Trenutno se metoda kondenzacije i dalje suočava sa nekim tehničkim izazovima tokom svog razvoja, pri čemu se potrošnja energije povećava za preko 10% u poređenju sa hlađenjem tečnim azotom.
S jedne strane, troškovi opreme i operativni troškovi kondenzacijske metode su relativno visoki, posebno kada se teži nižim temperaturama kondenzacije kako bi se poboljšale stope oporavka, što značajno povećava potrošnju energije i ograničava njenu -primenu u velikim razmjerima. Metode mehaničke kondenzacije imaju više temperature hlađenja, što otežava ispunjavanje sve strožih standarda emisije. Dok metode kondenzacije tečnog azota nude niže temperature hlađenja, tečni azot je skup, a njegovo skladištenje i transport predstavljaju određene bezbednosne rizike. S druge strane, u praktičnim primjenama, potrebno je poboljšati prilagodljivost opreme za kondenzaciju na različite radne uvjete za naftu i plin. Na primjer, značajne fluktuacije u sastavu nafte i plina i brzinama protoka mogu utjecati na stabilnost efikasnosti povrata. U budućnosti, metode kondenzacije će se fokusirati na razvoj efikasne i-štedeće energije kondenzacijske opreme i procesa kroz istraživanje novih rashladnih ciklusa i visoko{7}}tehnologija izmjenjivača topline kako bi se smanjili troškovi opreme i operativna potrošnja energije. U oblasti tehnološke integracije, potrebno je provesti daljnja istraživanja o tome kako razumnije integrirati metode kondenzacije s drugim tehnologijama povrata nafte i plina kako bi se postigli sinergijski efekti i poboljšala ukupna efikasnost povrata.
2.1.2
Metoda adsorpcije
Metoda adsorpcije koristi kapacitet adsorpcije adsorbenata za razdvajanje različitih komponenti u mješavini. U ovom procesu, jedna ili više komponenti su zarobljene na površini adsorbenta, a razdvajanje se postiže adsorpcijom molekula nafte i gasa od strane adsorbenta. Metoda adsorpcije ima prednosti jednostavnog procesa i niske potrošnje energije [33]. Pored toga, ova metoda može efikasno oporaviti organske rastvarače i reciklirati adsorbente, pokazujući značajne prednosti u zaštiti životne sredine i očuvanju resursa. Adsorpcija je efikasna za prečišćavanje nafte i gasa niske{5}}koncentracije, što ga čini pogodnijim za upotrebu u nastavku prerade nafte i gasa, gde se može integrisati sa drugim tehnologijama kako bi se formirao sveobuhvatan sistem tretmana.
-Dubinsko istraživanje karakteristika adsorbenata je ključno za značajno poboljšanje efikasnosti adsorpcije. Trenutno, najčešće korišteni adsorbenti uključuju aktivni ugljen, silika gel, aktiviranu glinicu, molekularna sita, sita za analizu ugljika i vlakna od aktivnog ugljena, svako sa svojim jedinstvenim karakteristikama. Osim toga, istraživanja i razvoj su provedeni na nekim novim adsorbirajućim materijalima kako bi se postiglo više
efikasne i ekološki prihvatljive tehnologije adsorpcije. Huang Weiqiu i dr. pregledao performanse adsorpcije i tehnike modifikacije nekoliko najčešće korištenih adsorbenata nafte i plina, uključujući aktivni ugljen, vlakna od aktivnog ugljena, hidrofobna zeolit/mezoporozna molekularna sita i hidrofobni silika gel. Oni su predložili da se buduća istraživanja fokusiraju na razvoj novih adsorbenata, kompozitnih adsorbenata i dizajna strukture adsorbenta. Xu Wei et al. sistematski raspravljali o primjeni tehnologije adsorpcije aktivnog uglja u tretmanu VOC-a, uključujući adsorpciju s promjenama tlaka, visoko-adsorpciju na visokim temperaturama, temperaturnu{6}}adsorpciju s promjenama pritiska i metode električne adsorpcije. Površinska kemijska modifikacija adsorbenata može promijeniti njihov kapacitet