Первая страница
Наша команда
Контакты
О нас

    Головна сторінка



Використання бітумних пісків, як сировини для одержання альтернативних палив

Використання бітумних пісків, як сировини для одержання альтернативних палив




Дата конвертації03.06.2017
Розмір0.67 Mb.

Міністерство освіти і науки України

Національний авіаційний університет

Навчально-науковий інститут екологічної безпеки

Кафедра хімії і хімічної технології

Курсова робота

З дисципліни «Альтернптивні палива»

На тему: Використання бітумних пісків, як сировини для одержання альтернативних палив.

Виконала: Студентка ІЕБ-505

Шкуратова К.П.

Перевірила : Доцент, кандидат хімічних наук

Кустовстка А.Д.

Па́ливо альтернати́вне (рос. топливо альтернативное, англ. alternative fuel, нім. alternativer Brennstoff m) - це паливо, що є альтернативою (заміною) відповідним традиційним видам палива і яке виробляється (видобувається) з нетрадиційних джерел та видів енергетичної сировини.
Хімі́чна техноло́гія (рос. химическая технология, англ. chemical engineering, нім. chemische Technologie f) - прикладна наука, що вивчає способи та процеси виробництва продуктів (предметів споживання та засобів виробництва), що відбуваються за участю хімічних перетворень технічно, економічно та соціально доцільним шляхом.
Хі́мія - одна з наук про природу, яка вивчає молекулярно-атомні перетворення речовин, тобто, при яких молекули одних речовин руйнуються, а на їх місці утворюються молекули інших речовин з новими властивостями.

Київ 2016

Зміст

Вступ ………………………………………………………………………….…..3.



1.1.Історія видобутку бітумних пісків…………………………………………4

1.2 Запаси бітумних пісків…………………………………………………...…..6

Розділ 2.Отримання нафти в процесі переробки бітумних пісків…………….8

2.1Склад бітумнмних смол……………………………………………………….8



2.2 Добування смол з піска……………………………………………………..9

2.3 Отримання нафти з смоли ………………………………………………..11

Розділ 3. Новітні технології добування нафти з бітумних пісків

3.1 Технологія N-Solv………………………………………………………….14

3.2 Коксування бітумних пісків……………………………………...…………16

Список литератури………………………………………………………………17

Вступ

Розробка нафтоносних пісків зачіпає майже всі райони Канади, надаючи стимулюючий вплив на створення нових робочих місць та економічне піднесення. Але зараз їх розробка зупинилася. Щоб рух відновився, необхідне підживлення - зростання ліквідності і підвищення цін на нафту. У зв'язку з кризою на кредитних ринках і зниженням цін на нафту CERI (Інформаційний центр але питань досліджень в галузі охорони навколишнього середовища (США) переглянув оцінки відповідно з поточною ситуацією і прогнозами на найближче майбутнє.

Робо́че мі́сце - елементарна одиниця виробничої структури, що містить частину простору виробничого підрозділу, яка потрібна для здійснення трудової операції та оснащена матеріально-технічними засобами, що використовуються у процесі праці.
Охоро́на довкі́лля (англ. environmental protection / control / conservation, нім. Umweltwissenschaften) - система заходів щодо раціонального використання природних ресурсів, збереження особливо цінних та унікальних природних комплексів і забезпечення екологічної безпеки.
CERI запевняє, що тепер темп розвитку в галузі буде більш плавним, при цьому вже затверджені проекти будуть просуватися повільніше навіть при більш адекватних і прийнятних вартісних параметрах.



Існує досить висока ймовірність того, що глобальний попит відновиться, і необхідність збільшення пропозиції буде раніше, ніж прогнозувалося, а підйом обов'язково буде, але щоб він почався, має пройти час, і певних труднощів не уникнути. У цей період будуть звільнення і затримки в реалізації, і навіть скасування проектів. Багато зможуть в ситуації, що склалася використовувати сприятливі можливості, залучити більше кращих працівників, забезпечити матеріали і обладнання. Галузь почне готуватися до майбутнього економічного підйому ще до його початку, може бути, вони вже роблять кроки в цьому напрямку.

В огляді CERI показником рівня світової ціни нафти є еквівалент бареля марки сирої нафти West Texas Intermediate (WTI).

