現在、凝縮方法は開発中にまだいくつかの技術的課題に直面しており、エネルギー消費量は液体窒素冷却と比較して 10% 以上増加します。
一方で、凝縮法の設備コストと運用コストは比較的高く、特に回収率を向上させるために凝縮温度を下げることを目指す場合には、エネルギー消費量が大幅に増加し、大規模な適用が制限されます。{0}}機械的凝縮方法は冷却温度が高いため、ますます厳しくなる排出基準を満たすことが困難になります。液体窒素の凝縮方法は冷却温度を低く抑えられますが、液体窒素は高価であり、その保管と輸送には安全上のリスクが伴います。一方、実際の用途では、石油やガスのさまざまな動作条件に対する凝縮装置の適応性を改善する必要があります。たとえば、石油とガスの組成と流量の大幅な変動は、回収効率の安定性に影響を与える可能性があります。将来的には、凝縮方法は、新しい冷凍サイクルと高効率の熱交換器技術の研究を通じて、効率的で省エネな凝縮装置とプロセスの開発に焦点を当てます。-これにより、装置のコストと運用エネルギー消費が削減されます。技術統合の分野では、相乗効果を達成し、全体的な回収効率を高めるために、凝縮方法を他の石油およびガス回収技術とより合理的に統合する方法についてさらなる研究が行われる必要があります。
2.1.2
吸着法
吸着法は、吸着剤の吸着能力を利用して、混合物中の異なる成分を分離します。このプロセスでは、1 つ以上の成分が吸着剤の表面に捕捉され、吸着剤による油とガスの分子の吸着によって分離が達成されます。吸着法には、プロセスが簡単でエネルギー消費が少ないという利点があります[33]。また、有機溶剤の効率的な回収や吸着剤のリサイクルも可能であり、環境保護、省資源に大きなメリットをもたらします。吸着は低濃度の石油やガスの処理に効果的であり、他の技術と統合して包括的な処理システムを形成できる、石油やガスの処理の下流での使用に適しています。-
-吸着効率を大幅に向上させるには、吸着剤の特性に関する徹底的な研究が不可欠です。現在、一般的に使用されている吸着剤には、活性炭、シリカゲル、活性アルミナ、モレキュラーシーブ、炭素分析ふるい、活性炭繊維などがあり、それぞれに独自の特徴があります。さらに、より多くのことを達成するために、いくつかの新しい吸着材料について研究開発が行われています。
効率的で環境に優しい吸着技術。 Huang Weiqiuら。活性炭、活性炭繊維、疎水性ゼオライト/メソポーラスモレキュラーシーブ、疎水性シリカゲルなど、一般的に使用されるいくつかの石油およびガス吸着剤の吸着性能と修飾技術をレビューしました。彼らは、将来の研究は新しい吸着剤、複合吸着剤、および吸着剤の構造設計の開発に焦点を当てるべきであると提案しました。 Xu Weiら。圧力スイング吸着、高温-吸着、温度-圧力スイング吸着、電気吸着法など、VOCs 処理における活性炭吸着技術の応用について体系的に議論しました。吸着剤の表面を化学修飾すると、VOC に対する吸着能力と選択性が変化する可能性があります。吸着質の分子サイズと活性炭の細孔サイズ分布の一致は、吸着効率に影響を与える重要な要素です。吸着操作中のプロセスパラメータ (温度、ガス濃度、流量)、環境条件 (湿度、圧力)、および混合ガスの組成はすべて、吸着プロセスに大きな影響を与えます。 Xue Mengting et al.は、排気ガス中の VOC の吸着に対するさまざまなモレキュラーシーブ構成の影響について説明しました。立方晶系-構成のモレキュラーシーブは VOC に対して最高の吸着性能を示し、次に六方晶系-構成のモレキュラーシーブが続きますが、斜方晶系または単斜晶系-構成のモレキュラーシーブは一般に平均的な吸着性能を示します。微多孔質モレキュラーシーブは小分子-のVOCに適しており、メソ多孔質モレキュラーシーブは大分子-のVOCに適しています。 Feng Yongchao 氏は、MFI- タイプのモレキュラー シーブは、独特の細孔構造と調整可能なシリカ-アルミナ比-} により、VOC 除去用途に有望であると考えています。しかし、現在の課題には、疎水性 VOC 吸着性能と触媒活性のバランス、担体の外表面に活性成分が豊富に含まれることによる低い担持率と失活の容易さが含まれます。目的は、金属の存在形態を合理的に設計し、担体の元素組成を変更することで、これらの問題に対処することです。
王英霞ら。ガソリン蒸気の吸着効率を高め、水の吸収を減らすためにシリカゲルを改質するための条件を調査しました。彼らは、改質剤として酒石酸を使用し、熱処理温度は 550 ～ 650 °C、処理時間は 100 時間であることを発見しました。
3 ～ 10 時間、加熱速度 3 ～ 10 °C/min で最適な結果が得られます。さらに、修飾シリカゲルの脱着速度は、真空圧が高く、温度が高く、脱着サイクルが増加すると増加します。
