Expertenwissen
Wachsablagerungstemperatur WPT
Definition der Wachsablagerungstemperatur WPT
Die Wachsablagerungstemperatur WPT ist die Temperatur, bei der sich aus einem Rohöl oder einem Ölprodukt die ersten Wachsablagerungen an Oberflächen bilden. Die Wachsablagerungstemperatur liegt immer unterhalb der Wachserscheinungstemperatur. Erst diese Ablagerungen führen dann insbesondere beim Transport und der Lagerung von Rohöl und Ölprodukten zu starken Beeinträchtigen bis hin zur Verstopfung der Pipeline.
Bestimmung von WAT & WPT
Die präzise Ermittlung der Wachserscheinungstemperatur WAT und der Wachsablagerungstemperatur WPT ist essenziell für die Bewertung der Transportstabilität von Rohöl und Ölprodukten. Während die Wachserscheinungstemperatur unabhängig von äußeren Bedingungen ist, wird die Wachsablagerungstemperatur von mehreren Faktoren beeinflusst. Dazu gehören die Temperaturdifferenz zwischen Flüssigkeit und Oberfläche, die Beschaffenheit der Oberfläche sowie die Fließgeschwindigkeit.
Die Wachserscheinungstemperatur gibt den Punkt an, an dem sich erste Wachskristalle im Öl bilden. Da es sich um einen physikalischen Prozess handelt, ist es wichtig, die Temperatur langsam zu senken, um das thermische Gleichgewicht nicht zu stören.
Im Gegensatz dazu ist die Wachsablagerungstemperatur nicht konstant, sondern variiert je nach Bedingungen. Die Messung sollte unter realistischen Transport- oder Lagerbedingungen erfolgen, um zuverlässige Werte zu erhalten. Unterschiedliche Messmethoden berücksichtigen dabei verschiedene Parameter, um möglichst genaue Ergebnisse zu liefern.
Überblick zu den Messmethoden zur Bestimmung der WPT
Anerkannte Messmethoden zur Bestimmung der Wachsablagerungstemperatur WPT sind der Cold Finger und die Wax Flow Loop.
Cold Finger Messprinzip
Das Cold Finger Messprinzip simuliert die Temperaturdifferenz zwischen einer Erdölprobe und einer kühleren Umgebung, beispielsweise einer Pipelinewand. Durch diesen Temperaturunterschied kommt es zur Ablagerung von im Öl enthaltenem Wachs, wodurch realistische Umgebungsbedingungen im Labor nachgestellt werden.
Das funktioniert mit dem Laborgerät Cold Finger wie folgt: Der metallische Kühlfinger befindet sich in gerührten und temperierten Erdölprobe. Das im Erdöl enthaltene Wachs lagert sich auf der Oberfläche dieses Kühlfingers ab. Zur Bestimmung der Ablagerungsmenge wird der Kühlfinger entweder einmalig oder in festgelegten Intervallen entnommen und gewogen.
Varianten beim Cold Finger Aufbau: Wasserbad vs Trockenbad
Die Temperierung der Erdölprobe kann auf unterschiedliche Weise erfolgen. Die klassische Methode nutzt ein offenes Wasserbad, das jedoch hinsichtlich Temperaturbereich, Handhabung und Arbeitssicherheit Einschränkungen aufweist.
Deshalb entwickelte PSL Systemtechnik im Jahr 2011 eine moderne Alternative mit dem Multi-Rack Cold Finger CF15. Durch die Einführung eines Trockenbads wurde die Temperaturkontrolle verbessert, die Sicherheit erhöht und die Handhabung optimiert. Zusätzlich ermöglicht das neue Design durch integrierte Schubladen eine einfachere Bedienung und erweiterte Messmöglichkeiten.
Ziel und Nutzen der Cold Finger Messungen
Wie verhält sich das Öl bei den Bedingungen und welchen Einfluss haben die Inhibitoren?
Ziele der Cold Finger Untersuchungen sind die Messung der Wachsablagerungstemperatur WPT, des Gesamtwachsgehalts, die Wachserscheinungstemperatur WAT für Praktiker (siehe Exkurs WAT in der Praxis) und der Einfluss von Scherung auf die abgelagerte Wachsmenge. Der Vergleich von unbehandelten zu behandelten also Inhibitoren-Proben ermöglicht Aussagen zur Effektivität der eingesetzten Inhibitoren.
