Greining á óeðlilegri hækkun hitastigs í aðsogsgufu endurheimtareiningum virks kolefnis og fyrirbyggjandi aðgerðir 1

Rannsóknarniðurstöður benda til þess að óeðlileg hitahækkun á virku kolefni þróast fyrst og fremst í gegnum keðjuverkunarkerfi, skipt í eftirfarandi þrjú stig:

① Aðsogshitasöfnun: Líkamlegur aðsogshiti sameinast efnafræðilegum aðsogs-/hvarfahita, knúinn áfram af-þéttni olíu/gas aðsogs og súlfíðoxunar;

② Catalytic cracking: Carbon deposits or metallic impurities catalyze hydrocarbon cracking, releasing heat from the cracking reaction; ③ Uncontrolled self-oxidation, where activated carbon undergoes self-oxidation, reaching its autoignition temperature threshold (160–200°C for lignin-based carbon, >300°C fyrir kókosskel kolefni).

3.1 Breytingar á eiginleikum virkt kolefnis

Breytingar á eiginleikum virks kolefnis eru lykilþáttur sem stuðlar að óeðlilegri hitahækkun. Á lengri notkunartímabilum getur virkt kolefni öldrað, sem birtist sem minnkað tiltekið yfirborð, breytt svitaholabyggingu og breytingar á yfirborðsefnafræði. Þessar breytingar geta aukið aðsogshita og kallað fram hitastig. Að auki getur virkt kolefni aðsogað efni sem erfitt er-að-gleypa meðan á notkun stendur; uppsöfnun slíkra efna getur hvatt útverma viðbrögð og aukið hitastig enn frekar. Misbrestur á að skipta um mettað virkt kolefni tafarlaust getur dregið úr aðsogsvirkni og aukið hættuna á óeðlilegri hitahækkun.

3.2 Áhrif kolvetnishluta

Mismunandi kolvetnisþættir sýna mismunandi aðsogsþverrir og hvarfvirkni. Ákveðin há-suðumark-, stórsameinda kolvetni getur verið erfitt að frásogast. Rannsóknir benda til þess að kolvetni með lengri kolefniskeðjur en C8 hafi verulega hækkaðar frásogsorkuhindranir á yfirborði virks kolefnis, sem leiðir til uppsafnaðrar aðsogsþarms. Að auki geta hvarfgjörn óhreinindi eins og súlfíð og olefín sem eru til staðar í olíu og gasi gengist undir útverma viðbrögð eins og oxun eða fjölliðun á yfirborði virkjaðs kolefnis, sem veldur hitahækkunum. Sameinuð áhrif þessara þátta geta leitt til óeðlilegrar hitahækkana í virka kolefnisbeðinum.

3.3 Óviðeigandi rekstrarfæribreytur

Rangar stillingar á rekstrarbreytum eru annar mikilvægur þáttur sem veldur óeðlilegum hitahækkunum. Of hár styrkur lofttegunda við inntak getur valdið einbeittri losun á aðsogsvarma, sem veldur staðbundinni ofhitnun; of mikill inntakshraði gas getur flýtt fyrir hitauppsöfnun; of hátt hitastig inntaksgas hækkar beint rúmhitastig, sem eykur hættuna á óeðlilegri hitun; óviðeigandi eftirlit með frásogshitastigi og tímalengd getur

leiða til óhóflegrar leifar af háum-suðu-efnum á yfirborði virkjaðs kolefnis, sem eykur útverma viðbrögð við síðari aðsogsferli; að auki geta óeðlilegar hringrásarstillingar leitt til hitauppsöfnunar, sem að lokum kallað fram óeðlilega hitahækkun.

3.4 Hönnunargallar búnaðar

Hönnunargallar búnaðar geta einnig valdið óeðlilegri hitahækkun. Óviðeigandi hönnun á innri uppbyggingu aðsogsgeyma getur leitt til ójafnrar gasdreifingar, sem veldur staðbundinni ofhitnun; ófullnægjandi hönnun hitaleiðnikerfis getur mistekist að fjarlægja aðsogshita tafarlaust, sem leiðir til hitahækkana; óviðeigandi staðsetning hitastigsmælingarpunkta getur endurspeglað á ónákvæman hátt raunverulegt hitastig virka kolefnisrúmsins, hugsanlega mistekst að greina hitaafbrigði í tíma, seinka aðgerðum til úrbóta og valda hitauppsöfnun og hitahækkun.

