Технологические пути улавливания нефтегазовых испарений прошли три поколения: первое поколение — прямое глубокое охлаждение, второе — адсорбция активированным углем, третье — мембранное разделение. Выбор технологии — это не выбор самой новой названия, а выбор подходящей для вашей ситуации — объём газа, концентрация, требования к безопасности и условия места. Только тогда ответ станет ясным. В этой статье принципы и преимущества/недостатки всех трёх поколений технологий представлены в сравнении, и после прочтения станет понятно, почему мембранный метод становится всё более популярным на нефтебазах и АЗС. В статье три поколения технологий сравниваются в таблице, при выборе можно сверяться с параметрами вашего объекта: объём газа, концентрация и условия места. Если что-то неясно, в конце есть раздел с часто задаваемыми вопросами, который поможет найти ответ.
Какие технологии используются в третьем поколении
Метод глубокого охлаждения снижает температуру нефтяных и газообразных паров до минус семидесяти градусов и ниже, чтобы их охладить, что обеспечивает высокий уровень извлечения, но требует огромного энергопотребления для охлаждения и высоких требований к материалам оборудования. В настоящее время он чаще используется как первая стадия комбинированного процесса, а не как самостоятельное решение. Адсорбция на активированном угле работает по принципу улавливания углеводородов угольным слоем с последующим их регенерированием, это наиболее широко применяемый метод, но адсорбция является экзотермическим процессом, что создает риск локального перегрева слоя и возгорания, требуя системы мониторинга температуры, инертной газовой защиты и других мер безопасности. Мембранная сепарация относится к третьему поколению: газовая смесь разделяется по механизму растворения и диффузии под давлением на обеих сторонах мембраны, скорость проникновения паров нефти через мембрану в десятки раз выше, чем воздуха, что позволяет преимущественно извлекать и концентрировать углеводороды, в то время как воздух задерживается и выводится в соответствии с нормами.
Эволюция логики трех поколений технологий на самом деле представляет собой историю баланса между безопасностью и экономичностью: глубокое охлаждение использует температуру для обмена на степень извлечения, но ценой энергопотребления и оборудования; адсорбция использует материалы для обмена на гибкость, но ценой инвестиций в безопасность и утилизации расходных материалов; мембранное разделение использует материалы науки для обмена на селективность, снижая нагрузку как на безопасность, так и на энергопотребление. Для операторов станций технологическая передоверность в конечном итоге сводится к двум реальным вопросам — может ли система выбросов стабильно проходить проверку и может ли полученный нефтепродукт покрывать эксплуатационные расходы. Мембранный метод как раз охватывает оба аспекта в большинстве сценариев работы станций.
В чем преимущества мемного метода
Мембрана представляет собой пористую плотную структуру, не забивается и не накапливает статического электричества во время работы. Установка использует открытый режим обработки, исключая опасения по поводу повышения давления и температуры в закрытой системе, что делает её естественно безопасной для горюче-взрывоопасных условий. Процесс разделения в основном осуществляется без фазового перехода, потребляя значительно меньше энергии по сравнению с глубоким охлаждением. Установка имеет мало компонентов и высокую степень модульности, занимая примерно половину площади традиционного оборудования аналогичной мощности. После подключения к системе управления она может работать полностью автоматически без дежурного персонала. Восстановленный нефтегазовый конденсат сжижается и возвращается в резервуар, что само по себе является прибыльным.
Сравнение технологий трех поколений
| измерение | Глубокий холод | адсорбция активированным углем | мембранное разделение |
|---|---|---|---|
| Коэффициент окупаемости | высокий, зависим от глубокого холода | высокий, затухающий по мере угольного слоя | Комбинированная технология 99% и более |
| Потребление энергии | Очень высоко. | средний | низкий, преимущественно без фазового перехода |
| Безопасность | Высокие требования к материалу | Излучение тепла имеет риск возгорания и взрыва | открытая, без накопления статического электричества |
| Занимать территорию | большой | большой | маленький, возможен модульный монтаж |
| Эксплуатация | Операция сложная | Замена угля с проверкой защиты | Инспекция в основном |
| Вторичное загрязнение | нет | Отходы угля требуют утилизации | нет |
Как выбрать
- Высокая концентрация и большой поток, сценарии с высокой стоимостью утилизации: комбинация конденсации и мембраны, конденсация для сбора основной массы, мембрана для фильтрации.
- Сценарий с соблюдением норм выбросов и низкой концентрацией: допустимы как адсорбция, так и мембранные методы, расчет по затратам на безопасность.
- Сайты с высокими требованиями к уровню безопасности: приоритет отдается мембранному разделению, открытая система без накопления статического электричества;
- Проект модернизации на ограниченном пространстве: модульная мембранная установка, готова к использованию после подключения.
- Не уверены: сначала измерьте объем и концентрацию, затем составьте план на основе данных.
Часто задаваемые вопросы
Может ли мембранная технология заменить конденсацию?
Оба являются партнёрами, а не соперниками: конденсация улавливает основную часть тяжёлых углеводородов, а мембрана восполняет слабое звено в улавливании низкокипящих фракций. Комбинированный процесс обеспечивает более высокий коэффициент улавливания, чем любая отдельная стадия, отсюда и возникла стандартная конфигурация тройной утилизации в АЗС.
Можно ли использовать активированный уголь для адсорбции?
Применимо, и в сценариях с низкой концентрацией и большим объемом воздуха имеет свое место. Но нужно четко рассчитать счет по безопасности — детектирование и защита от перегрева и взрыва слоя требуют значительных затрат, на станциях с высокими требованиями к уровню безопасности комбинация мембранного метода или мембраны с адсорбцией более надежна.
Вложения в мембранные технологии очень высоки?
После модульной компоновки инвестиции значительно снизились, а извлечённое нефтяное сырьё само по себе имеет экономическую ценность. По объёму извлечения срок окупаемости большинства станций находится в разумных пределах, что даёт не только экологическую, но и экономическую выгоду.
Данный материал подготовлен компанией Luoyang WoHong Petrochemical Equipment Co., Ltd. Компания предоставляет услуги по проектированию, производству, сборке на шасси, монтажу, наладке и послепродажному обслуживанию оборудования для тройной рекуперации нефтегазов для АЗС и нефтебаз. Для проведения выездной проверки или конфигурации решения просим обращаться для обсуждения.