На́фта(від грец. ναφθα; лат. petroleum, від грецької Πέτρα (камінь) латини: oleum (олія)), також земляна́ олі́я, теку́чка або кип'я́чка - горюча корисна копалина, складна суміш вуглеводнів різних класів з невеликою кількістю органічних кисневих, сірчистих і азотних сполук, що являє собою густу оліїсту рідину.
West Texas Intermediate (WTI, також Texas Light Sweet) - це марка нафти, ціна на яку широко використовується як один із покажчиків світових цін на копалину; одна з так званих маркерних (елітних) сортів нафти.
Нині діючі проекти зможуть витримати рівень цін нижче 50 доларів за барель. У той же час зростання цін на нафту дуже важливий. В кінці 2008 року CERI опублікував уточнені прогнози щодо галузі нафтоносних пісків, з того часу ситуація сильно змінилася. Деякі компанії скасували свої заявки на проекти, багато повідомили про затримки до того моменту, поки глобальна економіка не відновиться і інвестиції будуть забезпечувати хорошу норму повернення.
Світове́ господа́рство- глобальна система господарств держав та недержавних утворень, що пов'язані міжнародним поділом праці і взаємодіють між собою у різних формах.

У 2008 році CERI оцінював потенціал видобутку на рівні понад 5 млн. Барелів на добу до 2015 року і понад 6 млн. Барелів на добу до 2030 року. Базовий сценарій передбачав виробництво бітуму на рівні 3,4 млн. Барелів на добу до 2015 року і збільшення до 5 млн. Барелів на добу до 2030 року. У моделі 2009 року діапазон оцінок за рівнем видобутку у 2015 році становить 1,9-2,9 млн. Барелів на добу, до 2030 року він розширюється до 3,7-5,4 млн. Барелів на добу. Якщо покладатися на оцінки 2009 року, то очевидно, що раніше спрогнозовані CERI рівні будуть досягнуті не раніше 2020 року.

Разом з економічним підйомом розвиток галузі нафтоносних пісків повинно було відновиться до 2013 року, суттєве зростання можна очікувати не раніше 2015 року. Раніше було оголошено і затверджені урядом проекти можливо будуть відкладатися. Цей сценарій відповідає тій ситуацій, яка зараз складається в галузі.Шукають технологію їх промислового видобутку з 10-х рр. (В РФ з 70-х рр.) XX століття. В даний час існують три технології видобутку бітумної нафти: кар'єрний, шахтний і свердловинний. За кордоном нафту з бітумінозних пісків добувають не надто раціональною технологією - гарячої флотацією (кипляча вода, гаряча пара) і в останні десятиліття екстракцією.

Кар'єрна технологія видобутку нафти з бітумінозних пісків полягає в відкритому видобутку за допомогою екскаваторів і кар'єрних автомобілів, екстракції бітумінозної маси в спеціальних відстійних сепараторах-камерах і в центрифугировании проміжного шару. Залишки викидаються в ловушечний ставки. Дана технологія шкідлива для екології.

Цікавим є видобуток природних бітумів за допомогою вертикально-горизонтальної системи свердловин. При доопрацюванні і уточнення деталей технологія може виявитися доцільною для закладки в проект розробки родовища в промислових масштабах.



1.1.Історія видобутку бітумних пісків

Бітуми були першим типом нафти в історії людства, що знайшов практичне застосування.

Практика (грец. πράξις «діяльність») - доцільна і цілеспрямована діяльність, яку суб'єкт здійснює для досягнення певної мети. Практика має суспільно-історичний характер і залежить від рівня розвитку суспільства, його структури.
Це підтверджують археологічні знаходь - кам'яні знаряддя зі слідами бітумів, якими користувалися ще неандертальці за часів палеоліту, понад 40 000 років тому. З родовищ важких нафт і бітумів, що виходять до земної поверхні, як правило, по берегах річок, вже в давні часи навчилися отримувати «смолу» для герметизації кораблів, спорудження будинків, в Стародавньому Єгипті - для муміфікації. Існує думка, що саме бітуми використовували в якості цементу при будівництві знаменитої Вавилонської вежі. А індіанці, які віками жили в Канаді в районі басейну річки Атабаска, природними бітумами смолили каное.
Років тому - шкала часу, що широко використовується в археології, геології та інших науках для датування подій в минулому. Оскільки час відрахунку змінюється, стандартна практика пропонує використання 1950 року як еталонної точки «сучасності».
Важка нафта (рос. тяжелая нефть; англ. heavy (low-gravity, black) oil; нім. Schweröl) - нафта з високою в'язкістю та густиною (понад 885 кг/м3 при 20°C). Характерна підвищеним вмістом асфальтено-смолистих речовин, переважанням у її складі циклічних вуглеводнів та низьким вмістом легкокиплячих фракцій.
Старода́вній Єги́пет - одна з найдавніших держав на Землі і колиска цивілізацій Середземномор'я. Країна-стрічка займала територію в нижній течії річки Ніл в північно-східній Африці
Географі́чна оболо́нка (англ. geography envelope; нім. geografischer Mantel, m) - верхня комплексна оболонка Землі, що утворилася внаслідок взаємопроникнення і складної взаємодії окремих геосфер - літосфери, гідросфери, атмосфери і біосфери.
Басе́йн рі́чки (або річкови́й басе́йн), сто́чище - частина суходолу, з якого відбувається природний стік води в річку (річкову систему). Аналогічно географи означають басейни інших водних об'єктів: зокрема, басейн озера та басейн моря.

