Efecto de las reacciones químicas, en fase gaseosa, sobre la producción de monóxido de carbono, durante la combustión in situ

Abstract

Mediante el uso del Tunnable Diode Laser (TDL), se estudió el efecto de las reacciones secundarias sobre la producción de monóxido de carbono (CO) que tienen lugar en el proceso de combustión in situ (CIS) para recobro de crudo pesado. Se midió la concentración de CO al interior de un quemador que permitió la medición in situ de la concentración de especies en fase gaseosa. Inicialmente se empleó una configuración experimental, la cual, garantizó que tanto el analizador de gases (AG) como el láser reportaran la misma concentración de CO en mediciones ex situ a temperatura ambiente. En una segunda etapa se comprobaron mediciones similares de concentración de CO para ambos instrumentos en una configuración quasi in situ. Finalmente, en la última etapa se validó la igualdad en la medición in situ de CO, con ambos instrumentos. Con los diferentes experimentos llevados a cabo en esta investigación, se confirmó que el CO se oxida mediante reacciones secundarias. Específicamente se encontró que, la concentración de CO disminuye posterior a la zona donde ocurren las reacciones primarias de oxidación de crudo pesado. De acuerdo con las condiciones de operación empleadas, entre el 8 % y el 15 % del CO que se detectó en la zona de reacción, se oxidó, desde el punto de reacción hasta el punto de medición con un analizador de gases convencional ubicado a una distancia típica para la caracterización de CIS. Este resultado confirmó la existencia de reacciones secundarias, de acuerdo con los diferentes montajes experimentales empleados en esta tesis para caracterizar la CIS. El efecto que estas reacciones secundarias pueden tener en los mecanismos cinéticos que tradicionalmente se han usado para caracterizar la CIS, es motivo de investigación; no obstante, se sugiere como un tema de alta relevancia en el campo de la investigación de la CIS.

Abstract: Through the use of the Tunnable Diode Laser (TDL), the effect of the secondary reactions on the production of carbon monoxide (CO) that take place in the combustion process in situ (CIS) for heavy oil recovery was studied. The concentration of CO inside a burner was measured, allowing the in situ measurement of the concentration of species in the gas phase. Initially, an experimental configuration was used, which guaranteed that both the gas analyzer (AG) and the laser would report the same CO concentration in ex situ measurements at room temperature. In a second stage, similar measurements of CO concentration were verified for both instruments in a quasi-situ configuration. Finally, in the last stage the equality in the in situ measurement of CO was validated, with both instruments. With the different experiments carried out in this investigation, it was confirmed that the CO is oxidized by secondary reactions. Specifically, it was found that the concentration of CO decreases after the area where the primary reactions of heavy crude oxidation occur. According to the operating conditions used, between 8 % and 15 % of the CO that is detected in the reaction zone is oxidized, from the reaction point to the measurement point with a conventional gas analyzer located at a typical distance for the characterization of CIS. This result confirms the existence of secondary reactions, according to the different experimental assemblies used in this thesis to characterize the CIS. The effect that these side reactions can have on the kinetic mechanisms that traditionally have been used to characterize CIS, is a matter of investigation; nevertheless, it´s suggested as a topic of high relevance in the research field of the CIS