Jelenleg a kondenzációs módszer fejlesztése során még néhány technikai kihívással szembesül, az energiafogyasztás több mint 10%-kal nő a folyékony nitrogén hűtéshez képest.
Egyrészt a kondenzációs módszer berendezésköltségei és üzemeltetési költségei viszonylag magasak, különösen akkor, ha alacsonyabb kondenzációs hőmérsékletre törekszünk a visszanyerési sebesség javítása érdekében, ami jelentősen megnöveli az energiafogyasztást és korlátozza a széleskörű{0}}alkalmazást. A mechanikus kondenzációs módszerek magasabb hűtési hőmérséklettel rendelkeznek, ami megnehezíti az egyre szigorúbb kibocsátási szabványok teljesítését. Míg a folyékony nitrogén kondenzációs módszerek alacsonyabb hűtési hőmérsékletet biztosítanak, a folyékony nitrogén drága, tárolása és szállítása bizonyos biztonsági kockázatokat rejt magában. Másrészt a gyakorlati alkalmazásokban javítani kell a kondenzációs berendezések változó üzemi feltételekhez való alkalmazkodóképességét az olaj és gáz esetében. Például az olaj és gáz összetételének és áramlási sebességének jelentős ingadozása befolyásolhatja a kinyerési hatékonyság stabilitását. A jövőben a kondenzációs módszerek a hatékony és energiatakarékos kondenzációs berendezések és folyamatok kifejlesztésére{6}} fognak összpontosítani az új hűtési ciklusok és a nagy hatékonyságú hőcserélő-technológiák kutatása révén, valamint a berendezések költségeinek és a működési energiafogyasztás csökkentése érdekében. A technológiai integráció területén további kutatásokat kell végezni arra vonatkozóan, hogy miként lehet ésszerűbben integrálni a kondenzációs módszereket más olaj- és gázhasznosítási technológiákkal a szinergikus hatások elérése és az általános hasznosítási hatékonyság fokozása érdekében.
2.1.2
Adszorpciós módszer
Az adszorpciós módszer az adszorbensek adszorpciós kapacitását használja fel a keverék különböző komponenseinek elválasztására. Ebben a folyamatban egy vagy több komponenst megfog az adszorbens felülete, és az elválasztás az olaj- és gázmolekulák adszorbens általi adszorpciójával valósul meg. Az adszorpciós módszer előnye az egyszerű folyamat és az alacsony energiafogyasztás [33]. Ezen túlmenően ezzel a módszerrel hatékonyan visszanyerhetők a szerves oldószerek és újrahasznosíthatók az adszorbensek, ami jelentős előnyöket mutat a környezetvédelem és az erőforrások megőrzése terén. Az adszorpció hatékonyan kezeli az alacsony-koncentrációjú olajat és gázt, így alkalmasabbá válik az olaj- és gázfeldolgozás későbbi szakaszaiban történő felhasználásra, ahol más technológiákkal integrálható, és átfogó kezelési rendszert alkothat.
Az adszorbensek jellemzőinek alapos kutatása-döntő fontosságú az adszorpciós hatékonyság jelentős javításához. Jelenleg az általánosan használt adszorbensek közé tartozik az aktív szén, a szilikagél, az aktív alumínium-oxid, a molekulaszita, a szénelemző sziták és az aktív szénszálak, amelyek mindegyike saját egyedi jellemzőkkel rendelkezik. Ezenkívül kutatást és fejlesztést végeztek néhány feltörekvő adszorbens anyagon, hogy többet érjenek el
hatékony és környezetbarát adszorpciós technológiák. Huang Weiqiu et al. áttekintette számos általánosan használt olaj- és gázadszorbens adszorpciós teljesítményét és módosítási technikáit, beleértve az aktív szenet, az aktív szénszálakat, a hidrofób zeolit/mezopórusos molekulaszitákat és a hidrofób szilikagélt. Azt javasolták, hogy a jövőbeli kutatásoknak új adszorbensek, kompozit adszorbensek és adszorbens szerkezetek tervezésére kell összpontosítaniuk. Xu Wei et al. szisztematikusan tárgyalta az aktív szén adszorpciós technológiájának alkalmazását a VOC-kezelésben, beleértve a nyomásingadozásos adszorpciót, a magas hőmérsékleten történő adszorpciót, a magas hőmérsékleten történő adszorpciót, a hőmérsékleti-nyomásos lengéscsillapítást és az elektromos adszorpciós módszereket. Az adszorbensek felületi