Syntetiske brændstoffer og skiferolie

Indholdsfortegnelse:

Syntetiske brændstoffer og skiferolie
Syntetiske brændstoffer og skiferolie

Video: Syntetiske brændstoffer og skiferolie

Video: Syntetiske brændstoffer og skiferolie
Video: From ANUNNAKI to the BIBLICAL YAHWEH | Tracing the path of the only god. 2024, Marts
Anonim

Det er ingen hemmelighed, at i den moderne verden er verdensøkonomiens blod olie, det såkaldte sorte guld. Gennem det 20. og 21. århundrede er det olie, der stadig er et af de vigtigste mineraler på planeten for menneskeheden. I 2010 indtog olie en førende plads i verdens brændstof- og energibalance og tegnede sig for 33,6% af det samlede energiforbrug. Samtidig er olie en ikke-vedvarende ressource, og taler om, at dens reserver før eller siden vil ende, har været i gang i mere end et dusin år.

Ifølge forskere vil bevist oliereserver i verden vare i cirka 40 år og uudforskede i yderligere 10-50 år. For eksempel var mængden af genindvindelige oliereserver i kategorierne A / B / C1 pr. 1. januar 2012 i henhold til officielt frigivne oplysninger (op til dette tidspunkt klassificeret oplysninger om olie- og gasreserver) 17,8 mia. tons eller 129, 9 milliarder tønder (ifølge beregningen, hvor et ton eksporturals -olie er 7,3 tønder). Baseret på de eksisterende produktionsmængder vil disse udforskede naturressourcer være nok for vores land i 35 år.

Samtidig bruges olie i sin rene form praktisk talt ikke. Hovedværdien ligger i produkterne fra dens forarbejdning. Olie er en kilde til flydende brændstoffer og olier samt en enorm mængde vigtige produkter til moderne industri. Uden brændstof stopper ikke kun verdensøkonomien, men også enhver hær. Biler og tanke vil ikke køre uden brændstof, fly vil ikke tage til himlen. Samtidig blev nogle lande i første omgang frataget deres egne reserver af sort guld. Tyskland og Japan blev et slående eksempel på sådanne lande i det 20. århundrede, som med et meget beskedent ressourcegrundlag frigjorde Anden Verdenskrig, hvor hver dag krævede et stort brændstofforbrug. Under Anden Verdenskrig opfyldte Tyskland i høj grad i nogle år op til 50%sit brændstofbehov ved produktion af flydende brændstof fra kul. Vejen ud for hende var brugen af syntetiske brændstoffer og olier. Det samme blev gjort i det sidste århundrede i Sydafrika, hvor Sasol Limited hjalp den sydafrikanske økonomi med succes med at operere under pres af internationale sanktioner i apartheidårene.

Billede
Billede

Syntetiske brændstoffer

I 1920'erne opfandt tyske forskere Franz Fischer og Hans Tropsch, der arbejdede på Kaiser Wilhelm Institute, en proces kaldet Fischer-Tropsch-processen. Dens grundlæggende betydning var produktion af syntetiske kulbrinter til brug som syntetisk brændstof og smøreolie, for eksempel fra kul. Det er ikke overraskende, at denne proces blev opfundet i et ret oliefattigt, men samtidig kulrigt Tyskland. Det blev meget brugt til industriel produktion af flydende syntetiske brændstoffer. Tyskland og Japan brugte i vid udstrækning dette alternative brændstof i krigsårene. I Tyskland nåede den årlige produktion af syntetiske brændstoffer i 1944 cirka 6,5 millioner tons eller 124.000 tønder om dagen. Efter afslutningen af Anden Verdenskrig fortsatte fangede tyske forskere med at arbejde i dette område. Især i USA deltog de i Operation Paperclip, der arbejdede for Bureau of Mines.