Але тільки в 1920-х роках Карл Кларк, хімік з Університету Альберти, відкрив, що за допомогою пари можна відокремити бітуми від піску.

Карл Кларк (1888(1888), Джорджтаун, штат Онтаріо - 1966) - канадський хімік.
Альбертський університет (англ. The University of Alberta (UofA)) - провінційний громадський науково-дослідницький університет розташований в Едмонтоні, Альберта, Канада.
Перша корпорація, що займалася видобутком бітумів в Альберті, була заснована Робертом Фітцсіммонс в 1927 році. Компанії вперше вдалося отримати бітуми в промислових масштабах, закачуючи в піски гарячу воду. Однак в цілому такі методи видобутку все одно виявлялися нерентабельними.

Перша корпорація, що займалася видобутком бітумів в Альберті, була заснована Робертом Фітцсіммонс в 1927 році. Компанії вперше вдалося отримати бітуми в промислових масштабах, закачуючи в піски гарячу воду. Однак в цілому такі методи видобутку все одно виявлялися нерентабельними. Плани з видобутку нафти з бітумінозних пісків Альберти в масштабах, які були б значними в порівнянні зі звичайними джерелами сирої нафти, почали розробляти в 1950-і роки. Тоді підрахували, що такий видобуток буде економічно вигідною, якщо вона перевищить 20 тисяч барелів на день. Плани були різними, аж до божевільної ідеї, запропонованої в 1958 році корпорацією «Ричфилд Ойл», підірвати під землею девятікілотонную атомну бомбу.

Нафта видобувна (рос. нефть добываемая; англ. produced oil; нім. Förderdöl n) - суміш нафти, газу, мінералізованої води, механічних домішок та інших попутних компонентів, безпосередньо видобута з пласта.
Я́дерна або а́томна бо́мба - бомба, руйнівна сила якої отримується розщепленням ядра атома у результаті ланцюгової ядерної реакції. Є першим різновидом ядерної зброї та належить до зброї масового ураження.
За ідеєю, вибух повинен був разжижить підземні поклади важких вуглеводнів, миттєво перетворивши родовище в озеро нафти. Цікаво, що проект сприйняли цілком серйозно, і навіть провели випробувальні підземні вибухи в пустелі Невада.

Проте, жоден з цих проектів не був реалізований аж до середини сімдесятих через політику канадського уряду - допомагати виробникам звичайної нафти. Її продаж всередині країни була обмежена низькими цінами на нафту, а поява альтернативного джерела могло ще більше знизити їх і похитнути і так нестійкий ринок канадської нафти. Розробку бітумінозних пісків в Канаді дозволили тільки на початку сімдесятих, коли змінився уряд, а ціни на нафту так підскочили, що почали загрожувати економічній безпеці країни. З тих пір ця галузь розвивалася зі змінним успіхом, в залежності від державної політики і світових цін на нафту. Новітня стадія розробки бітумінозних пісків почалася в 2003 році, коли після чергового падіння ціни на нафту знову полізли в гору. До 2006 року видобуток зріс до 1,13 млн барелів на день, а до 2010 року до 1,6 млн. Уряд Альберти передбачає, що вона може досягти 3.5 млн барелів на день до 2020-го року і, можливо, 5 млн - 2030 -му.

