2.1.3 طريقة الامتصاص
تقوم طريقة الامتصاص بفصل مكونات النفط والغاز بناءً على اختلافات ذوبانها في المادة الماصة، حيث يتم فصل المكونات الهيدروكربونية الخفيفة القابلة للذوبان بسهولة في المادة الماصة عن المكونات الأخرى التي يصعب إذابتها، وبالتالي تحقيق استخلاص النفط والغاز. إنها مناسبة لمعالجة التركيزات العالية-والتدفق المتوسط-لاستخلاص النفط والغاز [47-48]. يمكن لهذه الطريقة استعادة مكونات النفط والغاز المفيدة، ولكنها قد تواجه تحديات في اختيار المادة الماصة المناسبة وقد تؤدي إلى ذلك
قضايا التلوث الثانوي. في أبحاث طريقة الامتصاص، تؤثر كفاءة تجديد المادة الماصة بشكل كبير على كفاءة الطريقة، والتكاليف الاقتصادية، واستقرار وسلامة عملية الإنتاج. حاليًا، يتم تنفيذ طرق تجديد ماصة مختلفة
درست وتطبيقت. تشنغ زونجنينج وآخرون. قدم طرق تجديد شائعة الاستخدام للمواد الماصة، بما في ذلك الامتزاز الحراري، والامتزاز الفراغي، والامتزاز بالموجات فوق الصوتية، وامتزاز الضغط السلبي، وامتزاز إشعاع الميكروويف، بالإضافة إلى طرق التجديد المتكاملة التي تجمع بين التسخين والفراغ، وتسخين الميكروويف والفراغ، والموجات فوق الصوتية والفراغ، والموجات فوق الصوتية والميكروويف. لقد وجدت الأبحاث أن تكامل الطريقة غالبًا ما يحسن كفاءة التجديد، مما يؤكد أيضًا أهمية تحسين طرق التجديد لتعزيز أداء طريقة الامتصاص.
أجرى العديد من العلماء أبحاثًا حول تحسين تدفقات عملية الامتصاص، واختيار المواد الماصة المناسبة، وتحديد معلمات التشغيل المثالية، وتحقيق سلسلة من النتائج المهمة. لياو تشانغجيان وآخرون. تم استخدام برنامج ASPEN PLUS لإجراء-تحليل متعمق لعملية امتصاص الديزل ذات درجة الحرارة المنخفضة-للنفط والغاز، وتحسين المعلمات المتعددة بما في ذلك درجة الحرارة، والضغط، ونسبة السائل-إلى-الغاز، وارتفاع طبقة التعبئة، وخصائص الديزل. بعد التحسين، تجاوز إجمالي معدل استرداد الهيدروكربون من غاز العادم 95%. لي يوتشونغ وآخرون. قام ببناء تدفق عملية امتصاص مضغوط ووجد أن الامتصاص المضغوط يحسن بشكل فعال كفاءة الامتصاص ويقلل تركيز المخرج. عند الضغط إلى 0.2 ميجا باسكال، يكون تأثير الامتصاص مثاليًا. نيو روبينج وآخرون. وأشار إلى أن تحسين تدفق عملية الامتصاص وتقليل تركيز سائل الامتصاص واختيار سوائل الامتصاص المناسبة كلها تساهم في تحسين كفاءة الامتصاص. أجرى Cai Yawen [54] تصميمًا محسّنًا لعملية استعادة الامتصاص. كشفت الدراسات التجريبية أن تأثير العوامل الثلاثة-نوع الامتصاص وحجم رذاذ سائل الامتصاص ودرجة حرارة بخار الزيت الخام-على امتصاص بخار الزيت الخام يتناقص تدريجيًا. يجب أن يأخذ اختيار المواد الماصة في الاعتبار بشكل شامل عوامل مثل قابلية ذوبانها في أبخرة الزيت، وأداء التجديد، وآثار التكلفة، والتلوث الثانوي. هذه العوامل المتعددة تحد من اختيار المواد الماصة وتطبيقها على نطاق واسع. ستركز الأبحاث حول طرق الامتصاص على تطوير مواد ماصة جديدة وفعالة وصديقة للبيئة واقتصادية، ودراسة تقنيات تجديد أكثر فعالية لتقليل التكاليف والتلوث، واستكشاف طرق المعالجة المتكاملة للنفط والغاز منخفض التركيز- مع التقنيات الأخرى، وتوسيع نطاق التطبيق.