Fra midten af 1930'erne begyndte teknologien til forgasning af kondenserede brændstoffer til kemisk-teknologiske formål at sprede sig i Tyskland, USA, Sovjetunionen og andre industrialiserede lande i verden, primært til syntese af forskellige kemiske forbindelser, herunder kunstige olier og flydende brændstoffer. I 1935 blev der produceret 835 tusinde tons og 150 tusinde tons syntetisk benzin i henholdsvis Tyskland, England og kul, luft og vand. Og i 1936 lancerede Adolf Hitler personligt et nyt statsprogram i Tyskland, som sørgede for produktion af syntetiske brændstoffer og olier.

Allerede det næste år kunne Franz Fischer sammen med Helmut Pichler (Hans Tropsch forlod Tyskland til USA i 1931, hvor han døde fire år senere) udvikle en metode til syntese af kulbrinter ved medium tryk. I deres proces brugte tyske forskere katalysatorer baseret på jernforbindelser, et tryk på omkring 10 atmosfærer og høje temperaturer. Deres eksperimenter var af stor betydning for udbredelsen i Tyskland af en kemisk produktion af store mængder kulbrinter i Tyskland. Som et resultat af implementeringen af denne proces blev paraffiner og benzin med et højt oktantal opnået som hovedprodukterne. Den 13. august 1938 blev der afholdt et møde i Karinhalle - Reichs luftfartsminister Hermann Goerings jagtområde, hvor et program for udvikling af brændstofproduktion blev vedtaget, som fik symbolet "Karinhalleplan". Valget af Görings bopæl og hans kandidatur som programleder var ikke tilfældigt, da Luftwaffe ledet af ham indtog mindst en tredjedel af det brændstof, der blev produceret i Tyskland. Denne plan gav blandt andet mulighed for en betydelig udvikling i produktionen af syntetiske motorbrændstoffer og smøreolier.

Billede
Billede

I 1939 blev Fischer-Tropsch-processen lanceret i Riget i kommerciel skala i forhold til brunkul, hvis forekomster var særligt rige i den midterste del af landet. I begyndelsen af 1941 indhentede den samlede produktion af syntetisk brændstof i Nazityskland produktionen af oliebrændstof og overskred det derefter. Ud over syntetisk brændstof i riget blev fedtsyrer, paraffin og kunstige fedtstoffer, herunder spiselige fedtstoffer, syntetiseret fra generatorgas. Så fra et ton konventionelt kondenseret brændstof ifølge Fischer-Tropsch-metoden var det muligt at få 0,67 tons methanol og 0,71 ton ammoniak eller 1,14 ton alkoholer og aldehyder, herunder højere fedtspritalkoholer (HFA) eller 0,26 tons flydende kulbrinter.

I slutningen af Anden Verdenskrig, mere end et halvt år fra efteråret 1944, da den røde hærs tropper besatte oliefelterne i Ploiesti (Rumænien) - den største naturlige kilde til råmaterialer til fremstilling af brændstof, som blev kontrolleret af Hitler, og frem til maj 1945 udførte motorbrændstofs funktion i den tyske økonomi og hæren kunstige flydende brændstoffer og generatorgas. Vi kan sige, at Hitlers Tyskland var et imperium, der var bygget på solide kulstofholdige råvarer (primært kul og i mindre grad på almindeligt træ), vand og luft. 100% beriget salpetersyre, som var nødvendig for fremstilling af alle militære sprængstoffer, 99% gummi og methanol og 85% motorbrændstof blev syntetiseret i Tyskland fra disse råvarer.

Kulforgasnings- og hydrogeneringsanlæg var rygraden i den tyske økonomi i 1940'erne. Blandt andet dækkede syntetisk luftfartsbrændstof, der blev produceret efter Fischer-Tropsch-metoden, 84,5% af alle Luftwaffes behov i krigsårene. Under anden verdenskrig i Nazityskland blev denne metode til syntese af dieselolie brugt på otte fabrikker, der producerede omkring 600 tusinde tons dieselolie om året. Desuden blev dette projekt fuldt finansieret af staten. Tyskerne byggede lignende fabrikker i de lande, de besatte, især i Polen (Auschwitz), der fortsatte med at arbejde indtil 1950'erne inklusive. Efter krigens afslutning blev alle disse fabrikker i Tyskland lukket og delvist sammen med teknologier taget ud af landet på bekostning af erstatninger fra Sovjetunionen og USA.

