2.2 Integrierte Öl- und Gasrückgewinnungstechnologie
Da die Anforderungen an die Effizienz der Öl- und Gasrückgewinnung, die Emissionsnormen, die Sicherheit und die Wirtschaftlichkeit weiter steigen, entwickeln sich Forschung und Anwendung der Öl- und Gasrückgewinnungstechnologie hin zu effizienteren, kostengünstigeren und integrierten Lösungen. Einzelne-Technologieansätze reichen zunehmend nicht mehr aus, um diesen Anforderungen gerecht zu werden. Zwei-stufige oder mehrstufige integrierte Prozesse, die aus diesen Rückgewinnungstechnologien entwickelt wurden, können die Vorteile mehrerer Techniken kombinieren und so die Betriebssicherheit gewährleisten, gleichzeitig die Kosten senken und immer strengere Emissionsstandards erfüllen. Derzeit umfassen zweistufige integrierte Prozesse Kondensation + Adsorption, Kondensation + Membrantrennung und Absorption + Adsorption. Neben diesen zwei-stufigen integrierten Prozessen entwickeln sich auch mehr-stufige integrierte Prozesse kontinuierlich weiter. Die mehrstufige Öl- und Gasrückgewinnungstechnologie nutzt die Eigenschaften verschiedener Technologien zur Behandlung von Öl und Gas unterschiedlicher Konzentrationen, wobei hochkonzentriertes Öl und Gas nacheinander verschiedene Behandlungsstufen durchläuft, um eine hoch-effiziente Rückgewinnung und Nutzung zu erreichen. Im Vergleich zu ein-oder zwei{20}}stufigen Rückgewinnungstechnologien bietet die mehrstufige Öl- und Gasrückgewinnungstechnologie erhebliche Vorteile hinsichtlich der technologischen Vielfalt und ermöglicht außerdem eine größere Flexibilität bei der Technologieauswahl während der tatsächlichen Produktion und Nutzung. Derzeit umfassen mehrstufige integrierte Prozesse unter anderem Kondensation + Membrantrennung + Adsorption, Kondensation + Adsorption + katalytische Verbrennung und Kondensation + Absorption + Adsorption. Aufgrund der begrenzten Forschung zu mehrstufigen integrierten Prozessen, die sich meist in der experimentellen Forschung oder vorläufigen Anwendungsphase befinden, mangelt es jedoch an systematischen Daten und ausgereiften Fallstudien, die eine umfassende Überprüfung unterstützen würden. Mit der Vertiefung der Forschung und der Weiterentwicklung der Technologie wird erwartet, dass mehrstufige integrierte Prozesse künftig eine breitere Anwendung im Bereich der Öl- und Gasförderung finden. Im Folgenden konzentrieren wir uns auf zwei-integrierte Prozesse.
2.2.1 Kondensationsmethode + Adsorptionsmethode
Das Kondensations- und Adsorptionsverfahren zur Öl- und Gasrückgewinnung wird in Tankstellen häufig eingesetzt. Dieser integrierte Prozess nutzt die stabilen und effizienten Eigenschaften der Kondensationsmethode beim Umgang mit hochkonzentriertem Öl und Gas, während die Adsorptionsmethode den Öl- und Gasvolumenanteil in einem sehr niedrigen Bereich steuern kann. Dadurch werden die Probleme vermieden, die mit der getrennten Verwendung der beiden Technologien verbunden sind, wie z. B. die hohen Kosten und Betriebsausgaben der Kondensationstechnologie sowie Sicherheitsbedenken beim Einsatz der Adsorptionstechnologie zur Handhabung hochkonzentrierter Gase. Chen Yunfeng und Li Zhezhen wiesen beide darauf hin, dass nach der Anwendung des integrierten Öl- und Gasrückgewinnungssystems durch Kondensation-Adsorption an Tankstellen Öl- und Gasverluste, Umweltverschmutzung und Anfangsinvestitionen reduziert und gleichzeitig die Sicherheit und Zuverlässigkeit von Tankstellen verbessert werden können. Das aktuelle Kondensations- und Adsorptionsverfahren zur Öl- und Gasrückgewinnung ist eine hocheffiziente Rückgewinnungsmethode. Die Forschung zu diesem Prozess ist von großem Wert für die Verbesserung der Energieeffizienz und der Öl- und Gasrückgewinnungsraten. Zahlreiche Wissenschaftler haben mithilfe von Simulationen und Experimenten eingehende -Studien durchgeführt, um die Prozessausrüstung zu optimieren. Untersuchungen zeigen, dass mit diesem Verfahren Öl- und Gasrückgewinnungsraten von 99 % oder mehr erreicht werden können. Huang Weiqiu et al. untersuchte die Öl- und Gasaufbereitungstechnologie Kondensationsmethode + Adsorptionsmethode mithilfe der Aspen-Simulationssoftware und experimenteller Methoden und stellte fest, dass mit dieser Technologie eine Öl- und Gasrückgewinnungsrate von 99,2 % erreicht werden kann, wobei die Abgasmassenkonzentration auf 11,2 g/m³ kontrolliert wird. Fu Suhong et al. hat ein Öl- und Gasrückgewinnungsgerät entwickelt, das einen integrierten Rückgewinnungsprozess durch Kondensation und Harzadsorption nutzt. In praktischen Anwendungen kann die Massenkonzentration des emittierten Öls und Gases auf unter 5 g/m³ reduziert werden, bei einer