4 Forvarnir og stjórnunaraðferðir fyrir óeðlilega hitahækkun í aðsogsgeymum fyrir virkjað kolefni

Fyrir olíubirgðastöðvar sem standa frammi fyrir háum sumarhita á suðlægum svæðum, beint olíu/gas framboð frá hreinsunarstöðvum, hækkað hitastig gleypa og næstum -mettuð olíu/gas vinnslugetu, ætti að gera ráðstafanir til að draga úr hitastigi gleypa og hitastig olíu/gas sem fer inn í aðsogsgeyma og gleypa. Þetta miðar að því að bæla óeðlilega hitahækkun á virku kolefni. Þessi nálgun beinist að minniháttar breytingum á núverandi aðsogsferli virks kolefnis og útilokar tímabundið samsett ferli eins og þéttingu. Sérstakar breytingar fela í sér: uppsetningu úðakerfis, vatns-kælibúnaðar eða endurskins-/einangrunarefnis á inntaksleiðslu for-aðsogstanks, inntaksleiðslu lofttæmisdælunnar/for-inntaksleiðslu for-og for-úðaturns frá frásogsgeyminum. Þetta dregur úr hitastigi olíu og gass sem fer inn í aðsogstankinn og lágmarkar hitauppsöfnun. Á sama tíma eykur það að lækka hitastig ísogans frásogsskilvirkni og kemur í veg fyrir að-olíugufur úr mikilli-þéttni komist aftur- inn í aðsogstankinn til að-aðsogs og hitalosun, og stjórnar þar með hækkun hitastigs virks kolefnis.

4.2 Val á aðsogsefni og hagræðingu

Veldu virkt kolefni með viðeigandi dreifingu svitaholastærðar og yfirborðsefnafræði byggt á raunverulegri olíugufusamsetningu sem verið er að meðhöndla. Skiptu um eða endurskapaðu virkt kolefni reglulega til að forðast óeðlilega hitastigshækkun af völdum öldrunar. Íhugaðu að nota yfirborðs-breytt eða hvata-bætt virkt kolefni til að auka háan-hitaþol þess. Leggðu áherslu á rannsóknir á samsettri notkun margra aðsogefna til að stjórna aðsogshita. Til dæmis staðfesta tilraunir að kísilgel-virkt kolefni samsett rúm dregur úr aðsogsvarma um 35% og lengir gegnumbrotstíma fyrir C6–C12 kolvetni um 20%. Kísilgel samanstendur af stífum, formlausum keðju-líkum og net-uppbyggðum kísilfjölliðaögnum. Svitaholastærðardreifing þess spannar vítt svið án einsleitni, einkenni svipað og virkt kolefni. Þessi líking ákvarðar að kísilgel sýnir frammistöðu sem er sambærileg við virkt kolefni í aðsogsnotkun fyrir lífrænt gas. Þroskað vatnsfælin kísilgel sýnir vatnsfælni, ó-eldfimi og and-stöðueiginleika. Þegar það er notað sem aðsogsefni, gleypir það ekki vatnsgufu sem er með í olíu- og gasstraumum og myndar ekki hita meðan á aðsogsferlinu stendur. Nánar tiltekið er hægt að fylla botnlag af kísilgeli með efra lagi af virku kolefni. Annars vegar sýnir kísilgel yfirburða aðsogsframmistöðu fyrir olíu- og gasstrauma með miklum-styrk, með marktækt minni hitalosun við aðsog samanborið við virkt kolefni. Á hinn bóginn sýnir virkt kolefni góða aðsogsárangur fyrir olíu og gas í lítilli-styrk en myndar lágmarks hita við aðsog. Með því að nota kísilgel í neðra laginu til að aðsogast olíu og gas með mikilli-styrk, fylgt eftir með virku kolefni í efra laginu fyrir olíu og gas með lítilli-styrk, nýtir aðsogseiginleika beggja aðsogefnanna [1] sem best og dregur úr aðsogsvarmamyndun frá ferlissjónarmiði.

