Momenteel wordt de condensatiemethode nog steeds geconfronteerd met enkele technische uitdagingen tijdens de ontwikkeling ervan, waarbij het energieverbruik met meer dan 10% toeneemt in vergelijking met koeling met vloeibare stikstof.
Aan de ene kant zijn de apparatuurkosten en operationele kosten van de condensatiemethode relatief hoog, vooral wanneer wordt gestreefd naar lagere condensatietemperaturen om de terugwinningspercentages te verbeteren, waardoor het energieverbruik aanzienlijk toeneemt en de grootschalige toepassing ervan wordt beperkt. Mechanische condensatiemethoden hebben hogere koeltemperaturen, waardoor het moeilijk wordt om aan de steeds strengere emissienormen te voldoen. Hoewel condensatiemethoden met vloeibare stikstof lagere koeltemperaturen bieden, is vloeibare stikstof duur en brengt de opslag en het transport ervan bepaalde veiligheidsrisico's met zich mee. Aan de andere kant moet bij praktische toepassingen het aanpassingsvermogen van condensatieapparatuur aan variërende bedrijfsomstandigheden voor olie en gas worden verbeterd. Significante schommelingen in de samenstelling van olie en gas en de stroomsnelheden kunnen bijvoorbeeld de stabiliteit van de terugwinningsefficiëntie beïnvloeden. In de toekomst zullen condensatiemethoden zich richten op de ontwikkeling van efficiënte en energie-besparende condensatieapparatuur en -processen door onderzoek naar nieuwe koelcycli en hoog-efficiënte warmtewisselaartechnologieën om de apparatuurkosten en het operationele energieverbruik te verlagen. Op het gebied van de technologische integratie moet verder onderzoek worden gedaan naar de manier waarop condensatiemethoden op een redelijkere manier kunnen worden geïntegreerd met andere olie- en gasterugwinningstechnologieën om synergetische effecten te bereiken en de algehele terugwinningsefficiëntie te verbeteren.
2.1.2
Adsorptiemethode
De adsorptiemethode maakt gebruik van het adsorptievermogen van adsorbentia om verschillende componenten in een mengsel te scheiden. Bij dit proces worden een of meer componenten opgevangen door het oppervlak van het adsorbens en wordt scheiding bereikt door de adsorptie van olie- en gasmoleculen door het adsorbens. De adsorptiemethode heeft de voordelen van een eenvoudig proces en een laag energieverbruik [33]. Bovendien kan deze methode op effectieve wijze organische oplosmiddelen terugwinnen en adsorbentia recyclen, wat aanzienlijke voordelen aantoont op het gebied van milieubescherming en behoud van hulpbronnen. Adsorptie is effectief voor de behandeling van olie en gas met een lage- concentratie, waardoor het geschikter wordt voor gebruik stroomafwaarts van de olie- en gasverwerking, waar het kan worden geïntegreerd met andere technologieën om een alomvattend behandelingssysteem te vormen.
Diepgaand onderzoek naar de eigenschappen van adsorbentia is van cruciaal belang voor het aanzienlijk verbeteren van de adsorptie-efficiëntie. Momenteel omvatten algemeen gebruikte adsorbentia actieve kool, silicagel, geactiveerd aluminiumoxide, moleculaire zeven, koolstofanalysezeven en actieve koolvezels, elk met zijn eigen unieke kenmerken. Bovendien is er onderzoek en ontwikkeling uitgevoerd naar enkele opkomende adsorberende materialen om meer te bereiken
efficiënte en milieuvriendelijke adsorptietechnologieën. Huang Weiqiu et al. beoordeelde de adsorptieprestaties en modificatietechnieken van verschillende veelgebruikte olie- en gasadsorbentia, waaronder actieve kool, actieve koolvezels, hydrofobe zeoliet/mesoporeuze moleculaire zeven en hydrofobe silicagel. Ze suggereerden dat toekomstig onderzoek zich zou moeten concentreren op de ontwikkeling van nieuwe adsorbentia, samengestelde adsorbentia en het ontwerp van adsorbensstructuren. Xu Wei et al. systematisch de toepassing besproken van technologie voor actieve kooladsorptie bij de behandeling van VOC's, waaronder drukwisseladsorptie, hoge- hogetemperatuuradsorptie, temperatuur-drukwisseladsorptie en elektrische adsorptiemethoden. Oppervlaktechemische modificatie van adsorbentia kan hun