Катранени пясъци - един вид изкопаеми горива, алтернативен източник на петрол. Те са смес от мокър пясък и глина, напоена с битум (вискозно вещество, като смола). Според хипотезата на органичния произход на масло, всички видове изкопаеми горива, независимо дали са на природен газ, нефт или битумни пясъци на Алберта, са конверсия на заровени дълбоко в почвеното органично вещество, което отдавна е древни растения и животни. настъпва разлагане при високи налягания и температури, както и най-важното, без участието на кислород във въздуха, което не е дълбоко в земята. Ето защо, за разлика от конвенционалните упадъка на земята, подземни процеси генерират различни въглеводороди.

В зависимост от налягането, температурата и времето, изминало от началото на разширяване, полученият продукт може да бъде газ или нефт на различни състави, съдържащи по-големи или по-малки количества от примеси. Ако маслото се издига от дълбините по-близо до повърхността на земята, става храна за бактериите, които живеят в почвата. Но тъй като бактериите се хранят предимно леки въглеводороди, маслото се обработва, не всички. След като загуби повечето от леките, тя става по-гъсто и се е вкопчил в някои свободни скали, разположени в близост до повърхността, като ги насища и остава там. По този начин формира катранени пясъци. Лесно е да се направи грешка, като се предполага, че битума - това е просто една плътна, тежка масло. В действителност, органични вещества, съдържащи се в тях се различават по структура, както ясно се вижда на фигурата.

Типични сурово масло се състои от няколко стотици различни вещества от класовете алкани (гранични или наситени въглеводороди), нафтени и арени. В таблицата по-ясно показва, че структурата на тези съединения е съвсем проста. Това е съвсем друго нещо - асфалтените, основният компонент на битума. Един от обемисти негови представители, посочени в таблицата. Огромен молекула, като че ли се опитваше да погълне всичко, което е в суровия петрол в езика на химията - конденз арена, нафта, восъци и хетероциклични системи. Освен това, молекула, която е голяма по себе си, така че все още е свързан с друга чрез серни мостове между молекули и улавяне на тежки метали (ванадий и никел), образуващи комплекси с тях. Ето защо асфалтените са толкова гъсти, че при нормална температура са твърди вещества. Това става много по-трудно, защото на сложната структура и големия брой примеси, особено тежките метали към тръбопровода ще трябва да ги транспортират да се затопли до няколко стотин градуса, и тяхната обработка.

Трилиони бъчви смола

Това добре обяснява защо, доскоро, развитието на катранените пясъци е почти никой не е направил, въпреки факта, че резервите са в света стотици милиарди барела (1 барел - 159 литра). Според Международния съвет по енергетика (WEC), света, открито около шест депозити на катранени пясъци, най-голямата от които се намират в Канада, Казахстан и Русия.

Въпреки това, повече от 70% от тези акции, почти 180 милиарда барела, са трите най-големите находища, намиращи се в югозападната част на Канада, в Алберта. Резерви в тези депозити представляват почти 10% от петролните запаси в света, втора по размер само на суров запаси от петрол в Саудитска Арабия, 97% от петролните резерви на Канада и 75% от петролните запаси в цяла Северна Америка. И това е само тези запаси, които според учените, е възможно да се получи, като се използва технология на разположение днес. Ако ние считаме всички пясъците като цяло, на битумни полята край Алберта, заемащи площ по-голяма от размера на Англия, той съдържа почти 2000 милиарда барела. И това е сравним по размер с суров запаси от петрол всичко в света, взети заедно.

Руските депозитите на битумни скали са в басейна на Волга-Урал, Източен Сибир и Татарстан, но те са трудни за достъп, така че да не се допират. Говори се, че в близко бъдеще може да започне разработването на катранените пясъци в полетата в Западна Казахстан. Те правят запасите много масло - около 40 милиарда барела. Но това е малко вероятно, ще има възможност да се възползва от изпускателната канадска технология, тъй като те се нуждаят от много вода, и в Казахстан с този проблем.

Ами забравено старо

Един би си мислите, че такава тежка в развитието на минерални ресурси започва да използва наскоро. Странното е, но битума са първият вид масло в историята на човечеството, са намерили практическо приложение. Това се потвърждава от археологическа находка - каменни оръдия с следи от битум, които са били използвани още през палеолита неандерталците, преди повече от 40 000 години. От мазут и битум, оставяйки повърхността на Земята, като правило, по бреговете на реките, които вече са в древни времена се научили да извлечете "смолата" за запечатване на плавателни съдове, изграждане на къщи в древен Египет - за мумифициране. Съществува мнение, че тя се използва като битум цимент в изграждането на известния Вавилонската кула. И индианците в продължение на векове са живели в Канада в областта на басейна на Атабаска, или битум катранени кану.

