meet relevant national standards. This oil spill dispersant can be used in oil spill accidents by domestic offshore oil platforms, ports and vessels and has a very promising application prospect.

چکیده

1. مقدمه

2. توسعه پراکنده¬ساز جدید نشت نفت سازگار با محیط زیست

3. تحقیق بر روی فناوری ارزیابی تاثیر کاربرد سطح دریایی پراکنده¬ساز نشت نفت

3.1 پیشرفت تحقیق در مورد تاثیر کاربرد سطح دریایی پراکنده¬ساز نشت نفت

3.2 تحقیق در مورد آزمایش شبیه¬سازی بررسی تاثیر کاربرد سطح دریایی پراکنده¬ساز نشت نفت

4. تحقیق در مورد فناوری ارزیابی اثر کاربرد زیرآبی پراکنده¬ساز نشت نفت

4.1 نظریه نشت نفت در زیر آب

4.2 تحقیق آزمایشی

4.3 بحث

Abstract

1. Introduction

2. Development of New Environment-friendly Oil Spill Dispersant

3. Research on Evaluation Technology of Sea-surface Application Effect of Oil Spill Dispersant

3.1. Research progress of sea-surface application effect of oil spill dispersant

3.2. Research on simulation experiment of sea-surface application effect evaluation of oil spill dispersant

4. Research on Underwater Application Effect Evaluation Technology of Oil Spill Dispersant

4.1. Underwater oil spill theory

4.2. Experimental research

4.3. Discussion

Acknowledgements

References