adsorptiecapaciteit en selectiviteit ten opzichte van VOS veranderen. De match tussen de moleculaire grootte van het adsorbaat en de poriegrootteverdeling van actieve kool is een sleutelfactor die de adsorptie-efficiëntie beïnvloedt. Procesparameters tijdens adsorptiewerkzaamheden (temperatuur, gasconcentratie en stroomsnelheid), omgevingsomstandigheden (vochtigheid, druk) en de samenstelling van het gemengde gas hebben allemaal een significante invloed op het adsorptieproces. Xue Mengting et al. beschreef de invloed van verschillende moleculaire zeefconfiguraties op de adsorptie van VOS in uitlaatgassen. Kubisch-geconfigureerde moleculaire zeven vertonen de beste adsorptieprestaties voor VOC's, gevolgd door hexagonale-geconfigureerde zeven, terwijl orthorhombische of monokliene-geconfigureerde zeven doorgaans gemiddelde adsorptieprestaties laten zien. Microporeuze moleculaire zeven zijn geschikt voor VOC's met kleine-moleculen, terwijl mesoporeuze moleculaire zeven geschikt zijn voor VOC's met grote-moleculen. Feng Yongchao is van mening dat de unieke poriënstructuur en de instelbare silica-aluminiumoxideverhouding van MFI--type moleculaire zeven ze veelbelovend maken voor toepassingen voor het verwijderen van VOS. De huidige uitdagingen omvatten echter het balanceren van de hydrofobe VOC-adsorptieprestaties met katalytische activiteit, evenals lage laadsnelheden en gemakkelijke deactivering als gevolg van de verrijking van actieve componenten op het buitenoppervlak van de drager. Het doel is om deze problemen aan te pakken door de vorm van metaalaanwezigheid rationeel te ontwerpen en de elementaire samenstelling van de drager te wijzigen.
Wang Yingxia et al. onderzochte omstandigheden voor het modificeren van silicagel om de adsorptie-efficiëntie van benzinedamp te verbeteren en de waterabsorptie te verminderen. Ze ontdekten dat het gebruik van wijnsteenzuur als modificator, met een warmtebehandelingstemperatuur van 550–650 °C en een behandelingstijd van
3–10 uur en een verwarmingssnelheid van 3–10 °C/min kunnen optimale resultaten worden bereikt. Bovendien neemt de desorptiesnelheid van de gemodificeerde silicagel toe met een hogere vacuümdruk, hogere temperatuur en langere desorptiecycli.
Regeneratietechnologie voor adsorptiemiddelen speelt een cruciale rol bij het verbeteren van de duurzaamheid, economische efficiëntie en milieuvriendelijkheid van adsorptiemethoden. Traditionele regeneratietechnologieën voor adsorptiemiddelen hebben vaak te kampen met aanzienlijke nadelen, zoals lage efficiëntie, hoge kosten en gevolgen voor het milieu. Onderzoekers hebben uitgebreide studies uitgevoerd naar regeneratietechnologieën. Momenteel omvatten gebruikelijke regeneratiemethoden voor actieve kool thermische regeneratie, oxidatieve regeneratie, oplosmiddelextractie, biologische regeneratie, superkritische vloeistofregeneratie, regeneratie door microgolfstraling, ultrasone regeneratie en fotokatalytische regeneratie. Huang Weiqiu et al. ontdekte dat voor actieve kool die olie en gas adsorbeert, de invloed van vier factoren-magnetronvermogen, bestralingstijd, hoeveelheid actieve kool en vacuümdruk-op de efficiëntie en het verlies van de regeneratie in die volgorde afneemt. De optimale experimentele omstandigheden werden bepaald als een microgolfvermogen van 300 W, een bestralingstijd van 240 s, een hoeveelheid actieve kool van 4 g en een vacuümdruk van 0,06 MPa. Zhang Yuzhou [41] besprak de invloed van drie aspecten-de inherente eigenschappen van actieve kool, verschillende adsorbaten en variërende controleomstandigheden-op microgolfregeneratie, waarbij hij benadrukte dat-diepgaand onderzoek naar deze drie aspecten noodzakelijk is om de ontwikkeling van microgolfregeneratie te bevorderen. Han Yingjie et al. heeft de ontwikkelingskenmerken van microgolf-geregenereerde actieve kooltechnologie samengevat, waarbij factoren zijn geïdentificeerd die van invloed zijn op de microgolfregeneratiemethode, waaronder microgolfvermogen, draaggasatmosfeer, regeneratietijd, type adsorbens en adsorbaat.