kémiai módosítása megváltoztathatja adszorpciós kapacitásukat és szelektivitását a VOC-kkal szemben. Az adszorbátum molekulamérete és az aktív szén pórusméret-eloszlása közötti egyezés az adszorpció hatékonyságát befolyásoló kulcsfontosságú tényező. Az adszorpciós műveletek során a folyamat paraméterei (hőmérséklet, gázkoncentráció és áramlási sebesség), a környezeti feltételek (nedvesség, nyomás), valamint a kevert gáz összetétele mind jelentősen befolyásolják az adszorpciós folyamatot. Xue Mengting et al. leírták a különböző molekulaszita konfigurációk hatását a VOC-k kipufogógázokban való adszorpciójára. A köbös-konfigurált molekulasziták mutatják a legjobb adszorpciós teljesítményt a VOC-k esetében, ezt követik a hatszögletű{14}}konfigurációjúak, míg az ortorombikus vagy monoklin{15}}konfigurációjúak általában átlagos adszorpciós teljesítményt mutatnak. A mikropórusos molekulaszita a kis molekulájú VOC-k számára alkalmas, míg a mezopórusos molekulaszita a nagy{18}}molekulájú VOC-k számára. Feng Yongchao úgy véli, hogy az MFI- típusú molekulaszita egyedi pórusszerkezete és állítható szilícium-dioxid{20}}timföld aránya ígéretessé teszi őket az illékony szerves vegyületek eltávolítására. A jelenlegi kihívások közé tartozik azonban a hidrofób VOC adszorpciós teljesítmény és a katalitikus aktivitás egyensúlyának megteremtése, valamint az alacsony töltési sebesség és a könnyű deaktiválás a hordozó külső felületén lévő aktív komponensek feldúsulása miatt. A cél ezeknek a problémáknak a kezelése a fémjelenlét formájának racionális tervezésével és a hordozó elemi összetételének módosításával.
Wang Yingxia et al. feltárta a szilikagél módosításának feltételeit a benzingőz adszorpciós hatékonyságának növelése és a vízfelvétel csökkentése érdekében. Megállapították, hogy módosítószerként borkősavat használnak, 550-650 °C hőkezelési hőmérséklettel és kb.
3-10 óra, és 3-10 °C/perc fűtési sebességgel optimális eredmény érhető el. Ezenkívül a módosított szilikagél deszorpciós sebessége növekszik magasabb vákuumnyomással, magasabb hőmérséklettel és megnövekedett deszorpciós ciklusokkal.
Az adszorpciós szerek regeneráló technológiája döntő szerepet játszik az adszorpciós módszerek fenntarthatóságának, gazdaságosságának és környezetbarátságának fokozásában. A hagyományos adszorpciós ágens-regenerációs technológiák gyakran jelentős hátrányokkal küzdenek, mint például az alacsony hatékonyság, a magas költségek és a környezeti hatások. A kutatók kiterjedt tanulmányokat végeztek a regenerációs technológiákról. Jelenleg a gyakori aktívszén regenerálási módszerek közé tartozik a termikus regeneráció, oxidatív regeneráció, oldószeres extrakció, biológiai regeneráció, szuperkritikus folyadék regenerálás, mikrohullámú besugárzásos regeneráció, ultrahangos regeneráció és fotokatalitikus regeneráció. Huang Weiqiu et al. azt találta, hogy az aktív szenet adszorbeáló olaj és gáz esetében négy tényező -mikrohullámú teljesítmény, besugárzási idő, aktív szén mennyisége és vákuumnyomás-hatása a regenerálás hatékonyságára és veszteségére ebben a sorrendben csökken. Az optimális kísérleti feltételeknek a 300 W mikrohullámú teljesítményt, 240 s besugárzási időt, 4 g aktív szén mennyiséget és 0,06 MPa vákuumnyomást határoztuk meg. Zhang Yuzhou [41] áttekintette három szempont -az aktív szén, a különböző adszorbátumok és a változó szabályozási feltételek-befolyását a mikrohullámú regenerációra, hangsúlyozva, hogy e három szempont mélyreható kutatása szükséges a mikrohullámú regeneráció fejlődésének előmozdításához. Han Yingjie et al. összefoglalta a mikrohullámú -regenerált aktívszén technológia fejlesztési jellemzőit, azonosítva a mikrohullámú regenerálási módszert befolyásoló tényezőket, beleértve a mikrohullámú teljesítményt, a vivőgáz-atmoszférát, a regenerálási időt, az adszorbens típusát és az adszorbeált anyagot.
