वाष्प पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकी पर अनुसंधान की समीक्षा 1

2.1

एकल तेल और गैस पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकी तेल और गैस पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकी को सिद्धांत के आधार पर मुख्य रूप से चार श्रेणियों में विभाजित किया गया है: संघनन विधि, सोखना विधि, अवशोषण विधि और झिल्ली पृथक्करण विधि। इनमें से प्रत्येक तकनीक के अपने विशिष्ट लाभ और सीमाएँ हैं। घरेलू और अंतरराष्ट्रीय स्तर पर कई विद्वानों ने इन प्रौद्योगिकियों पर गहन शोध और विश्लेषण किया है, जिसका लक्ष्य तेल और गैस पुनर्प्राप्ति दक्षता में सुधार करना, पर्यावरण प्रदूषण को कम करना और ऊर्जा के स्थायी उपयोग को बढ़ावा देना है।

2.1.1

संघनन विधि

संघनन विधि एक व्यापक रूप से उपयोग की जाने वाली और अत्यधिक कुशल तेल और गैस पुनर्प्राप्ति तकनीक है। यह इस विशेषता का उपयोग करता है कि तेल और गैस में वाष्पशील घटकों का वाष्प दबाव पुनर्प्राप्ति प्राप्त करने के लिए तापमान के साथ बदलता है। कमरे के तापमान पर, तैयार गैसोलीन में प्राथमिक अस्थिर घटकों {{2}C4 से C8 हाइड्रोकार्बन {{5}में अपेक्षाकृत उच्च वाष्प दबाव होता है, जो दर्शाता है कि वे तरल चरण से गैस चरण में वाष्पित हो जाते हैं और वायुमंडल में अस्थिर हो जाते हैं। संघनन विधि के माध्यम से, जब तेल और गैस का तापमान 0°C से नीचे चला जाता है, तो तापमान में कमी के साथ हाइड्रोकार्बन का वाष्प दबाव कम हो जाता है। वाष्प दबाव में कमी के कारण कुछ हाइड्रोकार्बन उस तापमान पर अपने संतृप्त वाष्प दबाव से अधिक हो जाते हैं, गैसीय अवस्था से तरल अवस्था में संघनित हो जाते हैं, जिससे तेल और गैस अलग हो जाते हैं।

संघनन विधि संचालित करने में सरल, अत्यधिक कुशल है, और द्वितीयक प्रदूषण का कारण नहीं बनती है, जो इसे उच्च -सांद्रता वाले तेल और गैस की पुनर्प्राप्ति के लिए उपयुक्त बनाती है [12]। इसलिए, यह अन्य तेल और गैस पुनर्प्राप्ति प्रौद्योगिकियों के साथ एकीकृत प्रक्रियाओं के फ्रंट एंड में उपयोग के लिए उपयुक्त है, लेकिन उपकरण की लागत और परिचालन व्यय अपेक्षाकृत अधिक हैं। संघनन विधियों को मुख्य रूप से यांत्रिक संघनन और तरल नाइट्रोजन संघनन में विभाजित किया गया है। संक्षेपण विधियों में प्रसंस्करण के बाद पुनर्प्राप्ति दक्षता, सिस्टम ऊर्जा खपत और तेल और गैस की एकाग्रता विभिन्न कारकों से प्रभावित होती है, जिसमें प्राथमिक प्रभाव कारक संघनन तापमान, संक्षेपण दबाव, प्रारंभिक एकाग्रता और संक्षेपण प्रक्रिया शामिल हैं।