1.2 Запаси бітумних пісків

Це добре пояснює, чому до останнього часу розробкою бітумінозних пісків майже ніхто не займався, не дивлячись на те, що запаси їх в світі обчислюються сотнями мільярдів барелів (1 барель - 159 літрів). За даними Міжнародної ради з енергетики (WEC), в світі виявлено близько шестисот родовищ бітумінозних пісків, найбільші з яких розташовуються в Канаді, Казахстані та Росії. Проте, більше 70% цих запасів, майже 180 мільярдів барелів, знаходяться в трьох найбільших родовищах, розташованих на південному заході Канади, в Альберті. Запаси в цих родовищах складають майже 10% всіх світових запасів нафти, поступаючись за розмірами лише запасах сирої нафти в Саудівській Аравії, 97% нафтових запасів Канади і 75% нафтових запасів всієї Північної Америки. І це тільки ті запаси, які, на думку дослідників, можна добути, використовуючи доступні сьогодні технології. Якщо ж вважати все піски в цілому, то в бітумінозних полях під Альбертою, що займають площу, що перевищує за розмірами Англію, міститься майже два трильйони барелів. А це вже можна порівняти за масштабами з усіма світовими запасами сирої нафти разом узятими.



У 2008 році понад 40% всієї нафти, видобутої в Канаді, становила нафту, отримана з бітумінозних родовищ в Альберті. Сьогодні ці три родовища, Атабаска, Піс Рівер і Колд Лейк, - єдині бітумінозні піски, які використовують для отримання синтетичної сирої нафти. У Росії поклади бітумінозних порід знаходяться в Волго-Уральському басейні, Східного Сибіру і Татарстані, але вони важкодоступні, тому їх не чіпають.

Східний Сибір - східна, гориста частина Сибіру між Західним Сибіром і Далеким Сходом Росії. Включає басейн річки Єнісей, Забайкалля, Якутію, півострів Таймир і архіпелаги морів Північного Льодовитого океану - Північна Земля і Новосибірські острови.
Подейкують, що найближчим часом можуть початися розробки бітумінозних пісків на родовищах в Західному Казахстані. У них дійсно запасене багато нафти - близько 40 мільярдів барелів. Однак навряд чи тут зможуть скористатися відпрацьованими канадськими технологіями, оскільки вони вимагають багато води, а в Казахстані з цим проблема.



Розділ 2.Отримання нафти в процесі переробки бітумних пісків

2.1 Склад бітумнмних смол

Бітумінозні піски - це один з видів горючих корисних копалин, альтернативне джерело нафти.

Горю́чі кори́сні копа́лини (рос. горючие полезные ископаемые, англ. combustible minerals, нім. Brennbodenschätze) - природні органічні сполуки, що мають здатність горіти. Використовуються як джерело теплової енергії.
Вони являють собою суміш мокрого піску і глини, просочену бітумом (в'язким речовиною, схожою на смолу). Згідно органічної гіпотези походження нафти, будь-які види горючих корисних копалин, будь то природний газ, нафту або бітуми в пісках Альберти, являють собою продукти перетворення похованою глибоко в землі органіки, яка давним-давно була древніми рослинами і тваринами.
Ко́рисні копáлини - мінеральні утворення земної кори, хімічний склад і фізичні властивості яких дають змогу ефективно використовувати їх у сфері матеріального виробництва. За В .С .Білецьким та В. О. Смирновим, корисними копалинами називають природні мінеральні речовини, які за сучасного рівня розвитку техніки можна з достатньою ефективністю використовувати у господарстві безпосередньо або після попередньої обробки.
Розкладання відбувається при високому тиску і температурах, а також, що важливо, без участі кисню повітря, якого немає в земних глибинах. Тому, на відміну від звичайного гниття на поверхні землі, підземний процеси породжують різні вуглеводні. Залежно від тиску, температури і часу, що пройшов з початку розкладання, що виходить продукт може бути газом або нафтою різного складу, що містить більші чи менші кількості домішок. Якщо нафту піднімається з глибин ближче до поверхні землі, вона стає їжею для живуть в землі бактерій. Але так як бактерії харчуються в основному легкими вуглеводнями, то нафта переробляється не вся. Втративши здебільшого легких фракцій, вона стає більш в'язкою і чіпляється за якісь сипучі породи, розташовані недалеко від поверхні, просочує їх і залишається там. Так утворюються бітумінозні піски. Легко помилитися, припустивши, що бітуми - це просто більш густа, важка нафта. Насправді, органічні речовини, що містяться в них, відрізняються за структурою, що добре видно на малюнку.
Органі́чні речови́ни (рос. органические вещества, англ. organic matter; нім. organische Stoffe m pl) - речовини, що виникли прямо або непрямо з живої речовини або продуктів їх життєдіяльності; присутні в атмосфері, поверхневих і підземних водах, осадах, ґрунтах і гірських породах.