2.1.4 طريقة فصل الغشاء
فصل الغشاء هو طريقة فصل فيزيائية تستخدم النفاذية التفضيلية لمواد غشاء بوليمر محددة لجزيئات النفط والغاز. من خلال خلق فرق ضغط عبر الغشاء، تهاجر جزيئات الهيدروكربون القابلة للذوبان بسهولة في الغشاء من جانب الضغط العالي- إلى جانب الضغط المنخفض-، بينما يتم الاحتفاظ بمكونات الهواء على سطح الغشاء بسبب عدم قدرتها على المرور، وبالتالي تحقيق فصل فعال للمركبات العضوية عن الهواء. توفر تقنية فصل الغشاء مزايا مثل استهلاك الطاقة المنخفض، والبصمة المدمجة، والتشغيل البسيط، وعدم التلوث الثانوي، مما يجعلها مناسبة لاستعادة النفط والغاز بتركيزات ومعدلات تدفق مختلفة.
يتم تطبيق تكنولوجيا فصل الغشاء بشكل متزايد في مجال استخلاص النفط والغاز. تشنغ فاي وآخرون. أجرى تحليلًا مقارنًا لتقنيتين شائعتين لفصل الأغشية-الحلزوني-الملفوف والمكدس-ووجد أن كلتا التقنيتين تتميزان بالتشغيل البسيط، وتدفقات العملية المباشرة، والأداء المستقر، وكفاءة المعالجة العالية، مما يجعلها مناسبة لمحطات الوقود ذات معدلات تبخر النفط والغاز المنخفضة أو المساحة المحدودة. درس Shen Yunhui المبادئ وتدفق العمليات وكفاءة الاسترداد لتقنية الاسترداد المستندة إلى الغشاء-. وأظهرت النتائج أن تكنولوجيا الأغشية تظهر قابلية تطبيق واسعة وكفاءة عالية في استخلاص "ثلاثة بنزين" من النفط والغاز في صناعات التكرير والصناعات الكيماوية. لي هونغ وى وآخرون. تناولت قضايا ارتفاع المحتوى المائي في المادة الماصة وارتفاع درجة الحرارة الماصة في الصيف
، صممت تقنية امتصاص حرجة لدرجات الحرارة المنخفضة-لمعالجة مشكلة درجات الحرارة المرتفعة، واستبدلت مزيل الضباب الموجود أعلى برج الامتصاص، وأضفت مرشحًا لفصل الماء قبل الغشاء لحل مشكلة المحتوى العالي من الرطوبة. وأدى ذلك إلى انخفاض تركيزات انبعاثات غازات العادم ومعدلات استخلاص بخار الزيت تتجاوز 95%. يعد اختيار وتطوير مواد غشاء الفصل من أهم نقاط التركيز البحثية في تكنولوجيا فصل الغشاء. في الوقت الحالي، تظهر باستمرار مواد غشائية جديدة، مما يؤدي بشكل كبير إلى تقدم تكنولوجيا فصل الأغشية. قدم Suo Jizhan وآخرون، وZhou Shiyi، وGao Feng مبادئ تقنية الفصل بغشاء التبخير النافذ وتطبيقاتها في صناعة البتروكيماويات، وسلطوا الضوء على مزاياها المتمثلة في العملية البسيطة والكفاءة الاقتصادية العالية والاستقرار القوي. وي شين وآخرون. أجرى تجارب باستخدام أغشية بوليمر عالية - مع صفائح مسطحة من فلوريد البولي فينيلدين كغشاء أساسي، مما أدى إلى إدخال جزيئات غير عضوية في الطبقة الوظيفية المعدلة من ثنائي ميثيل سيلوكسان لتعزيز أداء فصل الهيدروكربونات العطرية. عند معالجة غاز عادم العملية مع تقلبات تركيز عالية وظروف حمل عالية، يمكن لهذه التقنية التحكم بشكل ثابت في تركيز الكتلة من إجمالي الهيدروكربونات غير الميثان أقل من 80 مجم/م3، في حين أن تركيزات الكتلة من البنزين والتولوين والزيلين أقل من 4 و15 و20 مجم/م3 على التوالي، بما يتوافق مع معايير الانبعاثات. شارك Yang Chengcheng في تطوير غشاء مركب من مادة زجاجية مشبعة بالفلور AF، والذي يمكنه تلبية متطلبات الانبعاثات لمحطات الوقود لأحجام المعالجة الصغيرة والغازات المختلطة مع نسبة حجم غاز الزيت الداخل من 10% إلى 30%.
