2 Tecnologia de recuperació de petroli i gas
2.1
Tecnologia única de recuperació de petroli i gas La tecnologia de recuperació de petroli i gas es divideix principalment en quatre categories basades en principis: mètode de condensació, mètode d'adsorció, mètode d'absorció i mètode de separació de membrana. Cadascuna d'aquestes tecnologies té els seus avantatges i limitacions específiques. Nombrosos estudiosos, tant nacionals com internacionals, han dut a terme-investigacions i anàlisis en profunditat sobre aquestes tecnologies, amb l'objectiu de millorar l'eficiència de la recuperació de petroli i gas, reduir la contaminació ambiental i promoure l'ús sostenible de l'energia.
2.1.1
Mètode de condensació
El mètode de condensació és una tecnologia de recuperació de petroli i gas molt utilitzada i altament eficient. Utilitza la característica que la pressió de vapor dels components volàtils del petroli i del gas canvia amb la temperatura per aconseguir la recuperació. A temperatura ambient, els components volàtils primaris dels hidrocarburs de gasolina acabats-C4 a C8-tenen pressions de vapor relativament altes, cosa que indica que tendeixen a evaporar-se de la fase líquida a la fase gasosa i volatilitzar-se a l'atmosfera. Mitjançant el mètode de condensació, quan la temperatura del petroli i del gas cau per sota dels 0 °C, la pressió de vapor dels hidrocarburs disminueix amb la disminució de la temperatura. La disminució de la pressió de vapor fa que alguns hidrocarburs superin la seva pressió de vapor saturat a aquesta temperatura, condensant-se de l'estat gasós a l'estat líquid, aconseguint així la separació de petroli i gas.
El mètode de condensació és senzill d'operar, molt eficient i no causa contaminació secundària, el que el fa adequat per a la recuperació de petroli i gas d'alta concentració -[12]. Per tant, és adequat per al seu ús en la part frontal de processos integrats amb altres tecnologies de recuperació de petroli i gas, però els costos de l'equip i les despeses operatives són relativament elevats. Els mètodes de condensació es divideixen principalment en condensació mecànica i condensació de nitrogen líquid. L'eficiència de la recuperació, el consum d'energia del sistema i la concentració de petroli i gas després del processament en mètodes de condensació estan influenciats per diversos factors, amb els principals factors d'influència que inclouen la temperatura de condensació, la pressió de condensació, la concentració inicial i el procés de condensació.
Nombrosos estudis han demostrat que la temperatura de condensació del petroli i el gas és un factor clau que afecta les taxes de recuperació. Per aconseguir una major eficiència de recuperació, sovint es requereixen temperatures de condensació més baixes, amb alguns components que han d'arribar a -110 °C per condensar [15]. Les temperatures de condensació més baixes impliquen un major consum d'energia per unitat de capacitat de refrigeració. La investigació actual en general concorda que un procés de condensació de tres etapes equilibra eficaçment l'eficiència energètica i la taxa de recuperació. Diferents estudiosos han determinat combinacions òptimes de temperatura de condensació mitjançant la simulació i l'experimentació.
. Huang Weiqiu et al. A través de la simulació del programari Aspen, s'ha trobat que mitjançant un procés de condensació de tres-etapes amb temperatures de 2, −30 i −80 °C s'aconsegueix una taxa de recuperació de petroli i gas superior al 95% amb el menor consum d'energia del sistema; si les temperatures de condensació s'ajusten a 2, −30 i −120 °C, la taxa de recuperació pot arribar al 99,62% sense un augment significatiu del consum d'energia. Aquesta combinació de paràmetres ha estat adoptada per la majoria dels estudiosos com a disseny de referència. SHI et al. dissenyat en tres-etapes
procés de condensació amb temperatures de condensació d'1, -40 i -110 °C, aconseguint taxes de recuperació del 99,73%, 99,79%, 99,82% i 99,19% per a quatre components de vapor de gasolina diferents, respectivament. Quan la temperatura de condensació es troba dins del rang de 20 a -110 ° C, la càrrega de refrigeració total del procés de condensació de tres etapes es redueix en un 12,23%, 15,68%, 13,96% i 15,65% en comparació amb un procés d'una sola etapa.
Zhao Zhiwei et al. va trobar que establir la temperatura de condensació a 4, -50 i -110 ° C dóna com a resultat el menor consum d'energia i un funcionament estable del sistema de refrigeració. Bi Jinbin et al. va simular i analitzar el procés de recuperació de gas i petroli de condensació en tres-etapes mitjançant el model PR (una equació d'estat del gas real coneguda com a equació PR), equilibrant l'eficiència de la recuperació de petroli i gas amb el consum total d'energia del sistema. Es va determinar que la temperatura òptima de pre-refrigerament i les temperatures de condensació secundària i terciària eren de 5, -35 i -75 °C, respectivament.