Звичайна сира нафта складається з декількох сотень різних речовин з класів алканів (граничні або насичені вуглеводні), нафтенов і аренів. У таблиці добре видно, що структури цих сполук досить прості. Зовсім інша справа - асфальтени, основний компонент бітуму. Один з його громіздких представників показаний в таблиці. Величезна молекула наче постаралася увібрати в себе все, що є в сирої нафти, на хімічному мовою - скондесувати арени, нафти, парафіни і гетероциклічні системи. Мало того, що молекула велика сама по собі, так вона ще з'єднується з іншими за допомогою сірчаних містків між молекулами і захоплює важкі метали (ванадій і нікель), утворюючи з ними комплексні сполуки.

Алкани, насичені вуглеводні (рос. алканы; англ. alkanes; нім. Alkane) - насичені ациклічні вуглеводні, що мають загальну формулу CnH2n+2, їх також називають парафінами. Більшість їх хімічних реакцій з різними реагентами починається з розриву зв'язку С-Н, тоді як їх розпад при високих температурах йде передусім по зв'язках С-С.
Ко́мплексні сполу́ки або координаці́йні сполу́ки - складні хімічні сполуки, в яких можна виділити центральний атом (комплексоутворювач) і безпосередньо зв'язані з ним молекули або йони - так звані ліганди або аденти.
Важкі метали - нечітко визначена група елементів з металічними властивостями, що зазвичай включає перехідні метали, деякі металоїди, лантаноїди і актиноїди. Історично було запропоновано багато визначень цього терміну, деякі засновані на густині, інші на атомному номері або атомній масі, ще інші на хімічних властивостях або токсичності.
Ось чому асфальтени настільки в'язкі, що при звичайній температурі стають твердими речовинами. Для транспортування по трубопроводу їх довелося б розігрівати до декількох сотень градусів, а їх переробка стає набагато важче через складну структури і великої кількості домішок, в першу чергу важких металів.



2.2 Добування смол з піска

Звичайну нафту добувають з-під землі, пробуривая свердловину в нафтовій резервуар, після чого нафта сама тече назовні, виштовхується тиском пластів. Коли нафта в цій природній ємності добігає кінця, доводиться штучно підвищувати тиск, закачуючи в неї воду або газ. Оскільки бітуми дуже в'язкі і важкі, самі по собі вони не течуть. Тому для їх видобутку застосовують інші методи, головна мета яких - разжижить і відокремити їх від глини і піску. Найпростішим і спочатку поширеним методом була відкрита видобуток. Бітумінозні піски залягають на глибині 40-60 метрів під шаром піску, глини і торфовищ. Якщо зрубати ліс і зняти верхній шар грунту, то пісок разом з бітумами можна просто викопувати. Зараз це роблять за допомогою гігантських екскаваторів, за один раз зачерпує по 100 тонн піску, і найбільших в світі кар'єрних вантажівок, що перевозять за один раз 400 тонн вантажу і стоять по 5 мільйонів доларів кожен. На першій стадії переробки видобутий пісок розводять гарячою водою з лугом і суміш прокачують по трубопроводах на ділильні установки. Там гарячу суміш перемішують у величезних чанах, що можуть провітрювати через неї повітря. Органіка спливає, утворюючи верхній шар, який потім знімають, чистять і сушать. Один барель (близько однієї восьмої тонни) такої нафти виходить приблизно з двох тонн битуминозного піску. Спочатку з піску вдавалося витягти близько 75% бітумів, але завдяки новим технологіям в останні роки ця цифра перевищила 90%.

Проблема в тому, що за допомогою відкритого видобутку можна розробити не більше 10% бітумінозних пісків, до яких сьогодні можна дістатися. Щоб добути залишилися 90%, бітуми з пісків все одно доведеться, так чи інакше, викачувати через свердловину, як звичайну нафту. Але для цього треба змусити бітум текти, зробити його рідким. Сьогодні бітум роблять текучим за допомогою гарячої водяної пари, який закачують в свердловини.

Па́ра (рос. пар; англ. vapour, steam; нім. Dampf m) - газоподібний стан речовини в умовах, коли газова фаза може перебувати в рівновазі з рідкою чи твердою фазами тієї ж речовини. При низькому тиску і високій температурі властивості пари наближаються до властивостей ідеального газу.
Першою промисловою технологією став метод CSS (Cyclic Steam Stimulation). Пар при температурі вище 300 ° С протягом декількох місяців закачують в свердловину, потім ще кілька тижнів дають на прогрів свердловини, після чого протягом кількох місяців можна викачувати нафту. Потім процес повторюють, поки він не перестане бути прибутковим. Цей метод дозволяє добувати до 25% відсотків нафти, що міститься в піску, але висока вартість закачується пара виявляється серйозним недоліком.