कई अध्ययनों से पता चला है कि तेल और गैस का संघनन तापमान पुनर्प्राप्ति दर को प्रभावित करने वाला एक प्रमुख कारक है। उच्च पुनर्प्राप्ति दक्षता प्राप्त करने के लिए, कम संक्षेपण तापमान की अक्सर आवश्यकता होती है, कुछ घटकों को संघनित होने के लिए -110 डिग्री सेल्सियस तक पहुंचने की आवश्यकता होती है [15]। कम संघनन तापमान शीतलन क्षमता की प्रति इकाई उच्च ऊर्जा खपत का संकेत देता है। वर्तमान शोध आम तौर पर इस बात से सहमत है कि तीन चरण की संक्षेपण प्रक्रिया ऊर्जा दक्षता और पुनर्प्राप्ति दर को प्रभावी ढंग से संतुलित करती है। विभिन्न विद्वानों ने अनुकरण और प्रयोग के माध्यम से इष्टतम संघनन तापमान संयोजन निर्धारित किया है।

. हुआंग वेइकिउ एट अल। एस्पेन सॉफ्टवेयर सिमुलेशन के माध्यम से पाया गया कि 2, −30, और −80 डिग्री सेल्सियस के तापमान के साथ तीन चरण संघनन प्रक्रिया का उपयोग करने से सबसे कम सिस्टम ऊर्जा खपत के साथ 95% से अधिक तेल और गैस पुनर्प्राप्ति दर प्राप्त होती है; यदि संक्षेपण तापमान को 2, -30, और -120 डिग्री सेल्सियस पर समायोजित किया जाता है, तो ऊर्जा खपत में उल्लेखनीय वृद्धि के बिना पुनर्प्राप्ति दर 99.62% तक पहुंच सकती है। इस पैरामीटर संयोजन को अधिकांश विद्वानों द्वारा बेंचमार्क डिज़ाइन के रूप में अपनाया गया है। एसएचआई एट अल. एक तीन -मंच डिज़ाइन किया गया

1, 40 और 15 110 डिग्री सेल्सियस के संक्षेपण तापमान के साथ संघनन प्रक्रिया, चार अलग-अलग गैसोलीन वाष्प घटकों के लिए क्रमशः 99.73%, 99.79%, 99.82% और 99.19% की पुनर्प्राप्ति दर प्राप्त करती है। जब संघनन तापमान 20 से -110°C की सीमा के भीतर होता है, तो एकल-चरण प्रक्रिया की तुलना में तीन-चरण संक्षेपण प्रक्रिया का कुल शीतलन भार 12.23%, 15.68%, 13.96% और 15.65% कम हो जाता है।

झाओ झिवेई एट अल। पाया गया कि संघनन तापमान को 4, -50, और -110°C पर सेट करने से ऊर्जा की खपत सबसे कम होती है और प्रशीतन प्रणाली का संचालन स्थिर रहता है। बी जिनबिन एट अल. कुल सिस्टम ऊर्जा खपत के साथ तेल और गैस रिकवरी दक्षता को संतुलित करते हुए, पीआर मॉडल (पीआर समीकरण के रूप में जाना जाने वाला एक वास्तविक गैस राज्य समीकरण) का उपयोग करके तीन चरण संक्षेपण तेल और गैस पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया का अनुकरण और विश्लेषण किया गया। इष्टतम पूर्व-शीतलन तापमान और द्वितीयक और तृतीयक संघनन तापमान क्रमशः 5, -35, और -75 डिग्री सेल्सियस निर्धारित किए गए थे।