Zon Xianhang et al. legde het mechanisme van superkritische CO₂-regeneratie van actieve kool uit, waarbij de huidige status van het onderzoek naar de desorptiemechanismen van VOS werd samengevat vanuit drie aspecten: druk, temperatuur en stroomsnelheid. Ze identificeerden het microscopische mechanisme van de desorptie van VOS onder invloed van superkritisch CO₂ en het rekenmodel voor de massaoverdrachtscoëfficiënten van VOS in actieve kool na desorptie. Li Yichen ontdekte door middel van vergelijkend onderzoek dat de microgolf-vacuümgekoppelde regeneratietechnologie, met intermitterende microgolf-vacuüm-isothermische desorptiebehandeling met een vacuümcyclusproces van 4,5- minuten en een 0,5- stikstofvacuümonderbrekingsproces, de optimale regeneratiemethode is voor olie-met actieve kool. Hu Minggang heeft een eerste-orde multivariate grijsvoorspellingsmodel opgesteld. Dit model werd toegepast om de prestaties van op adsorptie gebaseerde olie- en gaswinningseenheden te voorspellen, wat een goede voorspellende effectiviteit aantoont. Het biedt belangrijke richtlijnen voor het bepalen van de optimale timing voor het vervangen van actieve kool en voor het aanpassen en optimaliseren van eenheden voor het terugwinnen van olie- en gasadsorptie.
Talrijke wetenschappers hebben met hun onderzoek bepaalde resultaten bereikt. Chen Yaosi voegde een koelapparaat toe aan de bestaande eenheid voor het terugwinnen van olie- en gasadsorptie en kwam op basis van experimentele analyse tot de conclusie dat het regelen van de uitlaattemperatuur van de geadsorbeerde olie binnen het bereik van -5 tot 5 °C
voldoet aan de emissie-eisen. DWIVEDI et al. bestudeerde de baanbrekende analyse van adsorptie in buisreactoren en ontdekte dat naarmate de volumefractie van VOS toeneemt van 5.000×10⁻⁶ naar
50.000×10⁻⁶ neemt de doorbraaktijd aanzienlijk af. Regeneratie van actieve kool vereist verwarming tot een temperatuurbereik van 120–150°C en een regeneratietijd van 45–60 minuten om actieve kool volledig te regenereren, vooraf-geëquilibreerd met VOS bij een volumefractie van 8.000×10⁻⁶. Qiu Wenwu et al. bestudeerde de adsorptieprestaties van tweevoudige torenadsorptie voor olie en gas, waarbij silicagel en actieve kool als adsorbentia werden gebruikt. De olie en het gas ondergaan eerst bufferadsorptie, gevolgd door een drukwisseladsorptiefase. Door middel van experimentele apparatuurtests werd ontdekt dat in een drukwisseladsorptiesysteem dat 400 kg adsorbens bevat, vloeibare olie en gas konden worden geadsorbeerd met een snelheid van 20-46 l/u, met koolwaterstofemissievolumeconcentraties van slechts 0,01%.
Momenteel worden adsorptiemethoden geconfronteerd met twee grote uitdagingen bij het terugwinnen van olie en gas: onvoldoende selectieve adsorptiecapaciteit van adsorbentia en defecten in traditionele regeneratietechnologieën. Adsorbentia vertonen een slecht selectief adsorptievermogen voor specifieke componenten van olie en gas, wat de algehele terugwinningsefficiëntie beïnvloedt, en moeite heeft om doelolie- en gasmoleculen nauwkeurig terug te winnen onder complexe olie- en gassamenstellingen; Traditionele regeneratietechnologieën voor adsorbens zijn inefficiënt, kostbaar en kunnen secundaire vervuiling veroorzaken, waardoor de duurzaamheid en economische haalbaarheid van adsorptiemethoden worden beperkt.
Daarom moet toekomstig adsorptieonderzoek zich richten op de ontwikkeling van nieuwe adsorbentia met hoge selectiviteit, hoge adsorptiecapaciteit en milieuvriendelijkheid, waarbij de materiaalstructuur en oppervlakte-eigenschappen nauwkeurig worden gecontroleerd om de specifieke adsorptiecapaciteit voor olie- en gasmoleculen te verbeteren.
Daarom moet toekomstig onderzoek naar adsorptiemethoden zich richten op de ontwikkeling van nieuwe adsorbentia met hoge selectiviteit, hoge adsorptiecapaciteit en milieuvriendelijkheid; het nauwkeurig controleren van de materiaalstructuur en oppervlakte-eigenschappen om het specifieke adsorptievermogen voor olie- en gasmoleculen te verbeteren; het uitvoeren van diepgaande -diepgaande onderzoeken naar regeneratiemechanismen om efficiënte, goedkope- en vervuilende-vrije regeneratietechnologieën te ontwikkelen; het optimaliseren van de structuur van het adsorbens om de massa- en warmteoverdrachtsefficiëntie en de benuttingsgraad van het adsorbens te verbeteren; en het verbeteren van de prestaties van het adsorptiesysteem om zich aan te passen aan verschillende operationele omstandigheden.