adsorpcije i selektivnost prema VOC. Podudaranje između molekularne veličine adsorbata i distribucije veličine pora aktivnog uglja je ključni faktor koji utiče na efikasnost adsorpcije. Parametri procesa tokom operacija adsorpcije (temperatura, koncentracija gasa i brzina protoka), uslovi okoline (vlažnost, pritisak) i sastav mešanog gasa značajno utiču na proces adsorpcije. Xue Mengting et al. opisali su utjecaj različitih konfiguracija molekularnih sita na adsorpciju VOC-a u izduvnim plinovima. Kubična-konfigurirana molekularna sita pokazuju najbolje performanse adsorpcije za VOC, a slijede ih heksagonalno-konfigurirana, dok ortorombična ili monoklinička{15}}konfigurirana sita pokazuju općenito prosječne performanse adsorpcije. Mikroporozna molekularna sita su pogodna za VOC male-molekule, dok su mezoporozna molekularna sita pogodna za VOC velike molekule{18}}. Feng Yongchao vjeruje da jedinstvena struktura pora i podesivi omjer silicijum-oksida-aluminijevog oksida molekularnih sita tipa MFI- čine ih obećavajućim za aplikacije za uklanjanje VOC. Međutim, trenutni izazovi uključuju balansiranje performansi hidrofobne VOC adsorpcije sa katalitičkom aktivnošću, kao i niske stope punjenja i lako deaktiviranje zbog obogaćivanja aktivnih komponenti na vanjskoj površini nosača. Cilj je rješavanje ovih problema racionalnim dizajniranjem oblika prisustva metala i modifikacijom elementarnog sastava nosača.
Wang Yingxia i dr. istraženi uslovi za modifikaciju silika gela kako bi se poboljšala efikasnost adsorpcije benzinske pare i smanjila apsorpcija vode. Otkrili su da korištenje vinske kiseline kao modifikatora, s temperaturom toplinske obrade od 550-650 °C i vremenom tretmana od
3–10 h i brzinom zagrijavanja od 3–10 °C/min, mogu se postići optimalni rezultati. Dodatno, brzina desorpcije modifikovanog silika gela se povećava sa višim vakuumskim pritiskom, višom temperaturom i povećanim ciklusima desorpcije.
Tehnologija regeneracije adsorpcionog agensa igra ključnu ulogu u poboljšanju održivosti, ekonomske efikasnosti i ekološke prihvatljivosti metoda adsorpcije. Tradicionalne tehnologije regeneracije adsorpcionih agenasa često pate od značajnih nedostataka kao što su niska efikasnost, visoki troškovi i uticaji na životnu sredinu. Istraživači su sproveli opsežna istraživanja o tehnologijama regeneracije. Trenutno, uobičajene metode regeneracije aktivnog uglja uključuju termičku regeneraciju, oksidativnu regeneraciju, ekstrakciju rastvaračem, biološku regeneraciju, regeneraciju superkritičnog fluida, regeneraciju mikrovalnim zračenjem, ultrazvučnu regeneraciju i fotokatalitičku regeneraciju. Huang Weiqiu i dr. otkrili da za aktivni ugalj koji adsorbira naftu i plin, utjecaj četiri faktora-mikrovalne snage, vremena zračenja, količine aktivnog uglja i vakuumskog pritiska-na efikasnost regeneracije i gubitak opada tim redoslijedom. Optimalni eksperimentalni uslovi su utvrđeni kao mikrotalasna snaga od 300 W, vreme zračenja od 240 s, količina aktivnog uglja od 4 g i vakuumski pritisak od 0,06 MPa. Zhang Yuzhou [41] je pregledao uticaj tri aspekta-inherentnih svojstava aktivnog uglja, različitih adsorbata i različitih kontrolnih uslova-na mikrotalasnu regeneraciju, naglašavajući da je-neophodno dubinsko istraživanje ova tri aspekta za unapređenje razvoja mikrotalasne regeneracije. Han Yingjie et al. sumirao razvojne karakteristike mikrotalasne-regenerisane tehnologije aktivnog ugljena, identifikujući faktore koji utiču na metod mikrotalasne regeneracije, uključujući mikrotalasnu snagu, atmosferu gasa nosača, vreme regeneracije, tip adsorbenta i adsorbat.