संक्षेपण दबाव को मामूली रूप से बढ़ाने से संघनन तापमान को समायोजित करने, ऊर्जा बचत प्राप्त करने और साथ ही तेल और गैस पुनर्प्राप्ति दरों को बढ़ाने में मदद मिलती है, एक ऐसा बिंदु जिसे अकादमिक समुदाय द्वारा भी व्यापक रूप से मान्यता दी गई है। लू जीमिंग एट अल. एक चरण संतुलन समीकरण मॉडल का उपयोग करके संक्षेपण दक्षता पर शीतलन तापमान और दबाव के प्रभावों का विश्लेषण किया और एक बहु-चरण संक्षेपण पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया का प्रस्ताव दिया। शोध में पाया गया है कि तेल और गैस उत्सर्जन की सघनता पुनर्प्राप्ति दर की तुलना में शीतलन तापमान पर अधिक सख्त आवश्यकताएं लगाती है। वायुमंडलीय दबाव पर, मानकों को पूरा करने के लिए -100 डिग्री सेल्सियस से नीचे ठंडा करने की आवश्यकता होती है, जबकि 0.5-0.7 एमपीए तक दबाव डालने से आवश्यक शीतलन तापमान 20 डिग्री सेल्सियस तक बढ़ सकता है। वांग डैन एट अल. एस्पेन प्लस सिमुलेशन का उपयोग यह पता लगाने के लिए किया गया कि दबाव प्रभावी ढंग से कच्चे तेल और गैस की रिकवरी दर में सुधार कर सकता है और आउटलेट सांद्रता को कम कर सकता है। पारंपरिक संघनन पुनर्प्राप्ति प्रक्रियाओं की उच्च ऊर्जा खपत को संबोधित करते हुए, कई विद्वानों ने संक्षेपण प्रक्रियाओं पर अनुकूलन अध्ययन किए हैं। ये चाओ एट अल. संक्षेपण विशेषताओं पर संघनन तापमान और दबाव के प्रभावों का अध्ययन करते हुए एक सरलीकृत सिमुलेशन प्रक्रिया स्थापित करने के लिए HYSYS सॉफ़्टवेयर का उपयोग किया गया। अध्ययन में पाया गया कि दबाव का निम्न तापमान रेंज की तुलना में उच्च तापमान रेंज पर अधिक महत्वपूर्ण प्रभाव पड़ता है। तेल और गैस पुनर्प्राप्ति प्रक्रिया के अनुकूलन के माध्यम से, निकास गैसों की अवशिष्ट गर्मी पुनर्प्राप्ति हासिल की गई, जिसके परिणामस्वरूप कुल ऊर्जा खपत में 9.73% की कमी हुई, शीतलन क्षमता में 8.11% की कमी हुई, और शीतलन गुणांक में 1.04 से 1.08 की वृद्धि हुई। झांग शांझे [25] ने ऊर्जा खपत और उत्पाद की गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले प्रमुख प्रक्रिया मापदंडों को निर्धारित करने के लिए एकल- कारक प्रयोगों का उपयोग किया। ASPEN HYSYS सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके सिमुलेशन और फ़ील्ड सत्यापन के माध्यम से, व्यापक ऊर्जा खपत को 1,329 किलोवाट से घटाकर 1,253-1,255 किलोवाट कर दिया गया, जिससे 5.57%-5.72% की ऊर्जा बचत प्राप्त हुई। एलआई एट अल. एक नवीन VOCs डीप कंडेनसेशन रिकवरी (VOCs-DCR) सिस्टम डिज़ाइन किया गया है, जिसमें स्थिर-स्टेट सिमुलेशन के साथ 99.97% की VOC रिकवरी दर, 35.67 किलोवाट पर नियंत्रित ऊर्जा खपत और 45.17 mg/Nm³ की VOC उत्सर्जन द्रव्यमान सांद्रता दिखाई देती है। श्रम एट अल. एक कम तापमान वाली भाप पुनर्प्राप्ति इकाई डिज़ाइन की गई है जिसमें आंतरिक विभाजन के साथ एक डबल कक्ष बॉक्स शामिल है, जो इकाई के विभिन्न हिस्सों में भाप वायु मिश्रण की बारी-बारी से आपूर्ति की अनुमति देता है, जो तेल और गैस उत्सर्जन को 80% से अधिक कम कर सकता है, जिससे आर्थिक दक्षता में सुधार करते हुए पर्यावरणीय प्रभाव कम हो सकता है। गाओ एट अल. एक नवीन निम्न तापमान वाली वीओसी पुनर्प्राप्ति प्रणाली विकसित की है जो टरबाइन विस्तार प्रशीतन प्रौद्योगिकी और शीत ऊर्जा भंडारण प्रौद्योगिकी को एकीकृत करती है। रुक-रुक कर होने वाले तेल और गैस उत्सर्जन के लिए, HYSYS सॉफ़्टवेयर का उपयोग करके नई प्रणाली की स्थिर स्थिति और गतिशील सिमुलेशन विश्लेषण किए गए। परिणामों से पता चला कि उपचार के बाद गैर-मीथेन कुल हाइड्रोकार्बन उत्सर्जन द्रव्यमान सांद्रता 57.54 मिलीग्राम/एनएम³ थी, और तेल और गैस की व्यापक पुनर्प्राप्ति दर 99.99% तक पहुंच गई, जो वर्तमान उत्सर्जन मानकों को पूरा करती है।

