Рисунок 7 - Ретортная перегонка сланцев по схеме компаний "Юнион ойл оф Калифорния" [63]
Обозначения: 1 - шахта; 2 - две ступени дробления; 3 - воздух; 4 - реторта; 5 - сланцевая зола; 6 - сепаратор для разделения жидкости и пара; 7 - сланцевое масло (нефть); 8 - сепаратор для улавливания масляного тумана; 9 - турбокомпрессор; 10 - газ процесса
рования рабочих параметров во всех трех зонах: выжигания кокса, разложения керогена и конденсации, целью чего является приближение к оптимальным условиям. Дальнейшим шагом в этом направлении является полное разделение источника тепла и камеры разложения керогена. Полагают, что системы "Парахо" с внешним источником тепла произведут настоящую революцию в технологии переработки сланцев.
В-четвертых, система "Тоско" разработана компанией "Ойл шэл" (рис.9). В отличие от всех предыдущих методов ретортинга теплоносителем, разогревающим породу, в системе "Тоско" служит не газ, а керамические шары. Измельченную породу подают во вращающийся барабан, куда поступают также предварительно нагретые керамические шары, растирающие и равномерно прогревающие пульпу.
Рисунок 8 - Переработка сланцев в реторте "Парахо" [10]
Обозначения: 1 - сланец; 2 - пары, направляемые в нефтеулавливающее устройство; 3-смесь воздуха и газа; 4 - отработанный сланец (сброс); 5 - сланец, падающий через колосники; 6 - передвижные колосниковые решетки; 7 - штоки газовых горелок; 8 - коллекторные трубки для сбора масляного тумана; 9 - вращающее устройство для подачи сланца
Пары смолы и пиролизный газ отсасываются в сборную систему, где происходит сепарация фаз и дальнейшая переработка сланцевого масла. Система "Тоско" обеспечивает высокую полноту использования керогена и дает высококалорийный газ. Однако она технически сложна и стоимость ее гораздо выше всех остальных.
Резюмируя изложенное, можно сказать, что промышленность США вполне подготовлена к освоению горючих сланцев. Все основные технические задачи решены или близки к решению. Однако промышленных предприятий по извлечению жидких углеводородов из горючих сланцев в США пока еще нет. Результаты, полученные на опытных участках и установках, освещены в печати скудно и сводятся к качественной оценке испытанных методов. Поэтому составить точное представление об эффективности методов наземного ретортинга не всегда возможно. Совершенно очевидный в последние годы и значительный интерес довольно крупных компаний к наземной переработке горючих сланцев на нефть является свидетельством значительного прогресса в технологии перегонки сланцев.
В настоящее время некоторые компании занимаются разработкой проектов переработки горючих сланцев, предусматривающих шахтную выемку породы и подготовку ее для перегонки, а также выбор рабочих площадок и процесс утилизации промышленных отходов. Любой из этих проектов переработки горючих сланцев в своей схеме имеет одну из четырех разновидностей реторт: реторту, использующую горючий газ, реторту "Юнион Ойл", реторту "Тоско" и реторту "Парахо".
Компания "Ойл Шэл" совместно с тремя другими фирмами, а также объединение "Колони", состоящее из четырех компаний, приступили к строительству первых в США промышленных комплексов по переработке сланцев в штате Колорадо.
Консорциум из 17 компаний, готовит промышленное испытание системы "Парахо" [7]. На Энвил Пойнте уже подготовлена шахта, смонтирована дробильная установка и прочее вспомогательное оборудование.
Рисунок 9 - Переработка сланцев по схеме «Тоско» [10]
Обозначения: 1 - сланец, измельченный до кусочков размером 12,7 мм; 2- скруббер; 3 - топочный газ в атмосферу; 4 - газ; 5 - нагретые керамические шары; 6 - подъемник для шаров; 7 - фракционирующая колонка; 8 - газовый бензин (нафта); 9 - газойль; 10 - коксовальное устройство; 11 - дистиллят; 12 - остаток-мазут и т. п.; 13 - секция замедленного, коксования; 14 - кокс; 15 - гидроочищенноё сланцевое масло (нефть); 16 - секция гидроочистки; 17 - сера; 18 - NH3; 19 - сброс в отвал отработанного сланца; 20 - холодильник для отработанного сланца; 21 - горячий отработанный сланец; 22 - барабанный грохот; 23 - аккумулятор; 24 - вращательная печь для пиролиза; 25 - предварительно нагретый сланец; 26 - нагреватель для шаров; 27 - подача воздуха; 28 - горячие топочные газы; 29 - псевдоожиженный слой; 30 - бункер
Опытная работа будет проведена в два этапа. На первом этапе (стоимостью 4-5 млн. долл.) предстоит проверить работоспособность установки с ретортой, имеющей в диаметре 2,6 м. Второй этап (3 млн. долл.) связан с освоением полупромышленной системы "Парахо" с внешним источником тепла. Эта реторта будет перерабатывать 370 т/сут сланца. При получении положительных результатов будет рассмотрен вопрос о строительстве промышленного комплекса с производительностью 14-16 тыс. м3/сут топлива и переработкой на батарее реторт 160 тыс. т/сут сланца. Предварительная оценка показывает, что применение системы "Парахо" позволит снизить более чем на 100 млн. долл. затраты на строительство комплекса с такой производительностью.
