TY - THES

T1 - Entwicklung einer In-Situ-Permeations-Mess-Apparatur für die Detektion von flüchtigen Kohlenwasserstoffen und die Messung der Permeationsrate an thermoplastischen Kunststoffrohren

AU - Bodor, Christian

N1 - gesperrt bis 05-09-2016

PY - 2011

Y1 - 2011

N2 - In der Erdölindustrie werden Rohöle sowie Lagerstätten- und Prozesswässer in sogenannten Flowlines transportiert. Üblicherweise werden Flowlines aus Stahl gefertigt, sollen aber künftig durch Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen substituiert werden. Durch die Substitution könnten der finanzielle und zeitliche Installationsaufwand massiv gesenkt werden. Während Stahlleitungen grundsätzlich dicht gegenüber Erdölbestandteile sind, können Kunststoffrohre nicht grundsätzlich als dicht gegenüber flüchtigen Kohlenwasserstoffen betrachtet werden. Im ersten Schritt wurde die Permeation von konditionierten thermoplastischen Kunststoffrohren durch das Sammeln des Permeats in destilliertem Wasser untersucht. Mit Hilfe einer Kombination aus aufwändigen Flüssig/Flüssig-Extraktions-Methoden und darauf folgender gaschromatographischer Analyse konnte die Durchbruchzeit (Time-Lag) für Toluol durch 32mm/SDR11 (PE-100) Rohre mit etwa 4 Wochen bestimmt werden. Weiters wurde ein Permeations-Laborprüfstand konstruiert und implementiert, mit dem Permeationsraten von flüchtigen Kohlenwasserstoffen durch die Rohrwand von PE-Rohren gemessen werden konnte. Darüber hinaus konnte eine Konfiguration geschaffen werden, die es erlaubt gegebenenfalls im Einsatz befindliche PE-Rohre hinsichtlich deren Permeationsraten von flüchtigen Kohlenwasserstoffen zu untersuchen. Im Labor wurde einerseits die Eignung des Permeations-Laborprüfstandes nachgewiesen, sowie die Toluol-Permeation in Abhängigkeit der Konzentration ermittelt. Die Permeationsexperimente mit dem Permeations-Laborprüfstand wurden bei 35°C und einem Innendruck von 3 bar durchgeführt. Dabei zeigte sich ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Konzentrationen innerhalb des Rohres und den daraus resultierenden Permeationsraten. Die ermittelten Permeationsraten für Toluol lagen im Bereich von etwa 70mg/m²d bis 1200mg/m²d. Die Ergebnisse aus den Permeationsversuchen ergaben, dass der entwickelte Permeations-Laborprüfstand für die kalibrierte Substanz reproduzierbare und schlüssige Messergebnisse liefert. Zudem wurde ein Grundstock für den Aufbau eines Arbeitsbereiches zum Thema Permeation an der Kunststofftechnik Leoben geschaffen.

AB - In der Erdölindustrie werden Rohöle sowie Lagerstätten- und Prozesswässer in sogenannten Flowlines transportiert. Üblicherweise werden Flowlines aus Stahl gefertigt, sollen aber künftig durch Rohre aus thermoplastischen Kunststoffen substituiert werden. Durch die Substitution könnten der finanzielle und zeitliche Installationsaufwand massiv gesenkt werden. Während Stahlleitungen grundsätzlich dicht gegenüber Erdölbestandteile sind, können Kunststoffrohre nicht grundsätzlich als dicht gegenüber flüchtigen Kohlenwasserstoffen betrachtet werden. Im ersten Schritt wurde die Permeation von konditionierten thermoplastischen Kunststoffrohren durch das Sammeln des Permeats in destilliertem Wasser untersucht. Mit Hilfe einer Kombination aus aufwändigen Flüssig/Flüssig-Extraktions-Methoden und darauf folgender gaschromatographischer Analyse konnte die Durchbruchzeit (Time-Lag) für Toluol durch 32mm/SDR11 (PE-100) Rohre mit etwa 4 Wochen bestimmt werden. Weiters wurde ein Permeations-Laborprüfstand konstruiert und implementiert, mit dem Permeationsraten von flüchtigen Kohlenwasserstoffen durch die Rohrwand von PE-Rohren gemessen werden konnte. Darüber hinaus konnte eine Konfiguration geschaffen werden, die es erlaubt gegebenenfalls im Einsatz befindliche PE-Rohre hinsichtlich deren Permeationsraten von flüchtigen Kohlenwasserstoffen zu untersuchen. Im Labor wurde einerseits die Eignung des Permeations-Laborprüfstandes nachgewiesen, sowie die Toluol-Permeation in Abhängigkeit der Konzentration ermittelt. Die Permeationsexperimente mit dem Permeations-Laborprüfstand wurden bei 35°C und einem Innendruck von 3 bar durchgeführt. Dabei zeigte sich ein annähernd linearer Zusammenhang zwischen unterschiedlichen Konzentrationen innerhalb des Rohres und den daraus resultierenden Permeationsraten. Die ermittelten Permeationsraten für Toluol lagen im Bereich von etwa 70mg/m²d bis 1200mg/m²d. Die Ergebnisse aus den Permeationsversuchen ergaben, dass der entwickelte Permeations-Laborprüfstand für die kalibrierte Substanz reproduzierbare und schlüssige Messergebnisse liefert. Zudem wurde ein Grundstock für den Aufbau eines Arbeitsbereiches zum Thema Permeation an der Kunststofftechnik Leoben geschaffen.

KW - Permeation

KW - flüchtige Kohlenwasserstoffe

KW - In-Situ Permeationsmessungen

KW - Erdölindustrie

KW - thermoplastische Kunststoffrohre

KW - Permeationsrate

KW - permeation

KW - in-situ permeation test device

KW - polymer pipes

KW - oilfield application

M3 - Masterarbeit

ER -