لقد أجرى العديد من الباحثين-دراسات متعمقة حول العوامل التي تؤثر على كفاءة الاسترداد لتقنية الفصل بالغشاء وحددوا بوضوح أن عوامل مثل درجة الحرارة والضغط وتركيز التغذية لها تأثير كبير على كفاءة الاسترداد. ومن خلال التحكم الدقيق في هذه العوامل، يمكن تحسين تأثير التعافي. شيه لينغلينغ وآخرون. وأشار إلى أن زيادة درجة الحرارة البيئية تؤدي إلى عمل وحدات الفصل الغشائي بما يتجاوز طاقتها، مما يؤدي إلى انبعاثات تتجاوز المعايير، وهو ما يمكن معالجته بإضافة المزيد من وحدات الفصل الغشائي. استكشف لو يونغليانغ وليو يووي العوامل الرئيسية التي تؤثر على تكنولوجيا الأغشية في استخلاص النفط والغاز، ووجدا أنه من خلال التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط وتركيز التغذية، يمكن لتكنولوجيا الأغشية تعزيز معدلات استخلاص النفط والغاز بشكل فعال. حلل جيا تشيونغتشينغ أنه يمكن تحسين معدل فصل الهيدروكربونات العضوية عن طريق زيادة نفاذية الغشاء لمكونات المركبات العضوية المتطايرة وزيادة فرق الضغط قبل الغشاء وبعده. في ظل فرضية تلبية معايير الانبعاثات، يمكن زيادة حجم عادم بخار الزيت والغاز بشكل مناسب، ويمكن زيادة ضغط مدخل الغشاء لتحسين كفاءة فصل الغشاء.
حاليًا، تواجه تكنولوجيا فصل الأغشية تحديات تقنية مثل التكاليف المرتفعة، وانتقائية المواد الغشائية واستقرارها، وتنظيف الأغشية واستبدالها [68]. يجب أن تستمر تقنية فصل الأغشية في تطوير مواد غشائية منخفضة التكلفة -وعالية-وعالي الثبات-، وتقليل التكاليف، وتحسين الأداء من خلال عمليات التحضير المبتكرة والتركيبات المحسنة. في الوقت نفسه، يجب تطوير تقنيات تنظيف وصيانة الأغشية الفعالة لإزالة الملوثات بشكل فعال، وإطالة عمر الأغشية، وتقليل وقت التوقف عن العمل.
2.1.3 طريقة الامتصاص
تقوم طريقة الامتصاص بفصل مكونات النفط والغاز بناءً على اختلافات ذوبانها في المادة الماصة، حيث يتم فصل المكونات الهيدروكربونية الخفيفة القابلة للذوبان بسهولة في المادة الماصة عن المكونات الأخرى التي يصعب إذابتها، وبالتالي تحقيق استخلاص النفط والغاز. إنها مناسبة لمعالجة التركيزات العالية-والتدفق المتوسط-لاستخلاص النفط والغاز [47-48]. يمكن لهذه الطريقة استعادة مكونات النفط والغاز المفيدة، ولكنها قد تواجه تحديات في اختيار المادة الماصة المناسبة وقد تؤدي إلى ذلك
قضايا التلوث الثانوي. في أبحاث طريقة الامتصاص، تؤثر كفاءة تجديد المادة الماصة بشكل كبير على كفاءة الطريقة، والتكاليف الاقتصادية، واستقرار وسلامة عملية الإنتاج. حاليًا، يتم تنفيذ طرق تجديد ماصة مختلفة
درست وتطبيقت. تشنغ زونجنينج وآخرون. قدم طرق تجديد شائعة الاستخدام للمواد الماصة، بما في ذلك الامتزاز الحراري، والامتزاز الفراغي، والامتزاز بالموجات فوق الصوتية، وامتزاز الضغط السلبي، وامتزاز إشعاع الميكروويف، بالإضافة إلى طرق التجديد المتكاملة التي تجمع بين التسخين والفراغ، وتسخين الميكروويف والفراغ، والموجات فوق الصوتية والفراغ، والموجات فوق الصوتية والميكروويف. لقد وجدت الأبحاث أن تكامل الطريقة غالبًا ما يحسن كفاءة التجديد، مما يؤكد أيضًا أهمية تحسين طرق التجديد لتعزيز أداء طريقة الامتصاص.
