2.2 Tecnologia integrata di recupero di petrolio e gas
Poiché i requisiti in materia di efficienza del recupero di petrolio e gas, standard di emissione, sicurezza e sostenibilità economica continuano ad aumentare, la ricerca e l'applicazione della tecnologia di recupero di petrolio e gas si stanno evolvendo verso soluzioni più efficienti, convenienti e integrate. Gli approcci a-tecnologia singola sono sempre più inadeguati a soddisfare queste esigenze. I processi integrati a due-o multi-stadio sviluppati da queste tecnologie di recupero possono combinare i vantaggi di più tecniche, garantendo la sicurezza operativa riducendo al tempo stesso i costi e rispettando standard sulle emissioni sempre più rigorosi. Attualmente, i processi integrati a due-fasi includono condensazione + adsorbimento, condensazione + separazione tramite membrana e assorbimento + adsorbimento. Oltre a questi processi integrati a due-fasi, anche i processi integrati a più-fasi sono in continuo sviluppo. La tecnologia di recupero di petrolio e gas multi-stadio utilizza le caratteristiche di diverse tecnologie per il trattamento di petrolio e gas a diverse concentrazioni, con petrolio e gas ad alta-concentrazione sottoposti a diverse fasi di trattamento in sequenza per ottenere un recupero e un utilizzo ad alta-efficienza. Rispetto alle tecnologie di recupero a stadio singolo-o a due{20}}stadi, la tecnologia di recupero di petrolio e gas multi-stadio offre vantaggi significativi in termini di diversità tecnologica e consente inoltre una maggiore flessibilità nella selezione della tecnologia durante la produzione e l'utilizzo effettivi. Attualmente, i processi integrati multi-fase includono condensazione + separazione a membrana + adsorbimento, condensazione + adsorbimento + combustione catalitica e condensazione + assorbimento + adsorbimento, tra gli altri. Tuttavia, a causa della ricerca limitata sui processi integrati a più-fasi, che sono per lo più nella fase di ricerca sperimentale o di applicazione preliminare, mancano dati sistematici e casi di studio maturi a supporto di una revisione completa. In futuro, man mano che la ricerca si approfondisce e la tecnologia matura, si prevede che i processi integrati a più fasi troveranno un'applicazione più ampia nel campo del recupero di petrolio e gas. Quanto segue si concentrerà sui processi integrati in due-fasi.
2.2.1 Metodo di condensazione + metodo di adsorbimento
Il metodo di condensazione + metodo di adsorbimento del processo di recupero di petrolio e gas è stato ampiamente applicato nelle stazioni di servizio. Questo processo integrato sfrutta le caratteristiche stabili ed efficienti del metodo di condensazione durante la gestione di petrolio e gas ad alta-concentrazione, mentre il metodo di adsorbimento può controllare la frazione volumetrica di petrolio e gas entro un intervallo molto basso. Ciò evita i problemi associati all'utilizzo separato delle due tecnologie, come i costi elevati e le spese operative della tecnologia di condensazione, nonché i problemi di sicurezza quando si utilizza la tecnologia di adsorbimento per gestire gas ad alta-concentrazione. Chen Yunfeng e Li Zhezhen hanno entrambi sottolineato che, dopo l'applicazione del sistema di recupero di petrolio e gas con processo integrato di condensazione-adsorbimento nelle stazioni di servizio, è possibile ridurre le perdite di petrolio e gas, l'inquinamento ambientale e gli investimenti iniziali, migliorando al contempo la sicurezza e l'affidabilità delle stazioni di servizio. L'attuale processo di recupero di petrolio e gas mediante condensazione + adsorbimento è un metodo di recupero altamente efficiente. La ricerca su questo processo ha un valore significativo per migliorare l’efficienza energetica e i tassi di recupero di petrolio e gas. Numerosi studiosi hanno condotto studi approfonditi-attraverso simulazioni e sperimentazioni, con l'obiettivo di ottimizzare le apparecchiature di processo. La ricerca indica che questo processo può raggiungere tassi di recupero di petrolio e gas pari al 99% o superiori. Huang Weiqiu et al. ha studiato il metodo di condensazione + metodo di adsorbimento della tecnologia di trattamento di petrolio e gas utilizzando il software di simulazione Aspen e metodi sperimentali, scoprendo che questa tecnologia può raggiungere un tasso di recupero di petrolio e gas del 99,2%, con una concentrazione di massa del gas di scarico controllata a 11,2 g/m³. Fu Suhong et al. ha sviluppato un dispositivo per il recupero di petrolio e gas che utilizza un processo integrato di recupero di condensazione e adsorbimento della resina. Nelle applicazioni pratiche, la concentrazione di massa di petrolio e gas emessi può essere ridotta al di sotto di 5 g/m³, con