Sun Xianhang et al. elmagyarázta az aktív szén szuperkritikus CO₂ regenerációjának mechanizmusát, összefoglalva a VOC-deszorpciós mechanizmusok kutatásának jelenlegi állását három aspektusból: nyomás, hőmérséklet és áramlási sebesség. Meghatározták a VOC-deszorpció mikroszkópos mechanizmusát szuperkritikus CO₂ hatására, valamint a deszorpció utáni aktív szénben lévő VOC-k tömegátadási együtthatóinak számítási modelljét. Li Yichen összehasonlító kutatások során megállapította, hogy a mikrohullámú-vákuumkapcsolt regenerációs technológia, amely szakaszos mikrohullámú-vákuum izoterm deszorpciós kezelést foglal magában 4,5-perces vákuumciklusos folyamattal és 0,5-perces nitrogénes regenerációs eljárással, az optimális vákuum-megszakítási eljárás. aktív szenet tartalmazó olaj{11}}. Hu Minggang egy elsőrendű többváltozós szürke előrejelzési modellt hozott létre. Ezt a modellt alkalmazták az adszorpciós alapú olaj- és gázvisszanyerő egységek teljesítményének előrejelzésére, ami jó előrejelző hatékonyságot mutat. Fontos útmutatást ad az aktív szén cseréjének optimális időzítésének meghatározásához, valamint az olaj- és gázadszorpciós visszanyerő egységek módosításához és optimalizálásához.
Számos tudós ért el bizonyos eredményeket kutatásaival. Chen Yaosi hűtőberendezést adott a meglévő olaj- és gázadszorpciós visszanyerő egységhez, és kísérleti elemzéssel arra a következtetésre jutott, hogy az adszorbeált olaj kilépő hőmérsékletét -5 és 5°C között szabályozta.
megfelel a kibocsátási követelményeknek. DWIVEDI et al. tanulmányozta az adszorpció áttörést jelentő analízisét csőreaktorokban, és azt találta, hogy amint a VOC térfogataránya 5000 × 10⁻⁶-ről növekszik
50 000×10⁻⁶, az áttörési idő jelentősen csökken. Az aktívszén regenerálása 120–150°C-os hőmérséklet-tartományra melegítést és 45–60 perces regenerálási időt igényel, hogy teljesen regenerálódjon a VOC-okkal elő{8}}kiegyensúlyozott aktív szén 8000×10⁻⁶ térfogathányadban. Qiu Wenwu et al. tanulmányozta az olaj és gáz kettős{14}tornyos adszorpciójának adszorpciós teljesítményét, szilikagélt és aktív szenet használva adszorbensként. Az olaj és a gáz először puffer adszorpción megy keresztül, ezt követi a nyomásingadozásos adszorpciós szakasz. Kísérleti műszeres teszteléssel azt találták, hogy egy 400 kg adszorbenst tartalmazó nyomásingadozásos adszorpciós rendszerben folyékony olaj és gáz 20-46 l/h sebességgel adszorbeálható, a szénhidrogén emissziós térfogati koncentráció pedig akár 0,01%.
Jelenleg az adszorpciós módszereknek két nagy kihívással kell szembenézniük az olaj- és gázkitermelésben: az adszorbensek elégtelen szelektív adszorpciós kapacitása és a hagyományos regenerációs technológiák hibái. Az adszorbensek gyenge szelektív adszorpciós kapacitást mutatnak az olaj és gáz egyes komponenseihez, ami befolyásolja az általános visszanyerési hatékonyságot, és nehéz a cél olaj- és gázmolekulák precíz kinyerése összetett olaj- és gázösszetételek esetén; A hagyományos adszorbens regenerációs technológiák nem hatékonyak, költségesek és hajlamosak másodlagos szennyezést okozni, korlátozva az adszorpciós módszerek fenntarthatóságát és gazdasági életképességét.
Ezért a jövőbeli adszorpciós kutatásoknak új, nagy szelektivitású, nagy adszorpciós kapacitású és környezetbarát adszorbensek kifejlesztésére kell összpontosítaniuk, amelyek pontosan szabályozzák az anyagszerkezetet és a felületi tulajdonságokat, hogy javítsák az olaj- és gázmolekulák specifikus adszorpciós kapacitását.
Ezért az adszorpciós módszerekkel kapcsolatos jövőbeli kutatásoknak új, nagy szelektivitású, nagy adszorpciós kapacitású és környezetbarát adszorbensek kifejlesztésére kell összpontosítaniuk; az anyagszerkezet és a felületi tulajdonságok pontos szabályozása az olaj- és gázmolekulák specifikus adszorpciós kapacitásának növelése érdekében; mélyreható{0}}tanulmányok készítése a regenerációs mechanizmusokról hatékony, alacsony-költségű és szennyezés-mentes regenerációs technológiák kifejlesztése érdekében; az adszorbens szerkezetének optimalizálása a tömeg- és hőátadási hatékonyság és az adszorbens felhasználási arány javítása érdekében; és az adszorpciós rendszer teljesítményének fokozása a különböző működési feltételekhez való alkalmazkodás érdekében.