أجرى العديد من العلماء أبحاثًا حول تحسين تدفقات عملية الامتصاص، واختيار المواد الماصة المناسبة، وتحديد معلمات التشغيل المثالية، وتحقيق سلسلة من النتائج المهمة. لياو تشانغجيان وآخرون. تم استخدام برنامج ASPEN PLUS لإجراء-تحليل متعمق لعملية امتصاص الديزل ذات درجة الحرارة المنخفضة-للنفط والغاز، وتحسين المعلمات المتعددة بما في ذلك درجة الحرارة، والضغط، ونسبة السائل-إلى-الغاز، وارتفاع طبقة التعبئة، وخصائص الديزل. بعد التحسين، تجاوز إجمالي معدل استرداد الهيدروكربون من غاز العادم 95%. لي يوتشونغ وآخرون. قام ببناء تدفق عملية امتصاص مضغوط ووجد أن الامتصاص المضغوط يحسن بشكل فعال كفاءة الامتصاص ويقلل تركيز المخرج. عند الضغط إلى 0.2 ميجا باسكال، يكون تأثير الامتصاص مثاليًا. نيو روبينج وآخرون. وأشار إلى أن تحسين تدفق عملية الامتصاص وتقليل تركيز سائل الامتصاص واختيار سوائل الامتصاص المناسبة كلها تساهم في تحسين كفاءة الامتصاص. أجرى Cai Yawen [54] تصميمًا محسّنًا لعملية استعادة الامتصاص. كشفت الدراسات التجريبية أن تأثير العوامل الثلاثة-نوع الامتصاص وحجم رذاذ سائل الامتصاص ودرجة حرارة بخار الزيت الخام-على امتصاص بخار الزيت الخام يتناقص تدريجيًا. يجب أن يأخذ اختيار المواد الماصة في الاعتبار بشكل شامل عوامل مثل قابلية ذوبانها في أبخرة الزيت، وأداء التجديد، وآثار التكلفة، والتلوث الثانوي. هذه العوامل المتعددة تحد من اختيار المواد الماصة وتطبيقها على نطاق واسع. ستركز الأبحاث حول طرق الامتصاص على تطوير مواد ماصة جديدة وفعالة وصديقة للبيئة واقتصادية، ودراسة تقنيات تجديد أكثر فعالية لتقليل التكاليف والتلوث، واستكشاف طرق المعالجة المتكاملة للنفط والغاز منخفض التركيز- مع التقنيات الأخرى، وتوسيع نطاق التطبيق.
2.1.4 طريقة فصل الغشاء
فصل الغشاء هو طريقة فصل فيزيائية تستخدم النفاذية التفضيلية لمواد غشاء بوليمر محددة لجزيئات النفط والغاز. من خلال خلق فرق ضغط عبر الغشاء، تهاجر جزيئات الهيدروكربون القابلة للذوبان بسهولة في الغشاء من جانب الضغط العالي- إلى جانب الضغط المنخفض-، بينما يتم الاحتفاظ بمكونات الهواء على سطح الغشاء بسبب عدم قدرتها على المرور، وبالتالي تحقيق فصل فعال للمركبات العضوية عن الهواء. توفر تقنية فصل الغشاء مزايا مثل استهلاك الطاقة المنخفض، والبصمة المدمجة، والتشغيل البسيط، وعدم التلوث الثانوي، مما يجعلها مناسبة لاستعادة النفط والغاز بتركيزات ومعدلات تدفق مختلفة.
يتم تطبيق تكنولوجيا فصل الغشاء بشكل متزايد في مجال استخلاص النفط والغاز. تشنغ فاي وآخرون. أجرى تحليلًا مقارنًا لتقنيتين شائعتين لفصل الأغشية-الحلزوني-الملفوف والمكدس-ووجد أن كلتا التقنيتين تتميزان بالتشغيل البسيط، وتدفقات العملية المباشرة، والأداء المستقر، وكفاءة المعالجة العالية، مما يجعلها مناسبة لمحطات الوقود ذات معدلات تبخر النفط والغاز المنخفضة أو المساحة المحدودة. درس Shen Yunhui المبادئ وتدفق العمليات وكفاءة الاسترداد لتقنية الاسترداد المستندة إلى الغشاء-. وأظهرت النتائج أن تكنولوجيا الأغشية تظهر قابلية تطبيق واسعة وكفاءة عالية في استخلاص "ثلاثة بنزين" من النفط والغاز في صناعات التكرير والصناعات الكيماوية. لي هونغ وى وآخرون. تناولت قضايا ارتفاع المحتوى المائي في المادة الماصة وارتفاع درجة الحرارة الماصة في الصيف