Diese Untersuchungen können mit dem Cold Finger durchgeführt werden
Bestimmen der Wachsablagerungstemperatur WPT
Bestimmen der Wachserscheinungstemperatur WAT
Menge der Wachsablagerungen über die Zeit bei gleichbleibender Temperatur
Gesamtwachsgehalt der Erdölprobe
Schereffekte abhängig von der Fließgeschwindigkeit
Entwickeln, testen und optimieren von Wachs- und Paraffininhibitoren
Vergleich der Messergebnisse einer unbehandelten und einer inhibierten Probe
Überwachen und Vermeiden von Wachsablagerungen
Das Cold Finger Laborgerät erweist sich damit als wichtige Basis für die Überwachung und Vermeidung von unerwünschten Wachsablagerungen in Pipelines, bei der Lagerung und in industriellen Prozessen.
PSL ist Ihr Experte für Laborgeräte in der Flow Assurance
Sie können zwischen 4 Cold-Finger-Modellen wählen.
Wax Flow Loop Messprinzip
In einer Prüfschleife wird eine Probenmenge durch einen temperierten Rohrleitungsabschnitt gepumpt. In diesem Abschnitt kann die Wandtemperatur der Rohrleitung durch Heizen oder Kühlen eingestellt werden. Druck- und Temperaturmessungen vor und nach der Strecke zeigen Veränderungen, die auf Wachsablagerungen zurückzuführen sind. Wenn die Wand eine Temperatur hat, die unter der WAT der Probenflüssigkeit liegt, kommt es zu Wachsablagerungen.
Diese Ablagerungen führen zu einer Verringerung des Durchmessers der Rohrleitung und damit zu einem Druckabfall, der sich nachweisen lässt. Darüber hinaus haben die Wachsschichten auf der Wand eine thermische Isolierwirkung, die sich in Änderungen der Differenztemperatur zeigt. Die Genauigkeit dieser Methode ist nicht so hoch wie die der DSC oder der CPM, aber im Gegensatz zu diesen Methoden kann die Probe unter Fließbedingungen untersucht werden.
Wax Flow Loop WL
Die vollautomatisierte Wax Flow Loop von PSL Systemtechnik ist eine kompakte Laboranlage zur Untersuchung der Ausfällung und Ablagerungen von Wachsen, Paraffinen und Asphaltenen in Pipelines.
Wachs und Wax Flow Loop
Statisch lässt sich die WAT sehr genau und mit recht geringem Aufwand ermitteln. Es zeigt sich jedoch in der täglichen Praxis, dass das reine Unterschreiten der WAT bei der Rohölförderung nicht zwangläufig und sofort zu Problemen mit Wachsablagerungen führen muss. Die Wachsablagerungen sind in ihrer Bildungsphase noch weich und reagieren deutlich auf Scherkräfte die durch das strömende Medium Öl auf sie ausgeübt werden.
Mittels der Wax Flow Loop kann das Verhalten von Öl und Ölprodukten im Fördersystem im bewegten Medium untersucht werden. Durch die variabel einstellbaren Flussraten können vielfältige Einsatzbereiche simuliert werden, durch die Temperierung in einem weiten Bereich werden Simulationen auch von extremen Umweltbedingungen (Pipelinetransport durch kalte Gebiete oder unterseeisch) ermöglicht. So kann nicht nur das Verhalten des transportierten Mediums nachgestellt werden, auch können Inhibitoren auf ihre Performance, also ihr Inhibierungsvermögen direkt getestet werden und sowohl relativ als auch absolut bewertet werden.
Austauschbare Testpipelines ermöglichen Messungen über verschiedene Rohrdurchmesser und somit die Bewertung bei stark unterschiedlichen Strömungsbedingungen. Ebenfalls sind über verschiedene Kapillarlängen weitere experimentelle Auswertungen und Vergleiche möglich. Wie Untersuchungen zeigten, ist die Oberflächenbeschaffenheit (Rauigkeit und Material) nur von untergeordneter Bedeutung, sofern sich überhaupt Effekte bei der Wachsablagerung zeigen.
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