Aktiivsüsi adsorptsiooni aurude regenereerimisseadmete ebanormaalse temperatuuritõusu analüüs ja ennetavad meetmed 1

Uuringutulemused näitavad, et aktiivsöe ebanormaalne temperatuuri tõus avaldub peamiselt ahelreaktsiooni mehhanismi kaudu, mis jaguneb kolmeks järgmiseks etapiks:

① Adsorptsioonisoojuse akumuleerumine: füüsikaline adsorptsioonisoojus ühineb keemilise adsorptsiooni/reaktsioonisoojusega, mis on tingitud õli/gaasi kõrge kontsentratsiooniga-adsorptsioonist ja sulfiidide oksüdatsioonist;

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 kookospähkli koore süsiniku jaoks).

3.1 Muutused aktiivsöe omadustes

Aktiivsöe omaduste muutumine on põhitegur, mis soodustab temperatuuri ebanormaalset tõusu. Pikema kasutusperioodi jooksul võib aktiivsüsi vananeda, mis väljendub eripinna vähenemises, pooride struktuuri muutumises ja pinnakeemias. Need muutused võivad suurendada adsorptsioonisoojust, põhjustades temperatuuri tõusu. Lisaks võib aktiivsüsi töötamise ajal adsorbeerida raskesti-desorbeeritavaid-aineid; selliste ainete kuhjumine võib katalüüsida eksotermilisi reaktsioone, mis veelgi süvendab temperatuuri tõusu. Küllastunud aktiivsöe viivitamatu asendamine võib vähendada adsorptsiooni efektiivsust, suurendades temperatuuri ebanormaalse tõusu ohtu.

3.2 Süsivesinike komponentide mõju

Erinevatel süsivesinike komponentidel on erinev adsorptsioonientalpia ja reaktsioonivõime. Teatud kõrge-keemistemperatuur-makromolekulaarseid süsivesinikke võib olla raske desorbeerida. Uuringud näitavad, et süsivesinikel, mille süsinikuahelad on pikemad kui C8, on aktiveeritud süsiniku pindadel märkimisväärselt kõrgem desorptsioonienergia barjäär, mis põhjustab kumulatiivse adsorptsiooni entalpia. Lisaks võivad õlis ja gaasis sisalduvad reaktiivsed lisandid, nagu sulfiidid ja olefiinid, läbida aktiivsöe pinnal eksotermilisi reaktsioone, nagu oksüdatsioon või polümerisatsioon, mis põhjustab temperatuuri tõusu. Nende tegurite koosmõju võib põhjustada aktiivsöekihi ebanormaalset temperatuuritõusu.

3.3 Valed tööparameetrid

Valed tööparameetrite seadistused on veel üks oluline tegur, mis põhjustab temperatuuri ebanormaalset tõusu. Liiga kõrge sisselaskegaasi kontsentratsioon võib põhjustada adsorptsioonisoojuse kontsentreeritud vabanemist, põhjustades lokaalset ülekuumenemist; liiga suur sisselaskegaasi kiirus võib kiirendada soojuse akumuleerumist; liiga kõrge sisselaskegaasi temperatuur tõstab otseselt voodi temperatuuri, suurendades ebanormaalse kuumenemise ohtu; desorptsiooni temperatuuri ja kestuse ebaõige reguleerimine võib

põhjustab aktiivsöe pinnale liigseid kõrge{0}}keemistemperatuuriga-ainete jääke, suurendades järgnevate adsorptsiooniprotsesside käigus eksotermilisi reaktsioone; Lisaks võivad ebamõistlikud tsükli seadistused põhjustada soojuse akumuleerumist, mis lõpuks põhjustab ebanormaalse temperatuuri tõusu.

3.4 Seadme konstruktsiooni vead

Seadme konstruktsiooni vead võivad samuti põhjustada ebatavalist temperatuuri tõusu. Adsorptsioonipaakide sisekonstruktsiooni ebaõige disain võib põhjustada gaasi ebaühtlast jaotumist, põhjustades lokaalset ülekuumenemist; soojuse hajumise süsteemi ebapiisav konstruktsioon ei pruugi adsorptsioonisoojust kiiresti eemaldada, mis põhjustab temperatuuri tõusu; temperatuuri seirepunktide ebaõige paigutus võib ebatäpselt kajastada aktiivsöekihi tegelikku temperatuuri, mis ei pruugi temperatuurianomaaliaid õigeaegselt tuvastada, viivitada korrigeerivad tegevused ning põhjustada soojuse akumuleerumist ja temperatuuri tõusu.