Но само през 1920 година, Чарлз Кларк, химик от университета в Алберта, е открил, че използването на пара може да се отдели битум от пясъка.

Първият корпорация, ангажирани в добива на битум в Албърта, е основан от Робърт Fitzsimmons през 1927. Компанията е първият, който се битум в промишлен мащаб, изпомпване на пясък в гореща вода. Като цяло, обаче, тези методи на производство все още се оказаха нерентабилни.

Планове за добива на петрол от катранените пясъци на Алберта в мащаб, който ще бъде значително в сравнение с конвенционалните източници на суров петрол, започва да се развива през 1950-те. Тогава ние преценяваме, че такова производство ще бъде рентабилен, ако то надвишава 20 хиляди барела на ден. Плановете са били различни, до лудост идея, предложена през 1958 г. "Ричфийлд Ойл" корпорация взривят подземен devyatikilotonnuyu атомна бомба. Идеята е, че взривът е трябвало да пререждам подземните депозитите на тежки въглеводороди, моментално превръща в мината в езеро на петрола. Интересното е, че проектът се възприема съвсем сериозно и дори проведе тестови експлозии подземен в пустинята Невада.

Въпреки това, нито един от тези проекти не са били изпълнени до средата на седемдесетте години, в резултат на политиката на правителството на канадската - за подпомагане на производителите на конвенционален петрол. продажба му е ограничена до ниските цени на петрола в страната, както и появата на алтернативен източник може допълнително да ги намали и се разклаща и така нестабилен пазар канадски масло. Развитието на катранените пясъци в Канада допускат само в началото на седемдесетте години, когато смяната на правителството, както и цените на петрола скочи, така че те започнаха да заплашват икономическата сигурност на страната. Оттогава индустрията се развива с различна степен на успех, в зависимост от обществената политика и международните цени на петрола.

смола пясък

Конвенционални масло, извлечено от почвата, proburivaya сондажния ствол в масло резервоар масло след това преминава навън себе си, избута от резервоара под налягане. Когато маслото в тази естествена способност идва към своя край, е необходимо изкуствено да увеличи натиска, като се изпомпва с вода или газ.

От битум е много гъст и тежък, сами по себе си те не протече. Следователно, други методи са използвани за тяхното производство, чиято основна цел - разреждат и ги отделят от глина и пясък.

Най-простият и най-често срещаният метод първоначално е бил открит рудник. Катранени пясъци лежат на дълбочина 40-60 метра под слой от пясък, глина и торфени блата. Ако изсече гората и премахване на най-горния слой на почвата, пясъка заедно с битума може просто да копаеш. Сега това е направено с помощта на гигантски багери, по едно време лъжички от 100 тона пясък, и най-големият в света самосвал извършване наведнъж 400 тона товари и стои на 5 милиона долара всяка. В първия етап на обработване на пясъка екстрахира се разрежда с гореща вода с алкален и получената смес се изпомпва през тръбопроводи към разделителната единица. Там, горещата смес се разбърква в големи съдове чрез продухване на въздух през тях. Органичните поплавъци, формиращи горния слой, който след това се отстранява, почистват се и се суши. Един барел (около една осма тона) от такова масло се получава около два тона катран пясък. Първоначално пясъкът е в състояние да премахне около 75% от битум, но благодарение на новите технологии през последните години, тази цифра надхвърлиха 90%.

Проблемът е, че не повече от 10% от катранените пясъци могат да бъдат разработени с помощта на отворени мини яма, за която днес е възможно да се получи. За да получите останалите 90% на битум от пясъците все още имат един или друг начин, чрез помпа и конвенционален петрол. Но за това е необходимо да се направи потока битум, да я направи течност. Днес, битум течност да се използва гореща пара, което се инжектира в кладенеца. Първата индустриална технология се превърна в начин на CSS (Циклично Steam стимулация). Парна при температура над 300 ° С в продължение на няколко месеца, се изпомпва в кладенеца, а след още няколко седмици, за да произвеждат и подгряване, след което можете да изпомпва петрол в рамките на месеца. След това процесът се повтаря, докато тя не ще престане да бъде печеливша. Този метод позволява да се получат до 25% процента от масло, съдържащо се в пясъка, но високата цена на пара се инжектира е сериозен недостатък.