यांत्रिक संघनन प्रशीतन तंत्र द्वारा सीमित होता है, जिसके परिणामस्वरूप प्रशीतन तापमान बढ़ जाता है। इसके विपरीत, तरल नाइट्रोजन संघनन सख्त उत्सर्जन मानकों को पूरा करते हुए, रेफ्रिजरेटर तापमान को -120°C या यहां तक ​​कि -180°C तक प्राप्त कर सकता है। यांत्रिक संघनन की तुलना में, तरल नाइट्रोजन संघनन तेजी से स्टार्टअप, कम गहरे ठंडे तापमान, उच्च पुनर्प्राप्ति दर और कम उपकरण रखरखाव लागत जैसे लाभ प्रदान करता है। जू हाओ ने तीन चरण वाले तरल नाइट्रोजन संघनन वीओसी रिकवरी सिस्टम की प्रक्रिया और उपकरण के अपने शोध और विश्लेषण के दौरान पाया कि सिस्टम का लागत-प्रभावीता अनुपात संसाधित गैस की मात्रा से महत्वपूर्ण रूप से संबंधित नहीं है, लेकिन वॉल्यूम एकाग्रता और निकास गैस के प्रकार से निकटता से संबंधित है। जब निकास गैस की मात्रा सांद्रता 3.8% से बढ़कर 19.0% हो गई, तो आर्थिक लाभ अनुपात 0.38 से बढ़कर 0.59 हो गया। जिंग चुआन शेंग ने उल्लेख किया कि तरल नाइट्रोजन शीतलन का उपयोग करने से तेल और गैस पुनर्प्राप्ति दक्षता में सुधार हो सकता है और ऊर्जा खपत लागत कम हो सकती है, शीतलन तापमान -180 डिग्री सेल्सियस से -160 डिग्री सेल्सियस तक पहुंच सकता है। चेन सोंग एट अल. गैसोलीन वाष्प पुनर्प्राप्ति में यांत्रिक प्रशीतन और तरल नाइट्रोजन प्रशीतन के अनुप्रयोग की तुलना की गई। यांत्रिक प्रशीतन वाष्प को 30°C से -75°C तक ठंडा करता है, जिसमें तरल नाइट्रोजन प्रशीतन की तुलना में कम ऊर्जा खपत होती है, लेकिन उत्सर्जन मानकों को पूरा करने के लिए अतिरिक्त उपचार सुविधाओं की आवश्यकता होती है। तरल नाइट्रोजन प्रशीतन उत्सर्जन मानकों को पूरा करते हुए वाष्प तापमान को सीधे -120 डिग्री सेल्सियस तक ठंडा कर सकता है। यांत्रिक प्रशीतन और तरल नाइट्रोजन प्रशीतन की संयुक्त संघनन प्रक्रिया अकेले तरल नाइट्रोजन प्रशीतन की तुलना में 10% से अधिक आर्थिक लाभ बढ़ाते हुए पुनर्प्राप्ति दक्षता में सुधार करती है।