Тренутно, метода кондензације се и даље суочава са неким техничким изазовима током свог развоја, при чему се потрошња енергије повећава за преко 10% у поређењу са хлађењем течним азотом.
С једне стране, трошкови опреме и оперативни трошкови методе кондензације су релативно високи, посебно када се тежи нижим температурама кондензације како би се побољшале стопе опоравка, што значајно повећава потрошњу енергије и ограничава њену -примену у великим размерама. Методе механичке кондензације имају више температуре хлађења, што отежава испуњавање све строжих стандарда емисије. Док методе кондензације течног азота нуде ниже температуре хлађења, течни азот је скуп, а његово складиштење и транспорт представљају одређене безбедносне ризике. С друге стране, у практичним применама, потребно је побољшати прилагодљивост опреме за кондензацију на различите услове рада за нафту и гас. На пример, значајне флуктуације у саставу нафте и гаса и брзинама протока могу утицати на стабилност ефикасности опоравка. У будућности, методе кондензације ће се фокусирати на развој ефикасне и-штедеће енергије кондензационе опреме и процеса кроз истраживање нових циклуса хлађења и високо{7}}технологије измењивача топлоте како би се смањили трошкови опреме и оперативна потрошња енергије. У области технолошке интеграције треба спровести даља истраживања о томе како разумније интегрисати методе кондензације са другим технологијама поврата нафте и гаса да би се постигли синергијски ефекти и побољшала укупна ефикасност опоравка.
2.1.2
Метода адсорпције
Метода адсорпције користи капацитет адсорпције адсорбената за раздвајање различитих компоненти у смеши. У овом процесу, једна или више компоненти су заробљене површином адсорбента, а раздвајање се постиже адсорпцијом молекула нафте и гаса од стране адсорбента. Метода адсорпције има предности једноставног процеса и ниске потрошње енергије [33]. Поред тога, ова метода може ефикасно да поврати органске раствараче и рециклира адсорбенте, показујући значајне предности у заштити животне средине и очувању ресурса. Адсорпција је ефикасна за пречишћавање нафте и гаса ниске{5}}концентрације, што га чини погоднијим за употребу у даљем току прераде нафте и гаса, где се може интегрисати са другим технологијама како би се формирао свеобухватан систем за третман.
-Дубинско истраживање карактеристика адсорбената је кључно за значајно побољшање ефикасности адсорпције. Тренутно, најчешће коришћени адсорбенти укључују активни угаљ, силика гел, активирану глиницу, молекуларна сита, сита за анализу угљеника и влакна од активног угљеника, свако са својим јединственим карактеристикама. Поред тога, истраживања и развој су спроведени на неким новим адсорбујућим материјалима да би се постигло више
ефикасне и еколошки прихватљиве технологије адсорпције. Хуанг Веикиу и др. прегледао перформансе адсорпције и технике модификације неколико најчешће коришћених адсорбената за нафту и гас, укључујући активни угаљ, влакна од активног угљеника, хидрофобна зеолит/мезопорозна молекуларна сита и хидрофобни силика гел. Они су предложили да се будућа истраживања фокусирају на развој нових адсорбената, композитних адсорбената и дизајна структуре адсорбента. Ксу Веи ет ал. систематски расправљали о примени технологије адсорпције активног угља у третману ВОЦ-а, укључујући адсорпцију промене притиска, адсорпцију на високим{5}}температурама, температурну{6}}адсорпцију при промени притиска и методе електричне адсорпције. Површинска хемијска модификација адсорбената може да промени њихов капацитет адсорпције и селективност према ВОЦ. Подударање између величине молекула адсорбата и дистрибуције величине пора активног угља је кључни фактор који утиче на ефикасност адсорпције. Параметри процеса током операција адсорпције (температура, концентрација гаса и брзина протока), услови околине (влажност, притисак) и састав мешаног гаса значајно утичу на процес адсорпције. Ксуе Менгтинг и др. описао утицај различитих конфигурација молекуларних сита на адсорпцију ВОЦ у издувним гасовима. Кубична-конфигурисана молекуларна сита показују најбоље перформансе адсорпције за ВОЦ, праћена хексагоналним-конфигурисаним ситом, док орторомбична или моноклинска-конфигурисана сита показују генерално просечне перформансе адсорпције. Микропорозна молекуларна сита су погодна за ВОЦ са малим-молекулама, док су мезопорозна молекуларна сита погодна за ВОЦ са великим-молекулама. Фенг Ионгцхао верује да јединствена структура пора и подесиви однос силицијум диоксида-алуминијум оксида молекуларних сита типа МФИ- чине их обећавајућим за апликације за уклањање ВОЦ. Међутим, тренутни изазови укључују балансирање перформанси хидрофобне ВОЦ адсорпције са каталитичком активношћу, као и ниске стопе пуњења и лако деактивирање због обогаћивања активних компоненти на спољној површини носача. Циљ је да се ова питања реше рационалним пројектовањем облика присуства метала и модификацијом елементарног састава носача.
Ванг Јингсија и др. истражени услови за модификовање силика гела да би се побољшала ефикасност адсорпције бензинске паре и смањила апсорпција воде. Открили су да коришћење винске киселине као модификатора, са температуром термичке обраде од 550–650 °Ц и временом третмана од
3–10 х и брзином загревања од 3–10 °Ц/мин, могу се постићи оптимални резултати. Поред тога, брзина десорпције модификованог силика гела се повећава са вишим вакуумским притиском, вишом температуром и повећаним циклусима десорпције.