吸着剤再生技術は、吸着法の持続可能性、経済性、環境性を高める上で重要な役割を果たしています。従来の吸着剤再生技術には、低効率、高コスト、環境への影響などの重大な欠点があることがよくあります。研究者は再生技術について広範な研究を行ってきました。現在、一般的な活性炭再生方法としては、熱再生、酸化再生、溶媒抽出、生物学的再生、超臨界流体再生、マイクロ波照射再生、超音波再生、光触媒再生などが挙げられる。 Huang Weiqiuら。らは、石油やガスを吸着した活性炭の場合、再生効率と損失に及ぼす 4 つの要因-マイクロ波出力、照射時間、活性炭量、真空圧-の順に小さくなることを発見しました。最適な実験条件は,マイクロ波出力300W,照射時間240秒,活性炭量4g,真空圧0.06MPaであると決定された。 Zhang Yuzhou [41] は、マイクロ波再生に対する 3 つの側面-、活性炭の固有の特性、さまざまな吸着質、さまざまな制御条件-の影響を検討し、マイクロ波再生の開発を進めるには、これら 3 つの側面に関する詳細な研究が必要であることを強調しました。-ハン・インジエら。は、マイクロ波-再生活性炭技術の開発特徴を要約し、マイクロ波出力、キャリアガス雰囲気、再生時間、吸着剤の種類、吸着質など、マイクロ波再生方法に影響を与える要因を特定しました。
Sun Xianhangら。活性炭の超臨界CO₂再生のメカニズムについて、圧力、温度、流量の3つの側面からVOCの脱離メカニズム研究の現状をまとめて解説しました。彼らは、超臨界 CO₂ の作用下での VOC 脱着の微視的なメカニズムと、脱着後の活性炭における VOC の物質移動係数の計算モデルを特定しました。 Li Yichen は、比較研究を通じて、4.5- 分間の真空サイクル プロセスと 0.5- 分間の窒素真空破壊プロセスを伴う断続的なマイクロ波-真空等温脱着処理を含むマイクロ波-真空結合再生技術が、油を含む活性炭の最適な再生操作方法であることを発見しました。- Hu Minggang は、一次多変量グレー予測モデルを確立しました。このモデルは、吸着ベースの石油およびガス回収ユニットのパフォーマンスを予測するために適用され、優れた予測有効性を実証しました。これは、活性炭を交換する最適なタイミングを決定したり、油およびガスの吸着回収ユニットを変更および最適化したりするための重要な指針を提供します。
多くの学者が研究を通じて一定の成果を上げています。 Chen Yaosi 氏は、既存の油ガス吸着回収装置に冷却装置を追加し、実験分析を通じて、吸着油の出口温度を -5 ～ 5°C の範囲内に制御できると結論付けました。
排出要件を満たしています。ドウィヴェディらは管型反応器における吸着の画期的な分析を研究し、VOC の体積分率が 5,000×10-6 から 5,000×10-6 に増加するにつれて、
50,000×10⁻⁶、破過時間は大幅に減少します。活性炭の再生では、体積分率 8,000×10-6 の VOC であらかじめ平衡化された活性炭を完全に再生するには、120 ～ 150 °C の温度範囲に加熱し、45 ～ 60 分の再生時間を必要とします。-邱文武ら。吸着剤としてシリカゲルと活性炭を使用し、石油とガスの二重塔吸着の吸着性能を研究しました。-石油とガスは最初に緩衝吸着を受け、次に圧力スイング吸着段階が続きます。実験装置のテストを通じて、400 kg の吸着剤を含む圧力スイング吸着システムでは、液体の油とガスを 20 ～ 46 L/h の速度で吸着でき、炭化水素排出体積濃度は 0.01% という低さであることがわかりました。
現在、吸着法は、石油とガスの回収において 2 つの大きな課題に直面しています。それは、吸着剤の選択的吸着能力が不十分であることと、従来の再生技術の欠陥です。吸着剤は、石油やガスの特定の成分に対して選択的吸着能力が低く、全体的な回収効率に影響を及ぼし、複雑な石油やガスの組成下では目的の石油やガスの分子を正確に回収するのが困難です。従来の吸着剤再生技術は非効率的でコストが高く、二次汚染を引き起こしやすいため、吸着法の持続可能性と経済的実行可能性が制限されています。
したがって、将来の吸着研究は、高選択性、高吸着容量、環境に優しい新しい吸着剤の開発に焦点を当て、材料構造と表面特性を正確に制御して、石油やガス分子の比吸着容量を強化する必要があります。
したがって、吸着方法に関する将来の研究は、高い選択性、高い吸着能力、そして環境に優しい新しい吸着剤の開発に焦点を当てる必要があります。材料の構造と表面特性を正確に制御して、石油やガスの分子の比吸着能力を高めます。 -効率的、低コスト、無公害の再生技術を開発するために、再生メカニズムに関する詳細な研究を実施する。-吸着剤の構造を最適化して、質量と熱の伝達効率と吸着剤の利用率を向上させます。そして、さまざまな動作条件に適応するために吸着システムの性能を強化します。