4.3 Hagræðing aðsogstanks hönnun

Hönnun aðsogstanks er afar mikilvægt til að koma í veg fyrir óeðlilega hitahækkun. Lykilráðstafanir eru ma: samþykkja mát hönnun til að auðvelda viðhald og skipti; bæta innri uppbyggingu tanks til að tryggja samræmda gasdreifingu; auka hitaleiðnikerfi til að auka skilvirkni hitauppstreymis; og setja markvisst hitamælingarpunkta til að ná alhliða vöktun á öllu virku kolefnisrúminu. Mælt er með aðskilinni aðsogstank hönnun. Þessi nálgun dreifir aðsogsvarma yfir mörg stig og dregur úr hitauppstreymi á tank.

Byggt á rekstrarreynslu með olíu- og gasendurvinnslueiningum fyrir virka kolefnisaðsog hjá fyrirtæki höfundar, stafar óeðlileg hitahækkun í virku kolseiningum stöðugt af auknu vinnslumagni. Þó að stækkað rúmmál tanks til að auka notkun virks kolefnis eykur getu eininga, eykur þessi hönnun hitaálag á hvern aðsogstank, sem kemur í veg fyrir stöðugan rekstur. Þess í stað mælum við með því að fjölga aðsogsgeymum til að auka afkastagetu. Þessi nálgun dregur úr hitauppstreymi á hvern tank og gerir geymi kleift að snúa, sem gerir kleift að afsogast ítarlegri og stuðlar að stöðugri-langtíma starfsemi.

4.4 Hagræðing rekstrarfæribreyta

(1) Fínstilltu styrk og hitastig inntaksgass út frá raunverulegum rekstrarskilyrðum til að koma í veg fyrir ofhitnun af völdum of hás styrks eða hitastigs.

(2) Auktu veltuhraða gleypniefnisins (bensíns) til að koma í veg fyrir langvarandi stöðnun. Langvarandi stöðnun leiðir til aukins hlutfalls ljóshluta og hækkaðs hitastigs í gleypinu, sem dregur úr gleypnivirkni. Þetta gerir ósogað háan-hita, há-styrkur olíugufu-mögulegur að komast aftur inn í aðsogstankinn, eykur álagsþrýsting einingarinnar og veldur stöðugri hitauppsöfnun.

(3) Stjórna á skynsamlegan hátt afsogshitastig og tímalengd til að tryggja fullkomið afsog.

(4) Fínstilltu lotutímabil til að halda jafnvægi á aðsogs- og afsogsferlum, koma í veg fyrir hitauppsöfnun.

(5) Koma á alhliða vöktunar- og viðvörunarkerfum til að greina og taka á frávikum án tafar.

4.5 Þróun nýs aðsogsefna

Að þróa ný aðsogsefni er langtímalausn á óeðlilegri hitahækkunarvandamálum-. Rannsóknir ættu að einbeita sér að því að þróa aðsogsefni með auknum varmastöðugleika og sértækni, svo sem -lífrænum málmum (MOF) og samgildum lífrænum ramma (COF). Kannaðu að samþætta fasabreytingarefni (PCM) í aðsogsbeðin til að nýta varma-gleypandi eiginleika þeirra til að stjórna hitastigi. Þróaðu sjálf-samsett efni til að bæta hitastjórnunargetu kerfisins.

Óeðlileg hitahækkun á virku kolefni innan olíu- og gasvinnslueininga stafar fyrst og fremst af breytingum á kolefniseiginleikum, áhrifum kolvetnishluta, óviðeigandi rekstrarbreytum og göllum í hönnun búnaðar. Til að bregðast við þessum orsökum ættu fyrirbyggjandi aðferðir að fela í sér að hámarka val á virku kolefni, fínpússa hönnun búnaðar, bæta rekstrarbreytur og þróa ný aðsogsefni. Niðurstöður þessarar rannsóknar hafa veruleg áhrif til að auka öryggi og skilvirkni olíu- og gasvinnslukerfa. Þeir geta í raun dregið úr hættu á óeðlilegri hitahækkun, lengt endingartíma búnaðar og bætt skilvirkni olíu og gas endurheimt. Framtíðarrannsóknir ættu að einbeita sér að þróun og beitingu nýrra aðsogsefna, auk þess að koma á snjöllum vöktunar- og viðvörunarkerfum til að auka enn frekar afköst og áreiðanleika olíu- og gasvinnslukerfa.