4 Aktiivsüsi adsorptsioonipaakide ebanormaalse temperatuuritõusu ennetamise ja kontrolli strateegiat

Lõunapoolsetes piirkondades kõrgete suvetemperatuuride, nafta/gaasi otsese tarnimise rafineerimistehastest, kõrgendatud neeldumistemperatuuride ja peaaegu -küllastunud nafta/gaasi töötlemise võimsusega naftahoidlate puhul tuleks rakendada meetmeid absorbeerija temperatuuri ning adsorptsioonipaakidesse ja absorberitesse siseneva õli/gaasi temperatuuri vähendamiseks. Selle eesmärk on pidurdada aktiivsöe ebanormaalset temperatuuritõusu. See lähenemisviis keskendub olemasoleva aktiivsöe adsorptsiooniprotsessi väiksematele muudatustele, välistades ajutiselt kombineeritud protsessid, nagu kondensatsioon. Konkreetsed muudatused hõlmavad järgmist: pihustussüsteemide,-vesijahutusseadmete või peegeldavate/isolatsioonimaterjalide paigaldamine eel-adsorptsioonipaagi sisselasketorustikule, vaakumpumba väljalaske-/eelabsorptsioonitorni sisselasketorustikule ja eel- See vähendab adsorptsioonipaaki siseneva õli ja gaasi temperatuuri, minimeerides soojuse akumuleerumist. Samal ajal suurendab absorberi temperatuuri alandamine absorptsiooni efektiivsust ja hoiab ära suure kontsentratsiooniga õliaurude sattumise uuesti adsorptsioonipaaki adsorptsiooniks ja soojuse vabanemiseks, kontrollides seeläbi aktiivsöe temperatuuri tõusu.

4.2 Adsorptsiooniaine valik ja optimeerimine

Valige sobiva pooride suuruse jaotusega aktiivsüsi ja pinna keemia, lähtudes tegelikust töödeldavast õliauru koostisest. Vahetage või regenereerige regulaarselt aktiivsütt, et vältida vananemisest tingitud temperatuuri ebanormaalset tõusu. Kaaluge pinna-modifitseeritud või katalüsaatoriga-legeeritud aktiivsöe kasutamist, et suurendada selle kõrget-temperatuuri vastupidavust. Keskenduge teadusuuringutele mitme adsorbendi kombineeritud rakendustele adsorptsioonisoojuse kontrollimiseks. Näiteks kinnitavad katsed, et silikageeli-aktiivsöe komposiitkiht vähendab adsorptsioonisoojust 35% ja pikendab C6–C12 süsivesinike läbilöögiaega 20%. Silikageel koosneb jäikadest, amorfse ahelaga-taolistest ja võrgu{14}}struktureeritud ränidioksiidi polümeeriosakestest. Selle pooride suuruse jaotus ulatub laias vahemikus ilma ühtluseta, mis sarnaneb aktiivsöega. See sarnasus määrab, et silikageelil on orgaanilise gaasi adsorptsioonirakendustes aktiivsöega võrreldav jõudlus. Küpsel hüdrofoobsel silikageelil on hüdrofoobsus, mittesüttivus ja anti-staatilised omadused. Adsorbendina kasutamisel ei adsorbeeri see õli- ja gaasivoogudesse kaasa võetud veeauru ega tekita adsorptsiooniprotsessi käigus soojust. Täpsemalt, silikageeli alumine kiht võib olla täidetud ülemise aktiivsöe kihiga. Ühest küljest on silikageelil suurepärane adsorptsioonivõime kõrge-kontsentratsiooniga õli- ja gaasivoogude puhul, kusjuures soojuse eraldumine adsorptsiooni ajal on aktiivsöega võrreldes oluliselt väiksem. Teisest küljest on aktiivsöel hea adsorptsioonivõime madala-kontsentratsiooniga õli ja gaasi puhul, tekitades adsorptsiooni ajal minimaalset soojust. Silikageeli kasutamine alumises kihis kõrge-kontsentratsiooniga õli ja gaasi adsorbeerimiseks, millele järgneb aktiivsöe kasutamine madala kontsentratsiooniga õli ja gaasi jaoks ülemises kihis, võimendab optimaalselt mõlema adsorbendi [1] adsorptsiooniomadusi ja vähendab adsorptsioonisoojuse teket protsessi vaatenurgast.

