Saat ini, metode kondensasi masih menghadapi beberapa tantangan teknis dalam pengembangannya, dengan peningkatan konsumsi energi lebih dari 10% dibandingkan dengan pendinginan nitrogen cair.
Di satu sisi, biaya peralatan dan biaya operasional metode kondensasi relatif tinggi, terutama ketika bertujuan untuk menurunkan suhu kondensasi guna meningkatkan tingkat pemulihan, yang secara signifikan meningkatkan konsumsi energi dan membatasi penerapannya-dalam skala besar. Metode kondensasi mekanis memiliki suhu pendinginan yang lebih tinggi, sehingga sulit memenuhi standar emisi yang semakin ketat. Meskipun metode kondensasi nitrogen cair menawarkan suhu pendinginan yang lebih rendah, nitrogen cair mahal, dan penyimpanan serta pengangkutannya menimbulkan risiko keselamatan tertentu. Di sisi lain, dalam penerapan praktis, kemampuan adaptasi peralatan kondensasi terhadap berbagai kondisi pengoperasian minyak dan gas perlu ditingkatkan. Misalnya, fluktuasi signifikan dalam komposisi dan laju aliran minyak dan gas dapat mempengaruhi stabilitas efisiensi pemulihan. Di masa depan, metode kondensasi akan berfokus pada pengembangan peralatan dan proses kondensasi-yang efisien dan hemat energi melalui penelitian terhadap siklus pendinginan baru dan teknologi penukar panas-efisiensi tinggi untuk mengurangi biaya peralatan dan konsumsi energi operasional. Di bidang integrasi teknologi, penelitian lebih lanjut harus dilakukan tentang cara mengintegrasikan metode kondensasi dengan teknologi pemulihan minyak dan gas lainnya secara lebih masuk akal untuk mencapai efek sinergis dan meningkatkan efisiensi pemulihan secara keseluruhan.
2.1.2
Metode Adsorpsi
Metode adsorpsi memanfaatkan kapasitas adsorpsi adsorben untuk memisahkan berbagai komponen dalam suatu campuran. Dalam proses ini, satu atau lebih komponen ditangkap oleh permukaan adsorben, dan pemisahan dicapai melalui adsorpsi molekul minyak dan gas oleh adsorben. Metode adsorpsi mempunyai keunggulan proses yang sederhana dan konsumsi energi yang rendah [33]. Selain itu, metode ini dapat secara efektif memulihkan pelarut organik dan mendaur ulang adsorben, sehingga menunjukkan keuntungan signifikan dalam perlindungan lingkungan dan konservasi sumber daya. Adsorpsi efektif untuk mengolah-minyak dan gas dengan konsentrasi rendah, sehingga lebih cocok untuk digunakan pada hilir pemrosesan minyak dan gas, yang dapat diintegrasikan dengan teknologi lain untuk membentuk sistem pengolahan yang komprehensif.
Penelitian-mendalam mengenai karakteristik adsorben sangat penting untuk meningkatkan efisiensi adsorpsi secara signifikan. Saat ini, adsorben yang umum digunakan meliputi karbon aktif, silika gel, alumina aktif, saringan molekuler, saringan analisis karbon, dan serat karbon aktif, yang masing-masing memiliki karakteristik uniknya sendiri. Selain itu, penelitian dan pengembangan telah dilakukan pada beberapa bahan penyerap baru untuk mencapai hasil yang lebih baik
teknologi adsorpsi yang efisien dan ramah lingkungan. Huang Weiqiu dkk. meninjau kinerja adsorpsi dan teknik modifikasi beberapa adsorben minyak dan gas yang umum digunakan, termasuk karbon aktif, serat karbon aktif, saringan molekuler zeolit/mesoporous hidrofobik, dan gel silika hidrofobik. Mereka menyarankan agar penelitian di masa depan sebaiknya fokus pada pengembangan adsorben baru, adsorben komposit, dan desain struktur adsorben. Xu Wei dkk. membahas secara sistematis penerapan teknologi adsorpsi karbon aktif dalam pengolahan VOC, meliputi adsorpsi ayunan tekanan, adsorpsi suhu-tinggi, adsorpsi ayunan tekanan-suhu, dan metode adsorpsi listrik. Modifikasi kimia permukaan adsorben dapat