Sun Xianhang et al. objasnio je mehanizam superkritične CO₂ regeneracije aktivnog uglja, sumirajući trenutno stanje istraživanja mehanizma desorpcije VOC sa tri aspekta: pritiska, temperature i brzine protoka. Identificirali su mikroskopski mehanizam desorpcije VOC pod djelovanjem superkritičnog CO₂ i model proračuna za koeficijente prijenosa mase VOC-a u aktivnom ugljenu nakon desorpcije. Li Yichen je uporednim istraživanjem otkrio da je mikrovalna-tehnologija regeneracije spojene s vakuumom, koja uključuje isprekidanu mikrovalnu-vakuumsku izotermnu desorpciju sa 4,5-minutnim vakuumskim ciklusnim procesom i 0,5-minutnim vakuumskim procesom regeneracije, optimalna metoda za proces regeneracije azota u vakuumu Uljni-aktivni ugljen. Hu Mingang je uspostavio multivarijantni model predviđanja sive boje prvog reda. Ovaj model je primijenjen za predviđanje performansi jedinica za oporavak nafte i plina zasnovanih na adsorpciji, pokazujući dobru prediktivnu učinkovitost. Pruža važne smjernice za određivanje optimalnog vremena za zamjenu aktivnog uglja i za modifikaciju i optimizaciju jedinica za oporavak od adsorpcije nafte i plina.
Brojni naučnici su svojim istraživanjima postigli određene rezultate. Chen Yaosi je dodao uređaj za hlađenje postojećoj jedinici za oporavak od adsorpcije nafte i plina i, kroz eksperimentalnu analizu, zaključio da je kontrola izlazne temperature adsorbiranog ulja u rasponu od -5 do 5°C
ispunjava zahtjeve za emisiju. DWIVEDI et al. proučio prodornu analizu adsorpcije u cijevastim reaktorima i otkrio da kako volumenski udio VOC raste sa 5.000×10⁻⁶ do
50,000×10⁻⁶, vrijeme proboja se značajno smanjuje. Regeneracija aktivnog uglja zahtijeva zagrijavanje do temperaturnog raspona od 120-150°C i vrijeme regeneracije od 45-60 minuta za potpunu regeneraciju aktivnog ugljena koji je prethodno-uravnotežen sa VOC-ima u zapreminskom udjelu od 8,000×10⁻⁶. Qiu Wenwu et al. proučavao performanse adsorpcije dvostruke-tornjeve adsorpcije za naftu i plin, koristeći silika gel i aktivni ugljen kao adsorbente. Nafta i plin se prvo podvrgavaju pufer adsorpciji, nakon čega slijedi faza adsorpcije s promjenama tlaka. Eksperimentalnim ispitivanjem aparata ustanovljeno je da se u sistemu adsorpcije sa kolebanjem pritiska koji sadrži 400 kg adsorbenta, tečna nafta i gas mogu adsorbovati brzinom od 20-46 L/h, sa volumnim koncentracijama ugljovodonika od čak 0,01%.
Trenutno se metode adsorpcije suočavaju s dva glavna izazova u obnovi nafte i plina: nedovoljnim selektivnim kapacitetom adsorpcije adsorbenata i defektima u tradicionalnim tehnologijama regeneracije. Adsorbenti pokazuju slab selektivni kapacitet adsorpcije za specifične komponente nafte i gasa, utičući na ukupnu efikasnost oporavka, i bore se da precizno povrate ciljne molekule nafte i gasa pod složenim sastavima nafte i gasa; tradicionalne tehnologije regeneracije adsorbenta su neefikasne, skupe i sklone izazivanju sekundarnog zagađenja, ograničavajući održivost i ekonomsku održivost metoda adsorpcije.
Stoga bi se buduća istraživanja adsorpcije trebala fokusirati na razvoj novih adsorbenata sa visokom selektivnošću, visokim kapacitetom adsorpcije i ekološkom prihvatljivošću, precizno kontrolirajući strukturu materijala i svojstva površine kako bi se poboljšao specifični kapacitet adsorpcije za molekule nafte i plina.
Stoga bi se buduća istraživanja metoda adsorpcije trebala fokusirati na razvoj novih adsorbenata visoke selektivnosti, visokog kapaciteta adsorpcije i ekološke prihvatljivosti; precizna kontrola strukture materijala i svojstava površine radi poboljšanja specifičnog kapaciteta adsorpcije za molekule nafte i plina; provođenje-dubinskih studija o mehanizmima regeneracije za razvoj efikasnih, jeftinih-tehnologija regeneracije bez zagađenja{2}}; optimizacija strukture adsorbenta za poboljšanje efikasnosti prenosa mase i toplote i stope iskorišćenja adsorbenta; i poboljšanje performansi sistema adsorpcije radi prilagođavanja različitim radnim uslovima.