4.3 Adsorptsioonipaagi disaini optimeerimine

Adsorptsioonipaagi disaini täiustamine on ebanormaalse temperatuuritõusu vältimiseks ülioluline. Peamised meetmed hõlmavad järgmist: modulaarse konstruktsiooni kasutuselevõtt hoolduse ja asendamise hõlbustamiseks; paagi sisestruktuuri parandamine, et tagada ühtlane gaasijaotus; soojuse hajumise süsteemide tõhustamine, et suurendada soojuse eemaldamise tõhusust; ja temperatuuri jälgimispunktide strateegiline paigutamine, et saavutada kogu aktiivsöekihi igakülgne jälgimine. Soovitatav on kasutada segmenteeritud adsorptsioonipaaki. See lähenemisviis jaotab adsorptsioonisoojuse mitme astme vahel, vähendades paagi termilist koormust.

Autori ettevõtte aktiivsöe adsorptsiooniõli ja gaasi taaskasutusseadmete kasutamise kogemuse põhjal tuleneb aktiivsöeseadmete ebanormaalne temperatuuri tõus pidevalt suurenenud töötlemismahtudest. Kuigi paagi mahu suurendamine aktiivsöe kasutamise suurendamiseks suurendab seadme võimsust, suurendab see konstruktsioon adsorptsioonipaagi soojuskoormust, mis seab ohtu stabiilse töö. Selle asemel soovitame võimsuse suurendamiseks suurendada adsorptsioonipaakide arvu. See lähenemine vähendab termilist koormust paagi kohta ja võimaldab paagi pöörlemist, võimaldades põhjalikumat desorptsiooni ja soodustades pikaajalist stabiilset-talitlust.

4.4 Tööparameetrite optimeerimine

(1) Optimeerige sisselaskegaasi kontsentratsioon ja temperatuur tegelike töötingimuste alusel, et vältida liiga kõrgest kontsentratsioonist või temperatuurist põhjustatud ülekuumenemist.

(2) Suurendage absorbendi (bensiini) ringluskiirust, et vältida pikaajalist stagnatsiooni. Pikaajaline paigalseis põhjustab kergete komponentide osakaalu suurenemise ja kõrgenenud temperatuuri absorbendis, mis vähendab absorptsiooni efektiivsust. See võimaldab absorbeerimata kõrgel-temperatuuril, kõrge-kontsentratsiooniga õliaurudel uuesti-saada adsorptsioonipaaki, suurendades seadme koormusrõhku ja põhjustades pidevat soojuse akumuleerumist.

(3) Täieliku desorptsiooni tagamiseks reguleerige ratsionaalselt desorptsiooni temperatuuri ja kestust.

(4) Optimeerige tsükliperioode, et tasakaalustada adsorptsiooni- ja desorptsiooniprotsesse, vältides soojuse akumuleerumist.

(5) Luua kõikehõlmavad seire- ja varajase hoiatamise süsteemid, et kõrvalekaldeid kiiresti avastada ja nendega tegeleda.

4.5 Uudsete adsorptsioonimaterjalide väljatöötamine

Uute adsorptsioonimaterjalide väljatöötamine on pikaajaline{0}}lahendus ebatavalise temperatuuritõusu probleemidele. Teadusuuringud peaksid keskenduma täiustatud termilise stabiilsuse ja selektiivsusega adsorbentide, nagu metall{2}orgaanilised raamistikud (MOF-id) ja kovalentsed orgaanilised raamistikud (COF-id), väljatöötamisele. Uurige faasimuutusmaterjalide (PCM) integreerimist adsorptsioonikihtidesse, et kasutada nende soojust{4}}neelavaid omadusi temperatuuri reguleerimiseks. Süsteemi soojusjuhtimise võimaluste parandamiseks töötage välja isejahutavad komposiitmaterjalid.

Aktiivsöe ebanormaalne temperatuuri tõus nafta- ja gaasikogumisseadmetes tuleneb peamiselt süsiniku omaduste muutustest, süsivesinike komponentide mõjust, ebaõigetest tööparameetritest ja seadmete konstruktsiooni vigadest. Nende põhjuste lahendamiseks peaksid ennetusstrateegiad hõlmama aktiivsöe valiku optimeerimist, seadmete disaini täiustamist, tööparameetrite parandamist ja uudsete adsorbentide väljatöötamist. Selle uuringu tulemused avaldavad märkimisväärset mõju nafta- ja gaasikogumissüsteemide ohutuse ja tõhususe suurendamisele. Need võivad tõhusalt leevendada ebatavalise temperatuuri tõusu ohtu, pikendada seadmete kasutusiga ning parandada nafta ja gaasi taaskasutamise tõhusust. Tulevased uuringud peaksid keskenduma uudsete adsorbentmaterjalide väljatöötamisele ja kasutamisele, samuti intelligentsete seire- ja varajase hoiatamise süsteemide loomisele, et veelgi suurendada nafta- ja gaasikogumissüsteemide jõudlust ja töökindlust.