mengubah kapasitas adsorpsi dan selektivitasnya terhadap VOC. Kesesuaian antara ukuran molekul adsorbat dan distribusi ukuran pori karbon aktif merupakan faktor kunci yang mempengaruhi efisiensi adsorpsi. Parameter proses selama operasi adsorpsi (suhu, konsentrasi gas, dan laju aliran), kondisi lingkungan (kelembaban, tekanan), dan komposisi gas campuran semuanya mempengaruhi proses adsorpsi secara signifikan. Xue Mengting dkk. menjelaskan pengaruh konfigurasi saringan molekuler yang berbeda terhadap adsorpsi VOC dalam gas buang. Saringan molekuler berkonfigurasi-kubik menunjukkan kinerja adsorpsi terbaik untuk VOC, diikuti oleh saringan molekuler berkonfigurasi heksagonal, sedangkan saringan berkonfigurasi ortorombik atau monoklinik umumnya menunjukkan kinerja adsorpsi rata-rata. Saringan molekuler mikropori cocok untuk-VOC molekul kecil, sedangkan saringan molekuler mesopori cocok untuk-VOC molekul besar. Feng Yongchao yakin bahwa struktur pori yang unik dan rasio silika-alumina yang dapat disesuaikan pada saringan molekuler tipe MFI-menjadikannya menjanjikan untuk aplikasi penghilangan VOC. Namun, tantangan saat ini termasuk menyeimbangkan kinerja adsorpsi VOC hidrofobik dengan aktivitas katalitik, serta laju pembebanan yang rendah dan penonaktifan yang mudah karena pengayaan komponen aktif pada permukaan luar pembawa. Tujuannya adalah untuk mengatasi masalah ini dengan merancang bentuk keberadaan logam secara rasional dan memodifikasi komposisi unsur pembawa.
Wang Yingxia dkk. mengeksplorasi kondisi untuk memodifikasi silika gel untuk meningkatkan efisiensi adsorpsi uap bensin dan mengurangi penyerapan air. Mereka menemukan bahwa menggunakan asam tartarat sebagai pengubah, dengan suhu perlakuan panas 550–650 °C dan waktu perlakuan
3–10 jam, dan laju pemanasan 3–10 °C/menit, hasil optimal dapat dicapai. Selain itu, laju desorpsi gel silika yang dimodifikasi meningkat dengan tekanan vakum yang lebih tinggi, suhu yang lebih tinggi, dan siklus desorpsi yang meningkat.
Teknologi regenerasi agen adsorpsi memainkan peran penting dalam meningkatkan keberlanjutan, efisiensi ekonomi, dan keramahan lingkungan dari metode adsorpsi. Teknologi regenerasi agen adsorpsi tradisional sering kali mempunyai kelemahan yang signifikan seperti efisiensi rendah, biaya tinggi, dan dampak lingkungan. Para peneliti telah melakukan penelitian ekstensif tentang teknologi regenerasi. Saat ini, metode regenerasi karbon aktif yang umum meliputi regenerasi termal, regenerasi oksidatif, ekstraksi pelarut, regenerasi biologis, regenerasi cairan superkritis, regenerasi iradiasi gelombang mikro, regenerasi ultrasonik, dan regenerasi fotokatalitik. Huang Weiqiu dkk. menemukan bahwa untuk karbon aktif yang menyerap minyak dan gas, pengaruh empat faktor-daya gelombang mikro, waktu iradiasi, kuantitas karbon aktif, dan tekanan vakum-terhadap efisiensi dan kehilangan regenerasi menurun secara berurutan. Kondisi percobaan optimal ditentukan pada daya gelombang mikro 300 W, waktu iradiasi 240 detik, jumlah karbon aktif 4 g, dan tekanan vakum 0,06 MPa. Zhang Yuzhou [41] meninjau pengaruh tiga aspek-sifat inheren karbon aktif, adsorbat yang berbeda, dan berbagai kondisi kontrol-pada regenerasi gelombang mikro, menekankan bahwa-penelitian mendalam terhadap ketiga aspek ini diperlukan untuk memajukan pengembangan regenerasi gelombang mikro. Han Yingjie dkk. merangkum karakteristik pengembangan teknologi karbon aktif regenerasi gelombang mikro, mengidentifikasi faktor-faktor yang mempengaruhi metode regenerasi gelombang mikro, termasuk daya gelombang mikro, atmosfer gas pembawa, waktu regenerasi, jenis adsorben, dan adsorbat.