Наступною технологічною сходинкою став метод SAGD (Steam Assisted Gravity Drainage), в якому закачування пара і викачування розріджених бітумів об'єднано в єдиний процес. Бурять дві горизонтальні свердловини, одна приблизно на п'ять метрів вище за іншу. У верхню закачують пар, який, виходячи через отвори в трубах, розріджує бітуми. Вони стікають вниз, в нижню свердловину, звідки їх і викачують. На одному родовищі десятки таких свердловин можуть розходитися від центральної шахти і тягнутися на кілька кілометрів у різні боки. Цей метод дешевше, ніж CSS, він забезпечує високу швидкість видобутку нафти і дозволяє отримати до 60% бітумів, що містяться в родовищі. Зараз саме він стає самим широко використовуваним методом розробки бітумінозних пісків, приходячи на зміну відкритому видобутку.



Є й інші експериментальні методи, які знаходяться в розробці.

Експериме́нт (англ. experiment) - сукупність дослідів, об’єднаних однією системою їх постановки, взаємозв’язком результатів і способом їх обробки. В результаті експерименту отримують сукупність результатів, які допускають їхню сумісну обробку і зіставлення.
Наприклад, на деяких родовищах замість пара використовують органічні розчинники, які повинні разжижить бітуми, і тим самим економлять енергію на розігрів пара.
Розчи́нник - індивідуальна хімічна сполука або суміш, здатна розчиняти різні речовини, тобто утворювати з ними однорідні системи змінного складу, що складаються з двох або більшого числа компонентів - розчини.
Інші експериментатори намагаються використовувати контрольоване підземне горіння органіки, що міститься в пісках: тепло від горіння повинно розріджувати бітуми і робити їх податливими для насосів. Втім, будь-який з цих методів на порядок складніше простого викачування нафти з підземних резервуарів. Всі вони вимагають дорогої техніки, величезних кількостей води і хімічних реактивів для розрідження бітумів, енергії на нагрів води і пара, а також на прибирання величезних кількостей порожнього піску і відпрацьованої води, що залишаються після їх відмивання. І це лише початок.



2.3 Отримання нафти з смоли

Бітуми, відокремлені від пісків, - - це чорна в'язка важка маса. Що з нею робити? Її знову треба розріджувати, змішуючи з більш легкими вуглеводнями, або хімічно переробляти, отримуючи синтетичну сиру нафту. Така переробка необхідна і для того, щоб бітуми можна було пускати на звичайні нафтопереробні заводи.

Нафтопереробний завод (НПЗ) - промислове підприємство, яке виробляє з сирої нафти рідкі палива, мастила, бітум, нафтовий кокс, парафін, церезин, ароматичні вуглеводні, органічні кислоти, сірку або сірчану кислоту, розчинники, скраплені гази і нафтохімічну сировину.
Ці попередні маніпуляції, звані «апгрейдинг», складаються з трьох стадій. Спочатку, на першій стадії, під вакуумом відокремлюють легкий газ і рідкі нафти від важких асфальтенових фракцій. Газ використовують в якості палива для наступних стадій апгрейдинг, а рідкі фракції відразу відправляють на очистку.

Решта важкі бітуми з високим вмістом асфальтенів надходять на стадію первинного апгрейдинг. Головна мета - розщепити важкі молекули, в першу чергу полиароматические структури асфальтенов, і підвищити вміст водню в рідких продуктах. Роблять це за допомогою коксування і каталітичного гідрокрекінгу. При коксуванні важкі фракції нагрівають без доступу кисню до температури близько 500 ° С і під тиском близько 6 атмосфер. В результаті складних молекул розпадаються на прості, які в вигляді газів виходять з реактора, конденсуються і відправляються на третю стадію. Заодно руйнуються і комплекси важких металів, що містилися в асфальтенів. Ще один продукт коксування - це, зрозуміло, кокс (по суті, вугілля, отриманий з нафти). Продати його не можна (в ньому сидять важкі метали), але його часто спалюють, щоб нагрівати реактор для коксування.

Каталітичний гідрокрекінг - більш тонкий метод розкладання важких фракцій. Він дозволяє отримувати більше цінних синтетичних нафт, але обходиться дорожче і більш чутливий до забруднень. При каталітичному гідрокрекінгу важкі бітуми реагують з воднем при температурі близько 400 ° С і тиску до 200 атмосфер. Цей метод не тільки розщеплює важкі молекули, але ще і збільшує кількість водню в одержуваних продуктах, перетворюючи ароматику в циклічні насичені вуглеводні. При гідрокрекінгу не виходить коксу, але залишкові важкі речовини іноді відправляють на коксування, об'єднуючи обидва методи для кращої переробки.