Технологија регенерације адсорпционих агенаса игра кључну улогу у побољшању одрживости, економске ефикасности и еколошке прихватљивости метода адсорпције. Традиционалне технологије регенерације адсорпционих агенаса често пате од значајних недостатака као што су ниска ефикасност, високи трошкови и утицаји на животну средину. Истраживачи су спровели опсежне студије о технологијама регенерације. Тренутно, уобичајене методе регенерације активног угља укључују термичку регенерацију, оксидативну регенерацију, екстракцију растварачем, биолошку регенерацију, регенерацију суперкритичне течности, регенерацију микроталасним зрачењем, ултразвучну регенерацију и фотокаталитичку регенерацију. Хуанг Веикиу и др. открили да се за нафту и гас који адсорбује активни угаљ, утицај четири фактора-микроталасне снаге, времена зрачења, количине активног угља и вакуумског притиска-на ефикасност регенерације и губитак опада тим редоследом. Оптимални експериментални услови су утврђени као микроталасна снага од 300 В, време зрачења 240 с, количина активног угља од 4 г и вакуумски притисак од 0,06 МПа. Зханг Иузхоу [41] је прегледао утицај три аспекта-инхерентних својстава активног угља, различитих адсорбата и различитих контролних услова-на микроталасну регенерацију, наглашавајући да је-неопходно дубинско истраживање ова три аспекта да би се унапредио развој микроталасне регенерације. Хан Јингјие и др. сумирао развојне карактеристике микроталасне-регенерисане технологије активног угља, идентификујући факторе који утичу на метод микроталасне регенерације, укључујући микроталасну снагу, атмосферу гаса носача, време регенерације, тип адсорбента и адсорбат.
Сун Ксианханг и др. објаснио је механизам суперкритичне ЦО₂ регенерације активног угља, сумирајући тренутно стање истраживања механизма десорпције ВОЦ са три аспекта: притисак, температура и брзина протока. Они су идентификовали микроскопски механизам десорпције ВОЦ под дејством суперкритичног ЦО₂ и модел прорачуна за коефицијенте преноса масе ВОЦ у активном угљу након десорпције. Ли Иицхен је упоредним истраживањима открио да је микроталасна-технологија регенерације спојене са вакуумом, која укључује испрекидану микроталасну-вакуумску изотермну десорпцију са 4,5-минутним циклусом вакуумског циклуса и 0,5-минутним процесом регенерације азота, оптимална метода вакуумског процеса регенерације азота уљни-активни угаљ. Ху Минганг је успоставио мултиваријантни модел предвиђања првог реда. Овај модел је примењен за предвиђање перформанси јединица за опоравак нафте и гаса заснованих на адсорпцији, показујући добру предиктивну ефикасност. Он пружа важне смернице за одређивање оптималног времена за замену активног угља и за модификацију и оптимизацију јединица за опоравак нафте и гаса.
Бројни научници су својим истраживањима постигли одређене резултате. Цхен Иаоси је додао уређај за хлађење постојећој јединици за опоравак од адсорпције нафте и гаса и, кроз експерименталну анализу, закључио да је контрола излазне температуре адсорбованог уља у опсегу од -5 до 5°Ц
испуњава захтеве за емисију. ДВИВЕДИ ет ал. проучавао револуционарну анализу адсорпције у цевастим реакторима и открио да како запремински удео ВОЦ расте са 5.000×10⁻⁶ до
50.000×10⁻⁶, време пробоја се значајно смањује. Регенерација активног угља захтева загревање до температурног опсега од 120–150°Ц и време регенерације од 45–60 минута да би се у потпуности регенерисао активни угаљ претходно-уравнотежен са ВОЦ-има у запреминском уделу од 8,000×10⁻⁶. Киу Венву и др. проучавали су перформансе адсорпције двоструке-торњеве адсорпције за нафту и гас, користећи силика гел и активни угаљ као адсорбенте. Нафта и гас се прво подвргавају адсорпцији пуфера, након чега следи фаза адсорпције са променама притиска. Експерименталним испитивањем апарата установљено је да се у систему адсорпције са променама притиска који садржи 400 кг адсорбента, течна нафта и гас могу адсорбовати брзином од 20–46 Л/х, са запреминским концентрацијама угљоводоника од чак 0,01%.
Тренутно се методе адсорпције суочавају са два главна изазова у обнови нафте и гаса: недовољним селективним капацитетом адсорпције адсорбената и дефектима у традиционалним технологијама регенерације. Адсорбенти показују слаб селективни капацитет адсорпције за специфичне компоненте нафте и гаса, утичући на укупну ефикасност поврата и боре се да прецизно поврате циљне молекуле нафте и гаса под сложеним саставима нафте и гаса; традиционалне технологије регенерације адсорбента су неефикасне, скупе и склоне изазивању секундарног загађења, ограничавајући одрживост и економску одрживост метода адсорпције.
Због тога би будућа истраживања адсорпције требало да се фокусирају на развој нових адсорбената са високом селективношћу, високим капацитетом адсорпције и еколошком прихватљивошћу, прецизно контролишући структуру материјала и својства површине како би се побољшао специфични капацитет адсорпције за молекуле нафте и гаса.
Стога би будућа истраживања метода адсорпције требало да се фокусирају на развој нових адсорбената са високом селективношћу, високим капацитетом адсорпције и еколошком прихватљивошћу; прецизно контролисање структуре материјала и површинских својстава ради побољшања специфичног капацитета адсорпције за молекуле нафте и гаса; спровођење-дубљих студија о механизмима регенерације како би се развиле ефикасне,-јефтине и{2}}технологије регенерације без загађења; оптимизација структуре адсорбента за побољшање ефикасности преноса масе и топлоте и стопе искоришћења адсорбента; и побољшање перформанси система адсорпције ради прилагођавања различитим радним условима.