Rückgewinnungsrate von 99 % und einem um 10 % geringeren Energieverbrauch als bei vergleichbaren Produkten. Shi Li et al. schlug einen integrierten Öl- und Gaskondensations- und Adsorptionsrückgewinnungsprozess vor und validierte seine Rückgewinnungseffizienz durch Simulation und experimentelle Studien. Das Gerät erreicht eine Öl- und Gasrückgewinnungsrate von 99 %, wobei die Massenkonzentration von Öl und Gas am Auslass unter 7,7 g/m³ liegt und damit den Standards entspricht. Jing Haibo et al. entwickelte ein integriertes Öl- und Gasrückgewinnungssystem, das Kondensations-, Adsorptions-, katalytische Verbrennungs- und Ammoniakwasserabsorptions-Kühltechnologien kombiniert. Untersuchungen zeigen, dass die Rückgewinnungsrate und der Energieverbrauch des Systems mit steigender Sekundärkondensationstemperatur abnehmen, wobei der Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Kondensations--Adsorptionsprozessen um etwa 30 % sinkt und die Rückgewinnungsrate um etwa 2 % sinkt. Zhang Yanxin optimierte die Kondensationstemperatur in den Prozessparametern der Aktivkohleadsorption-Kondensationsrückgewinnung. Nach der Optimierung wurde die Temperatur des Vorkühlers auf 0 °C, die Temperatur des Kondensators der ersten Stufe auf -20 °C und die Temperatur des Kondensators der zweiten Stufe auf -45 °C eingestellt, wodurch eine Öl- und Gasrückgewinnungsrate von 99 % erreicht wurde. Zhang Lu entwickelte ein kombiniertes Öl- und Gasrückgewinnungsgerät unter Verwendung der Adsorption von Aktivkohle und einer Kondensationsmethode bei -40 °C niedriger-Temperatur. Nach der Verwendung dieses Geräts wurde eine Rückgewinnungsrate von leichtem Dieselöl bei Umgebungstemperatur von über 95 % berechnet. Xu Dongsheng et al. schlug eine dreistufige Kondensationsadsorptions-Kombinationsanlage zur Öl- und Gasrückgewinnung mit Kaltkaskade- vor. Durch die Nutzung der Restwärme der dritten Stufe zur Kühlung des Vorkühlers, die Gestaltung der Coldbox der ersten Stufe mit A- und B-Stufen in einer 1-zu-1-Standby-Konfiguration und die Hinzufügung eines Kaskaden-Kompressionskühlsystems wurde eine optimierte Temperaturregelung erreicht. Die Betriebsergebnisse zeigten, dass die Öl- und Gasrückgewinnungsrate 98,80 % erreichte, die Abgasemissionskonzentration auf 11,415 g/m³ reduziert wurde und der Energieverbrauch von 145 kW/h auf 130 kW/h sank. Su Lushu et al. wendete bei der Öl- und Gasverladung ein kombiniertes Öl- und Gasrückgewinnungsverfahren mit „Entschwefelung + Kondensation + Adsorption“ an und kam zu dem Ergebnis, dass nach Einhaltung der Emissionsnormen eine Abgasemission vor Ort erreicht werden konnte. Pan Taixing et al. analysierte den Rückgewinnungsprozess durch Kondensationsmethode + Adsorptionsmethode und kam zu dem Schluss, dass dieser Prozess nicht nur eine hervorragende Leistung bei der effizienten Emissionskontrolle zeigt, sondern auch bestimmte Vorteile bei der umfassenden Abgasbehandlung, der Ressourcenrückgewinnung und Energieeinsparung, der Reduzierung von Gasverlusten sowie der Sicherheit und Zuverlässigkeit bietet. In der tatsächlichen Anwendung stellt die synergistische Optimierung von Kondensations- und Adsorptionsprozessen eine Herausforderung dar, und es ist schwierig, die beiden Prozesse optimal aufeinander abzustimmen, was die Gesamtverbesserung der Rückgewinnungseffizienz begrenzt. Bestehende Prozessanlagen sind nicht an die Anpassungsfähigkeit bei der Handhabung von Öl und Gas unter unterschiedlichen Betriebsbedingungen anpassbar, und die Rückgewinnungseffizienz wird instabil, wenn die Öl- und Gaskonzentrationen erheblich schwanken. Gong Zhonghao führte Untersuchungen zum Öl- und Gasrückgewinnungsverfahren mit Kondensations- und Adsorptionsmethode durch, das derzeit auf dem Markt eingesetzt wird, und identifizierte bestehende Probleme. Derzeit liegt die Kondensationstemperatur für dieses auf dem Markt erhältliche Verfahren im Allgemeinen über -80 °C, was zu einem allmählichen Anstieg der Konzentration der C3-Komponenten am Auslass führt; die Vakuumextraktionskapazität des Adsorptionsabschnitts ist unzureichend, was es für das Adsorptionsmittel schwierig macht, eine wirksame Desorption zu erreichen; und die kleinen Aktivkohle-Adsorptionstanks am hinteren Ende können die Behandlungsanforderungen für niedrig konzentrierte organische Verbindungen nach der Kondensation am vorderen Ende nicht erfüllen. Zukünftige Forschung sollte sich auf die eingehende Untersuchung des Kopplungsmechanismus zwischen Kondensation und Adsorption sowie auf die Entwicklung modularer, intelligenter Geräte konzentrieren, um die Anpassungsfähigkeit an unterschiedliche Betriebsbedingungen zu verbessern.