В якості каталізаторів часто поширюються через підключення молібдену в поєднанні з кобальтом або нікелем, нанесені на пористі кульки з оксиду алюмінію або алюмосиликатов і цеолітів.

Окси́д алюмі́нію (рос. алюминия оксид, англ. aluminium oxide, нім. Aluminiumoxyd) - неорганічна сполука Алюмінію з Оксигеном складу Al2O3. Являє собою білі кристали, хімічно дуже стійкі, температура плавлення 2050 °C.
Щоб пори каталізатора краще відповідали розмірам молекул переробляються речовин, в оксид алюмінію можуть додавати, наприклад, оксид титану. Погано те, що в бітумах містяться різні каталітичні отрути, сполуки сірки, азоту та важких металів, які паралізують каталізатор. Проблема ще й у тому, що бітуми за складом, включаючи отрути, різняться від родовища до родовища, тому в кожному випадку треба підбирати індивідуальний каталізатор. Зрозуміло, що все це складно. Однак дослідження тривають, і якщо правильно підібрати каталізатор, вартість апгрейдинг значно знижується.

Остання стадія апгрейдинг, або вторинний апгрейдинг, - - це каталітична гідроочищення отриманих легких фракцій від сполук сірки і азоту, непотрібних і шкідливих. Вона, в принципі, схожа на гідрокрекінг, з тією лише відмінністю, що сполуки сірки та азоту, часто на тих же кобальт-молібденових каталізаторах, але при трохи менш високих температурах і тисках, відновлюються до сірководню і аміаку.



Нарешті, отримані гази поділяють, конденсують і отримані рідкі нафтові фракції відправляють по трубопроводах на звичайні нафтопереробні заводи. Виходи при апгрейдинг різняться в залежності від застосовуваних методів від 80% (компанія «Suncor», метод сповільненого коксування) до 90% (завод Albian Sands в Скотфорде, метод гідрокрекінгу).

Однак, з огляду на енергетичну складову, втрати виявляються ще більше. Якщо при видобутку і апгрейдинг бітумів для нагріву використовувати природний газ, то для отримання одного бареля синтетичної нафти потрібно спалити обсяг газу, енергетично еквівалентний приблизно 20% цього бареля. Якщо при видобутку бітумів спалювати ці ж самі бітуми, втрачається до 35% видобутої енергії. В результаті, на шляху від брудного піску до високоякісної нафти може губитися майже половина речовини. Тим не менш, це не зупиняє канадські компанії, що займаються розробкою бітумінозних пісків. Адже після всіх стадій видобутку, очищення та обробки, після втрат речовини і енергії, собівартість бареля синтетичної нафти, виробленої в Канаді, все одно виявляється не більше 30 - 40 доларів. А це приблизно в три рази менше сьогоднішніх цін на нафту.

Розділ 3. Новітні технології добування нафти з бітумних пісків

3.1 Технологія N-Solv

Завдяки високим цінам на нафту, а також загального погіршення світової структури запасів нафти, все більше і більше уваги приділяється розвитку нових технологій видобутку важкодоступного вуглеводневої сировини. У Канаді, запаси бітумної нафти якої перевищують запаси нафти Саудівської Аравії, успішно розвиваються технології розробки бітумінозних пісків (tar sands).

Один із способів, що став уже традиційним, - це видобуток нафтоносного піску кар'єрним способом з подальшою обробкою гарячою водою для відділення від нього нафти. Інший спосіб, що зарекомендував себе як комерційно успішний, це метод парогравітаціонного дренажу (SAGD), що передбачає буріння парних горизонтальних свердловин із закачуванням пара в свердловину розташовану в пласті на 5 м вище за іншу. Існують також «холодні» методи видобутку бітуму, які передбачають замість закачування пара обробку бітуму в пласті розчинником (метод VAPEX).

Всі ці методи мають два суттєвих недоліки:

-досить висока собівартість одержуваної нафти;

-збиток, що завдається навколишньому середовищу в процесі видобутку.

Довкілля, або бюрократично навко́лишнє приро́дне середо́вище - всі живі та неживі об'єкти, що природно існують на Землі або в деякій її частині (наприклад, навколишнє середовище країни). Сукупність абіотичних та біотичних факторів, природних та змінених у результаті діяльності людини, які впливають на живий світ планети.