Augmentar moderadament la pressió de condensació ajuda a ajustar la temperatura de condensació, aconseguir estalvis d'energia i, simultàniament, millorar les taxes de recuperació de petroli i gas, un punt que també ha estat àmpliament reconegut per la comunitat acadèmica. Lu Jieming et al. va analitzar els efectes de la temperatura i la pressió de refredament sobre l'eficiència de la condensació mitjançant un model d'equació d'equilibri de fases i va proposar un procés de recuperació de la condensació en diverses-etapes. La investigació ha descobert que la concentració d'emissions de petroli i gas imposa requisits més estrictes de temperatura de refrigeració que les taxes de recuperació. A pressió atmosfèrica, cal un refredament per sota de -100 °C per complir els estàndards, mentre que la pressurització a 0,5-0,7 MPa pot augmentar la temperatura de refrigeració requerida en 20 °C. Wang Dan et al. Va utilitzar la simulació Aspen Plus per trobar que la pressurització pot millorar eficaçment les taxes de recuperació de petroli i gas i reduir les concentracions de sortida. Abordant l'elevat consum energètic dels processos convencionals de recuperació de condensació, diversos estudiosos han dut a terme estudis d'optimització dels processos de condensació. Ye Chao et al. va utilitzar el programari HYSYS per establir un procés de simulació simplificat, estudiant els efectes de la temperatura i la pressió de condensació sobre les característiques de condensació. L'estudi va trobar que la pressurització té un impacte més significatiu en intervals de-temperatura alts que en intervals de-baixa temperatura. Mitjançant l'optimització del procés de recuperació de petroli i gas, es va aconseguir la recuperació de la calor residual dels gasos d'escapament, donant lloc a una reducció del 9,73% del consum total d'energia, una disminució del 8,11% de la capacitat de refrigeració i un augment del coeficient de refrigeració d'1,04 a 1,08. Zhang Shanzhe [25] va utilitzar experiments d'un -factor per determinar els paràmetres clau del procés que afecten el consum d'energia i la qualitat del producte. Mitjançant la simulació i la verificació de camp mitjançant el programari ASPEN HYSYS, el consum d'energia global es va reduir d'1.329 kW a 1.253–1.255 kW, aconseguint un estalvi d'energia del 5,57%–5,72%. LI et al. va dissenyar un nou sistema de recuperació de condensació profunda de COV (-DCR) de COVs, amb una simulació d'estat estacionari-que mostra una taxa de recuperació de COV del 99,97%, un consum d'energia controlat a 35,67 kW i una concentració de massa d'emissions de COV de 45,17 mg/Nm³. SHRAM et al. Va dissenyar una unitat de recuperació de vapor a baixa-temperatura que consta d'una caixa de-doble cambra amb particions internes, que permet el subministrament alternatiu de mescles de vapor-aire a diferents parts de la unitat, la qual cosa pot reduir les emissions de petroli i gas en més d'un 80%, reduint l'impacte ambiental alhora que millora l'eficiència econòmica. GAO et al. va desenvolupar un nou sistema-de recuperació de COV a baixa temperatura que integra la tecnologia de refrigeració d'expansió de turbina i la tecnologia d'emmagatzematge d'energia en fred. Per a les emissions intermitents de petroli i gas, s'han dut a terme anàlisis de simulació-en estat estacionari i dinàmics del nou sistema mitjançant el programari HYSYS. Els resultats van mostrar que la concentració en massa d'emissió total d'hidrocarburs no metà-post-tractament era de 57,54 mg/Nm³ i la taxa de recuperació integral de petroli i gas va arribar al 99,99%, complint amb els estàndards d'emissions actuals.
La condensació mecànica està limitada pel mecanisme de refrigeració, donant lloc a temperatures de refrigeració més altes. En canvi, la condensació de nitrogen líquid pot aconseguir temperatures de refrigeració tan baixes com -120 °C o fins i tot -180 °C, complint estàndards d'emissions més estrictes. En comparació amb la condensació mecànica, la condensació de nitrogen líquid ofereix avantatges com ara un engegada ràpid, temperatures de fred-profundes més baixes, taxes de recuperació més altes i costos de manteniment dels equips més baixos. Xu Hao va trobar durant la seva investigació i anàlisi del procés i l'equip d'un sistema de recuperació de COV de condensació de nitrogen líquid de tres etapes que la relació cost-efectivitat del sistema no està relacionada significativament amb el volum de gas processat, sinó que està estretament relacionada amb la concentració de volum i el tipus de gas d'escapament. Quan la concentració de volum dels gasos d'escapament va augmentar del 3,8% al 19,0%, la ràtio de benefici econòmic va augmentar del 0,38 al 0,59. Xing Chuan Sheng va esmentar que l'ús de refrigeració de nitrogen líquid pot millorar l'eficiència de recuperació de petroli i gas i reduir els costos de consum d'energia, amb temperatures de refrigeració que arriben a -180 °C a -160 °C. Chen Song et al. va comparar l'aplicació de la refrigeració mecànica i la refrigeració de nitrogen líquid en la recuperació de vapor de gasolina. La refrigeració mecànica refreda el vapor de 30 °C a -75 °C, amb un consum d'energia més baix que la refrigeració de nitrogen líquid, però es requereixen instal·lacions de tractament addicionals per complir els estàndards d'emissió. La refrigeració de nitrogen líquid pot refredar directament la temperatura del vapor fins a -120 ° C, complint els estàndards d'emissió. El procés de condensació combinat de refrigeració mecànica i refrigeració de nitrogen líquid millora l'eficiència de recuperació alhora que augmenta els beneficis econòmics en més d'un 10% en comparació amb la refrigeració de nitrogen líquid només.