un tasso di recupero del 99% e il consumo di energia è inferiore del 10% rispetto a quello di prodotti simili. Shi Li et al. ha proposto un processo integrato di recupero di condensazione e adsorbimento di petrolio e gas e ne ha convalidato l'efficienza di recupero attraverso simulazioni e studi sperimentali. Il dispositivo raggiunge un tasso di recupero di petrolio e gas del 99%, con una concentrazione di massa di petrolio e gas all'uscita inferiore a 7,7 g/m³, rispettando gli standard. Jing Haibo et al. ha sviluppato un sistema integrato di recupero di petrolio e gas che combina tecnologie di condensazione, adsorbimento, combustione catalitica e refrigerazione ad assorbimento di acqua e ammoniaca. La ricerca indica che il tasso di recupero e il consumo energetico del sistema diminuiscono all'aumentare della temperatura di condensazione secondaria, con un consumo energetico ridotto di circa il 30% rispetto ai tradizionali processi di condensazione-adsorbimento e un tasso di recupero che diminuisce di circa il 2%. Zhang Yanxin ha ottimizzato la temperatura di condensazione nei parametri del processo di recupero della condensazione di adsorbimento su carbone attivo. Dopo l'ottimizzazione, la temperatura del pre-raffreddatore è stata impostata su 0°C, la temperatura del condensatore del primo-stadio su -20°C e la temperatura del condensatore del secondo-stadio su -45°C, ottenendo un tasso di recupero di petrolio e gas del 99%. Zhang Lu ha sviluppato un dispositivo combinato per il recupero di petrolio e gas utilizzando l'adsorbimento di carbone attivo e un metodo di condensazione a -bassa temperatura di 40°C-. Dopo l'utilizzo di questo dispositivo, è stato calcolato che il tasso di recupero del gasolio leggero a temperatura ambiente supera il 95%. Xu Dongsheng et al. ha proposto un dispositivo combinato per il recupero di petrolio e gas ad adsorbimento di condensa a tre{60}}cascate fredde. Utilizzando il calore residuo del terzo stadio per raffreddare il pre-refrigeratore, progettando il primo-stadio freddo con gli stadi A e B in una configurazione di standby 1 a 1 e aggiungendo un sistema di refrigerazione a compressione a cascata, hanno ottenuto un controllo ottimizzato della temperatura. I risultati operativi hanno mostrato che il tasso di recupero di petrolio e gas ha raggiunto il 98,80%, la concentrazione delle emissioni di gas di scarico è stata ridotta a 11,415 g/m³ e il consumo di energia è diminuito da 145 kW/h a 130 kW/h. Su Lushu et al. ha applicato un processo combinato di recupero di petrolio e gas di "desolforazione + condensazione + adsorbimento" durante il caricamento di petrolio e gas, scoprendo che poteva ottenere l'emissione in loco di gas di scarico dopo aver soddisfatto gli standard sulle emissioni. Pan Taixing et al. ha analizzato il processo di recupero del metodo di condensazione + metodo di adsorbimento e ha concluso che questo processo non solo dimostra prestazioni eccellenti nel controllo efficiente delle emissioni, ma presenta anche alcuni vantaggi nel trattamento completo dei gas di scarico, nel recupero delle risorse e nel risparmio energetico, nella riduzione delle perdite di gas, nella sicurezza e nell'affidabilità. Nell'applicazione reale, l'ottimizzazione sinergica dei processi di condensazione e adsorbimento è impegnativa ed è difficile ottenere una corrispondenza ottimale tra i due processi, limitando il miglioramento complessivo dell'efficienza di recupero. Le apparecchiature di processo esistenti mancano di adattabilità nella movimentazione di petrolio e gas in diverse condizioni operative e l’efficienza di recupero diventa instabile quando le concentrazioni di petrolio e gas fluttuano in modo significativo. Gong Zhonghao ha condotto una ricerca sul processo di recupero di petrolio e gas con metodo di condensazione + metodo di adsorbimento attualmente in uso sul mercato e ha identificato i problemi esistenti. Attualmente la temperatura di condensazione per questo processo in commercio supera generalmente i -80°C, comportando un graduale aumento della concentrazione dei componenti C3 in uscita; la capacità di estrazione del vuoto della sezione di adsorbimento è insufficiente, rendendo difficile per l'adsorbente ottenere un desorbimento efficace; inoltre, i piccoli serbatoi di adsorbimento a carbone attivo nella parte posteriore non possono soddisfare i requisiti di trattamento dei composti organici a bassa concentrazione dopo la condensazione nella parte anteriore. La ricerca futura dovrebbe concentrarsi sull’esplorazione approfondita del meccanismo di accoppiamento tra condensazione e adsorbimento e sullo sviluppo di apparecchiature modulari e intelligenti per migliorare l’adattabilità alle diverse condizioni operative.