Нова технологія N-Solv, що представляє собою модифікований метод закачування розчинника в пласт, дозволяє збільшити видобуток нафти з нафтоносних пісків, знизити собівартість нафти і звести вплив на навколишнє середовище до мінімуму.

В технології N-Solv як розчинник використовується природний газ (пропан), що вимагає значно менше енергії в порівнянні з використанням пара. Розчинник нагрівають до невисокої температури ( 50 ° C) і закачують в нафтоносний пісок. Розчинник розкладає бітум, найважчі компоненти бітуму залишаються під землею, а більш легка нафта і розчинник, придатний для повторного використання, піднімаються наверх. Крім того, маса виходить менш в'язкою, ніж при традиційному підземному способі, і її можна відразу транспортувати по нафтопроводу.

Сама ідея використовувати газ як розчинник для видобування нафти була запропонована в 70-х роках минулого століття. Але через низьку швидкості процесу розчинення бітуму в порівнянні зі швидкістю руху газу в пласті технологія виявилася не придатною. Розвиток сучасних технологій видобутку дозволили довести ідею до практично реалізованого і комерційно привабливого методу розробки.

Використання технології горизонтального буріння свердловин, адаптованої для використання в нафтоносних пісках, дозволило збільшити площу контакту з породою і відповідно прискорити процес розчинення бітуму, а також збільшити темп відбору нафти. Модернізація самої технології N-solv за допомогою нагрівання розчинника, а також очищення його від домішок метану дозволило значно підвищити ефективність процесу. Було з'ясовано, що присутність метану в пласті значно погіршує процес теплообміну на кордоні розчинник-бітум. А використання чистого розчинника нагрітого до помірної температури забезпечує дуже ефективний механізм з видалення метану з пласта.



3.2 Коксування бітумних пісків

В результаті процесу переробки бітумінозних (нафтових) пісків отримують продукти у вигляді порошкоподібного коксу з діаметром частинок 0,5-1,0 мм, вихід якого становить 20-30%, легкі і важкі газойлі, вихід яких складає до 70%, і вуглеводневі гази - 5-6%.

Вуглеводневі гази (рос. углеводородные газы, англ. hydrocarbonaceous gases; нім. Kohlenwasserstoffegase n pl) - гази, в складі яких присутні метан та його вищі гомологи: етан, пропан і бутан.

Кокс планується використовувати для активації з метою отримання активного вугілля

Список литературы:

1. Мамахатов Т.М. Битуминозные пески в сибири и их значение для топливно-энергетического комплекса стран мира / Мамахатов Т.М. // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2014. Т. 3. № 1. С. 116-120.

2. Мамахатов Т.М. Особенности освоения нетрадиционных источников углеводородов в России и мире / Мамахатов Т.М. // Интерэкспо Гео-Сибирь. 2013. Т. 3. № 1. С. 109-113.

3. Douglas R. Schmitt. Heavy and Bituminous Oils: Can Alberta Save  the World? Edmonton, Institute for Geophysical  Research  Department of Physics  University of Alberta. 2005. 44 p.

4.Есть ли у нефтеносных песков будущее? — [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http://www.bfm.ru/news/12796.



5.Нефтеносные пески — [Электронный ресурс] — Режим доступа — URL: http://www.ng.ru/ng_energiya/2007-11-13/11_sand.html.

6.Хайн Н.Д. Геология, разведка, бурение и добыча нефти. Издательство Олимп-бизнес, 2010.
Каталог: bitstream -> NAU
NAU -> Кросплатформена розробка мобільних додатків з використанням мови програмування c#
NAU -> Практикум "Professional English" призначений для аудиторної та самостійної роботи з англійської мови професійного спрямування студентів спеціальності "
NAU -> Пакет комплексних контрольних робіт
NAU -> Пакет комплексних контрольних робіт
NAU -> Конспект лецій навчальної дисципліни
NAU -> Розробка додатків для Windows Runtime (Windows 8)
NAU -> Методичні вказівки до виконання лабораторних робіт і завдання до курсової роботи дисципліни



  • 1.1.Історія видобутку бітумних пісків
  • Карл Кларк
  • 1.2 Запаси бітумних пісків
  • Розділ 2.Отримання нафти в процесі переробки бітумних пісків 2.1 Склад бітумнмних смол
  • 2.2 Добування с мол з п і ска
  • 2.3 Отримання нафти з смоли
  • Розділ 3. Новітні технології добування нафти з бітумних пісків 3.1 Технологія N - Solv
  • 3.2 Коксування бітумних пісків