Расширяет свое опытное производство в бассейне Писенс— Крик компания "Сьюпериор Ойл" [11, 12]. Этот промышленный эксперимент характеризуется комплексным подходом к освоению горючих сланцев. Компанией производится малосернистое топливо (8 тыс. м3/сут), двууглекислый натрий (15 тыс. т/сут), безводная кальцинированная сода и даусснит (минерал, содержащий алюминий; производство алюминия - 2,3 тыс. т/сут).
Процесс комплексной переработки горючих сланцев, который обеспечивает извлечение из них, помимо продуктов переработки, также кальцинированной соды и окиси алюминия, состоит из следующих четырех операций: шахтной выработки горючих сланцев, извлечения из сланцев нахколита (NаНСО3), извлечения продуктов перегонки и получения окиси алюминия и кальцинированной соды. При шахтной выработке намечается использовать камерно-столбовой метод с захоронением отходов производства в шахту таким образом, что при этом обеспечивается стабилизация выработанных участков. Нахколит извлекается из породы дроблением и просеиванием с последующей фотосортировкой. Углеводородные фракции извлекают из породы на круговой колосниковой реторте, оснащенной транспортером, перемещающим ее через различные технологические зоны реторты. Даусонит (Na2O . Al2O3 . 2CO2 . 2H2O) выделяют из породы до пиролиза, который так же, как и нахколит, легко разлагается в жидкой щелочной среде с выходом растворов кальцинированной соды и двуокиси алюминия. Попутная добыча этих продуктов значительно повышает рентабельность предприятия.
Неорганическая основная масса горючих сланцев обычно • затрудняет превращение керогена в жидкие продукты, газообразное топливо, прямое сжигание сланцев для производства пара и электроэнергии. Основная неорганическая масса горючих сланцев содержит до 32% доломита, 16% кальцита, 15% двуокиси кремния и 35% глины. Однахо исследования, проведенные корпорацией "Ойл Шелл", позволяют сделать вывод, что неорганическая масса горючих сланцев может в процессе перегонки выступать как реагент при улавливании серы и катализатора в реакциях газификации.
Начались работы по проекту Федерального правительства о совместной разработке шести участков горючих сланцев в наиболее богатой зоне бассейна Писено-Крик, принадлежащей государству. Здесь, по проекту, общая производительность предприятий должна достигнуть 40 тыс. м3/сут синтетической нефти.
Качество нефти, получаемой в районе Грин Ривер, зависит в основном от способа перегонки и, в значительно меньшей мере, от геолого-физических условий разрабатываемого объекта. Продукция, получаемая при ретортинг-процессе, характеризуется следующими показателями.
Плотность, г/см3 ......................................... 0,9352±0,0012
Предельная температура текучести, ºС………29,6
Вязкость, сСт при 38 ºС..о.................... 270
при 99°С........................ ………..…......47,6
Содержание, вес. %...................
азота……………………………………….2, 14±0,15
серы.............................................................0,699±0,025
углерода.............................. ………….. 83,92
водорода.............................. ………… .11,36
твердого парафина.............. …………..8,1
осадка................. …………………...0,042
Температура вспышки, °С.....................11,6
Для получения моторных топлив из продукции такого качества необходимо удалить азот, и серу, а также провести гидрогенизацию для насыщения непредельных углеводородов. Все эти операции преследуют основную цель — получение малосернистой, очищенной от азота и стабилизированной синтетической нефти.
Работы по Освоению горючих сланцев начаты в Бразилии [13, 14] занимающей второе место в капиталистическом мире по их запасам, и которая, естественно, заинтересована в уменьшении зависимости страны от импорта нефтепродуктов и серы.
Анализ существующих систем ретортинга показал, что в Бразилии они не удовлетворяют поставленным целям. Поэтому было необходимо разработать свою оригинальную систему переработки сланцев. В результате длительных лабораторных и промысловых испытаний ретортинг-процесса такая система, получившая название "петросих", была создана. Положительные результаты, полученные в ходе испытаний опытной установки, стимулировали строительство полупромышленного комплекса на Сан-МаТеуо-ду-Сул, который в настоящее время уже работает на полную мощность.
Месторождение Сан-Матеуо-ду-Сул представляет собой полосу (20x4 км) продуктивных отложений ирати, в разрезе которых выделяются два пласта горючих сланцев, разделенных 8,6-метровым слоем карбонатных пород. Средняя мощность нижнего пласта составляет 3,2 м, верхнего - 6,5 м. Среднее содержание керогена в них равно соответственно 9,1 и 6,4%. Мощность перекрывающих пород не превышает 30 м, что позволяет добывать сланец открытым способом.
|
Из за большого объема этот материал размещен на нескольких страницах:
1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 |