، صممت تقنية امتصاص حرجة لدرجات الحرارة المنخفضة-لمعالجة مشكلة درجات الحرارة المرتفعة، واستبدلت مزيل الضباب الموجود أعلى برج الامتصاص، وأضفت مرشحًا لفصل الماء قبل الغشاء لحل مشكلة المحتوى العالي من الرطوبة. وأدى ذلك إلى انخفاض تركيزات انبعاثات غازات العادم ومعدلات استخلاص بخار الزيت تتجاوز 95%. يعد اختيار وتطوير مواد غشاء الفصل من أهم نقاط التركيز البحثية في تكنولوجيا فصل الغشاء. في الوقت الحالي، تظهر باستمرار مواد غشائية جديدة، مما يؤدي بشكل كبير إلى تقدم تكنولوجيا فصل الأغشية. قدم Suo Jizhan وآخرون، وZhou Shiyi، وGao Feng مبادئ تقنية الفصل بغشاء التبخير النافذ وتطبيقاتها في صناعة البتروكيماويات، وسلطوا الضوء على مزاياها المتمثلة في العملية البسيطة والكفاءة الاقتصادية العالية والاستقرار القوي. وي شين وآخرون. أجرى تجارب باستخدام أغشية بوليمر عالية - مع صفائح مسطحة من فلوريد البولي فينيلدين كغشاء أساسي، مما أدى إلى إدخال جزيئات غير عضوية في الطبقة الوظيفية المعدلة من ثنائي ميثيل سيلوكسان لتعزيز أداء فصل الهيدروكربونات العطرية. عند معالجة غاز عادم العملية مع تقلبات تركيز عالية وظروف حمل عالية، يمكن لهذه التقنية التحكم بشكل ثابت في تركيز الكتلة من إجمالي الهيدروكربونات غير الميثان أقل من 80 مجم/م3، في حين أن تركيزات الكتلة من البنزين والتولوين والزيلين أقل من 4 و15 و20 مجم/م3 على التوالي، بما يتوافق مع معايير الانبعاثات. شارك Yang Chengcheng في تطوير غشاء مركب من مادة زجاجية مشبعة بالفلور AF، والذي يمكنه تلبية متطلبات الانبعاثات لمحطات الوقود لأحجام المعالجة الصغيرة والغازات المختلطة مع نسبة حجم غاز الزيت الداخل من 10% إلى 30%.
لقد أجرى العديد من الباحثين-دراسات متعمقة حول العوامل التي تؤثر على كفاءة الاسترداد لتقنية الفصل بالغشاء وحددوا بوضوح أن عوامل مثل درجة الحرارة والضغط وتركيز التغذية لها تأثير كبير على كفاءة الاسترداد. ومن خلال التحكم الدقيق في هذه العوامل، يمكن تحسين تأثير التعافي. شيه لينغلينغ وآخرون. وأشار إلى أن زيادة درجة الحرارة البيئية تؤدي إلى عمل وحدات الفصل الغشائي بما يتجاوز طاقتها، مما يؤدي إلى انبعاثات تتجاوز المعايير، وهو ما يمكن معالجته بإضافة المزيد من وحدات الفصل الغشائي. استكشف لو يونغليانغ وليو يووي العوامل الرئيسية التي تؤثر على تكنولوجيا الأغشية في استخلاص النفط والغاز، ووجدا أنه من خلال التحكم الدقيق في درجة الحرارة والضغط وتركيز التغذية، يمكن لتكنولوجيا الأغشية تعزيز معدلات استخلاص النفط والغاز بشكل فعال. حلل جيا تشيونغتشينغ أنه يمكن تحسين معدل فصل الهيدروكربونات العضوية عن طريق زيادة نفاذية الغشاء لمكونات المركبات العضوية المتطايرة وزيادة فرق الضغط قبل الغشاء وبعده. في ظل فرضية تلبية معايير الانبعاثات، يمكن زيادة حجم عادم بخار الزيت والغاز بشكل مناسب، ويمكن زيادة ضغط مدخل الغشاء لتحسين كفاءة فصل الغشاء.
حاليًا، تواجه تكنولوجيا فصل الأغشية تحديات تقنية مثل التكاليف المرتفعة، وانتقائية المواد الغشائية واستقرارها، وتنظيف الأغشية واستبدالها [68]. يجب أن تستمر تقنية فصل الأغشية في تطوير مواد غشائية منخفضة التكلفة -وعالية-وعالي الثبات-، وتقليل التكاليف، وتحسين الأداء من خلال عمليات التحضير المبتكرة والتركيبات المحسنة. في الوقت نفسه، يجب تطوير تقنيات تنظيف وصيانة الأغشية الفعالة لإزالة الملوثات بشكل فعال، وإطالة عمر الأغشية، وتقليل وقت التوقف عن العمل.