следващия етап на процеса е метод SAGD (Steam Assisted Gravity дренажни), където инжектиране на пара и помпени втечнен битум се комбинира в един процес. Бурятия две хоризонтални кладенци, единият от около пет м по-високо от другото. Горният инжектира пара, която идва през отвори в тръби, втечнен битум. Те се стича към дъното на кладенеца, където те и дефлация. В едно поле десетки такива кладенци могат да се отклоняват от централния вал и достигат до няколко километра един от друг. Този метод е по-евтино от СГО, тя осигурява висока скорост и позволява на маслото да се отстрани до 60% от битум, съдържащи се в депозита. Сега тя е онзи, който се превърна в най-широко използваният метод за развиване на катранените пясъци, заменяте добива на открит рудник.

Има и други експериментални методи, които са в процес на разработка. Например, някои полета се използват вместо двойката от органични разтворители, които са тънки от битум, и по този начин да спести енергия за нагряване с пара. Други експериментатори се опитват да използват подземния контролирано изгаряне на органични вещества, съдържащи се в пясъците: топлината от изгарянето трябва да кипят битум и да ги направи податлив за помпи.

Въпреки това, някои от тези методи много по-сложно прост помпени на петрол от подземни резервоари. Всички те изискват скъпо оборудване, огромни количества вода и химически реагенти да се втечни енергията битум за подгряване на вода и пара, както и почистването на огромни количества пясък и празен, оставаща след пране на отпадъчните води. И това е само началото.

Масло от смолата

Битум отделени от пясъка, - - е черна вискозна тежка маса. Какво да правя с него? Това отново е необходимо да се разреди, смесване с леки въглеводороди, или химически обработени за получаване на синтетичен суров нефт. Такава обработка е необходимо и да битум може да позволи по конвенционален рафинерия. Тези предварителни манипулация, наречена "apgreyding" се състои от три етапа.

Първо, в първия етап, под вакуум отделя светлина течност и газ масло от тежки асфалтен фракции. Газ се използва като гориво за следните стъпки apgreydinga и течна фракция се изпращат директно за пречистване.

Каталитичната хидрокрекинг - фина тежки фракции метод разлагане. Тя ви позволява да се получи по-ценно синтетичен суров петрол, но е по-скъпо и по-чувствителни към замърсяване. В каталитично хидрокрекинг на тежки битуми взаимодействат с водород при температура от около 400 ° С и налягане до 200 атмосфери. Този метод не само разгражда тежки молекули, но също така увеличава количеството на водород в получените продукти, превръщане в ароматни циклични наситени въглеводороди. Хидрокрекинг е невъзможно кокс, остатъчен тежки материали, но понякога изпратен на коксуващи се, комбиниране на двата метода за по-добра обработка.

Като катализатори молибденови съединения често се използват в комбинация с кобалт или никел, поддържа на порьозни гранули триоксид или силициев диоксид-двуалуминиев триоксид и зеолити. За да отговарят по-добре да катализатор размер на порите молекулни рециклируеми вещества, може да бъде добавен алуминиев оксид, например, титанов оксид. Лошо че битума, съдържащи се в различните катализаторни отрови, серни съединения, азот и тежки метали, които парализират катализатор. Друг проблем е, че съставът на битум, включително отрови варира от област в полето, така че във всеки случай, катализаторът трябва да бъдат избрани поотделно. Ясно е, че всичко това е трудно. Изследванията обаче е в ход, и кога да избера най-подходящия катализатор apgreydinga цена е значително намален.

последния етап apgreydinga или вторичен apgreyding на - - се получава чрез каталитична обработка с водород на леки фракции на серни и азотни съединения, ненужни и вредни. Това е, по принцип, подобен на хидрокрекинг, с единствената разлика, че съединенията от сяра и азот, често при еднакви кобалт-молибденови катализатори, но малко по-високи температури и налягания са сведени до сероводород и амоняк.

Накрая, газове на продукта се разделят, кондензирани и получената течност нефтена фракция се изпраща по тръбопровод конвенционални заводи.

Изходи на apgreydinge варират в зависимост от използваните от 80% методи (компанията «Suncor», забавено коксуване метод) до 90% (за растителна Albian пясъци в Skotforde, метод хидрокрекинг). Въпреки това, предвид енергийния компонент, загубата е още по-голяма. Ако се използва природен газ, за ​​да се получи барел синтетичен суров нефт да се изгори енергия еквивалентен обем газ от около 20% на цевта в извличането на битум и apgreydinge отопление. Ако добива на битум за изгаряне на същите тези битум, загуби до 35% от енергията си. В резултат на пътя от мръсна пясък до масло с високо качество може да се загуби почти половината от материала.

Все пак, това не спира канадски компании, участващи в развитието на катранените пясъци. В действителност, след като всички етапи на производство, за пречистване и обработване, след загубата на материя и енергия, цената на барел синтетичен суров нефт, произведен в Канада, все още е не повече от 30-40 долара. Това е около три пъти по-малък, отколкото днешните цени на петрола.