Sun Xianhang dkk. menjelaskan mekanisme regenerasi CO₂ superkritis pada karbon aktif, merangkum status terkini penelitian mekanisme desorpsi VOC dari tiga aspek: tekanan, suhu, dan laju aliran. Mereka mengidentifikasi mekanisme mikroskopis desorpsi VOC di bawah aksi CO₂ superkritis dan model perhitungan koefisien perpindahan massa VOC dalam karbon aktif setelah desorpsi. Li Yichen menemukan melalui penelitian komparatif bahwa teknologi regenerasi yang digabungkan dengan vakum gelombang mikro, yang melibatkan perlakuan desorpsi isotermal vakum gelombang mikro intermiten dengan proses siklus vakum selama 4,5-menit dan proses pemutusan vakum nitrogen selama 0,5-menit, merupakan metode operasi regenerasi yang optimal untuk karbon aktif yang mengandung minyak. Hu Minggang membuat model prediksi abu-abu multivariat orde pertama. Model ini diterapkan untuk memprediksi kinerja unit pemulihan minyak dan gas berbasis adsorpsi, yang menunjukkan efektivitas prediksi yang baik. Panduan ini memberikan panduan penting untuk menentukan waktu optimal untuk mengganti karbon aktif dan untuk memodifikasi serta mengoptimalkan unit pemulihan adsorpsi minyak dan gas.
Banyak sarjana telah mencapai hasil tertentu melalui penelitian mereka. Chen Yaosi menambahkan perangkat pendingin ke unit pemulihan adsorpsi minyak dan gas yang ada dan, melalui analisis eksperimental, menyimpulkan bahwa mengendalikan suhu keluar minyak yang teradsorpsi dalam kisaran -5 hingga 5°C
memenuhi persyaratan emisi. DWIVEDI dkk. mempelajari analisis terobosan adsorpsi dalam reaktor tubular dan menemukan bahwa fraksi volume VOC meningkat dari 5.000×10⁻⁶ menjadi
50.000×10⁻⁶, waktu terobosan berkurang secara signifikan. Regenerasi karbon aktif memerlukan pemanasan hingga kisaran suhu 120–150°C dan waktu regenerasi 45–60 menit untuk sepenuhnya meregenerasi karbon aktif yang telah diseimbangkan dengan VOC pada fraksi volume 8.000×10⁻⁶. Qiu Wenwu dkk. mempelajari kinerja adsorpsi adsorpsi menara ganda untuk minyak dan gas, menggunakan silika gel dan karbon aktif sebagai adsorben. Minyak dan gas pertama-tama mengalami adsorpsi buffer, diikuti oleh tahap adsorpsi ayunan tekanan. Melalui pengujian peralatan eksperimental, ditemukan bahwa dalam sistem adsorpsi ayunan tekanan yang mengandung 400 kg adsorben, minyak dan gas cair dapat diserap dengan laju 20–46 L/jam, dengan konsentrasi volume emisi hidrokarbon serendah 0,01%.
Saat ini, metode adsorpsi menghadapi dua tantangan besar dalam pemulihan minyak dan gas: kapasitas adsorpsi selektif adsorben yang tidak memadai dan cacat pada teknologi regenerasi tradisional. Adsorben menunjukkan kapasitas adsorpsi selektif yang buruk untuk komponen minyak dan gas tertentu, sehingga mempengaruhi efisiensi pemulihan secara keseluruhan, dan kesulitan untuk memulihkan molekul minyak dan gas target secara tepat dalam komposisi minyak dan gas yang kompleks; teknologi regenerasi adsorben tradisional tidak efisien, mahal, dan rentan menyebabkan polusi sekunder, sehingga membatasi keberlanjutan dan kelayakan ekonomi metode adsorpsi.
Oleh karena itu, penelitian adsorpsi di masa depan harus fokus pada pengembangan adsorben baru dengan selektivitas tinggi, kapasitas adsorpsi tinggi, dan ramah lingkungan, yang secara tepat mengontrol struktur material dan sifat permukaan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi spesifik molekul minyak dan gas.
Oleh karena itu, penelitian masa depan tentang metode adsorpsi harus fokus pada pengembangan adsorben baru dengan selektivitas tinggi, kapasitas adsorpsi tinggi, dan ramah lingkungan; secara tepat mengontrol struktur material dan sifat permukaan untuk meningkatkan kapasitas adsorpsi spesifik molekul minyak dan gas; melakukan-studi mendalam tentang mekanisme regenerasi untuk mengembangkan teknologi regenerasi yang efisien,-berbiaya rendah, dan-bebas polusi; mengoptimalkan struktur adsorben untuk meningkatkan efisiensi perpindahan massa dan panas serta tingkat pemanfaatan adsorben; dan meningkatkan kinerja sistem adsorpsi untuk beradaptasi dengan kondisi operasional yang berbeda.
