Современные технологии добычи горючих сланцев (стр. 9 )

т/сут нефтеносного сланца (рис. 6). Сланец после дробления и отсеивания мелочи поступает в реторту цилиндрической формы сверху и, постепенно опускаясь, проходит поочередно зоны подогрева, пиролиза, выгорания кокса и охлаждения, после чего выгоревшая порода сбрасывается.

Особенностью процесса является циркуляционная система, по которой часть газообразных продуктов пиролиза возвращается в реторту через ее
низ (для охлаждения  шлака) и вместе с воздухом - в центральную часть реторты. Тепло, необходимое для разло­жения керогена, обеспечивается за счет выгорания кокса и сгорания возвращаемого газа. Газообразные и жидкие продукты разложения потоком прокачиваемого воздуха выно­сятся в верхнюю часть реторты. Здесь происходят предва­рительный подогрев загружаемого сланца и соответственно охлаждение продуктов перегонки, которые образуют масля­ный туман. Жидкость из потока выделяется в сепараторе, Часть пиролизного газа с теплотворной способностью около 890 ккал/м3 идет на местные нужды (производство элек­троэнергии, теплоснабжение).

Во-вторых, компанией "Юнион ойл оф Калифорния" предло­жен процесс [10] с противоточным движением дробленого сланца и воздуха (рис. 7). Породу подают в низ кониче­ской реторты и с помощью гидравлической системы порода перемещается вверх через зоны предварительного подогре­ва, пиролиза, выгорания кокса и охлаждения. Золу выгружа­ют через верхнюю кромку конуса. Воздух прокачивают свер­ху вниз. Подачу воздуха и скорость подъема породы регу­лируют  таким образом, чтобы зона выгорания кокса  была на 0,6 м ниже верхней границы слоя породы. Смесь продук­тов сгорания и перегонки керогена, проходя через посту­пающий в реторту сланец, охлаждается с образованием масляного тумана и жидкости. Фазы разделяются в сепараторах. Во время работы в нижней части реторты собирается нефть, которая обеспечивает герметичность (гидравлический за­твор) и смазку движущихся частей гидравлической системы. Эта установка менее требовательна к размеру раздроблен­ной породы, но рассчитана на переработку сланцев с высо­ким содержанием керогена.

В-третьих, система "Парахо", разработанная корпорацией
"Парахо Девелопмент" представляет собой модификацию установки для обжига извести (рис. 8). Основным ее элементом является цилиндрическая реторта, через верх которой загружают раздробленную породу [10]. Распределитель ротационного типа равномерно укладывает ее на поддон-решетку, которая движется вниз навстречу потоку воздуха и продуктов горения. Воздух в смеси с пиролизным газом подают в реторту снизу и через две батареи форсунок, рас­положенных несколько выше. Этим постигается более тонкая регулировка зоны выжигания кокса и температуры в зоне разложения керогена, чем в процессе ретортинга по методу Горного бюро. По сути дела реторта системы "Парахо" до­пускает определенные пределы регули-

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.