Billede
Billede

skiferolie

Den anden kilde til produktion af brændstof, ud over kul, er skiferolie, hvis emne ikke har forladt verdenspressens sider de sidste par år. I den moderne verden er en af de vigtigste tendenser observeret i olieindustrien et fald i produktionen af let olie og olie med medium densitet. Reduktionen af påviste oliereserver på planeten tvinger olieselskaber til at arbejde med alternative kulbrinterkilder og søge efter dem. En af disse kilder er sammen med tung olie og naturligt bitumen olieskifer. Oliereserverne på planeten overstiger oliereserverne med en størrelsesorden. Deres hovedreserver er koncentreret i USA - omkring 450 billioner tons (24,7 billioner tons skiferolie). Der er betydelige reserver i Kina og Brasilien. Rusland besidder også enorme reserver, som indeholder omkring 7% af verdens reserver. I USA begyndte skiferolieproduktionen i slutningen af 1940'erne og begyndelsen af 1950'erne ved hjælp af minemetoden. For det meste var ekstraktionen eksperimentel og udført i en lille skala.

I dag i verden er der to hovedmetoder til at få det nødvendige råmateriale fra olieskifer. Den første af dem involverer ekstraktion af skifersten ved åben eller minemetode efterfulgt af behandling i specielle installationer-reaktorer, hvor skiferen er udsat for pyrolyse uden adgang til luft. I løbet af disse operationer opnås skifertjære fra klippen. Denne metode blev aktivt forsøgt at udvikle i Sovjetunionen. Lignende projekter er også kendt for udvinding af skifer ved Irati -feltet i Brasilien og i den kinesiske provins Fushun. Generelt er både i 40'erne i det 20. århundrede og nu metoden til skiferudvinding med deres efterfølgende behandling fortsat en temmelig dyr metode, og omkostningerne ved det endelige produkt forbliver høje. I 2005-priserne var prisen på en tønde sådan olie $ 75- $ 90 ved produktionen.

Billede
Billede

Den anden metode til udvinding af skiferolie involverer ekstraktion af den direkte fra reservoiret. Det er denne metode, der har udviklet sig i USA i løbet af de sidste par år og har gjort det muligt at tale om en "skiferrevolution" i olieproduktionen. Denne metode indebærer boring af vandrette brønde efterfulgt af flere hydrauliske brud. I dette tilfælde er det ofte nødvendigt at udføre kemisk eller termisk opvarmning af formationen. Det er også indlysende, at en sådan minedriftsmetode er meget mere kompliceret og derfor dyrere end den traditionelle minedriftsmetode, uanset de anvendte teknologier og fremskridt på det videnskabelige område. Indtil videre er omkostningerne ved skiferolie betydeligt højere end konventionel olie. Ifølge skøn fra de olieproducerende selskaber selv er dens produktion fortsat rentabel med minimumspriserne på verdensmarkedet over $ 50-60 pr. Tønde. Desuden har begge metoder visse betydelige ulemper.

For eksempel er den første metode med åbning eller minedrift af olieskifer og deres efterfølgende behandling væsentligt begrænset af behovet for at udnytte enorme mængder kuldioxid - CO2, som dannes i processen med at udvinde skifer tjære derfra. Endelig er problemet med at udnytte kuldioxid endnu ikke løst, og dets emissioner til jordens atmosfære er fyldt med alvorlige miljøproblemer. På samme tid, når skiferolie udvindes direkte fra reservoirer, opstår der et andet problem. Dette er en høj nedgangshastighed i strømningshastigheden for de brønde, der sættes i drift. I den indledende driftsfase er brøndene på grund af flere hydrauliske brud og vandret indsprøjtning kendetegnet ved meget høje produktionshastigheder. Efter ca. 400 dages arbejde falder mængden af de ekstraherede produkter imidlertid kraftigt (op til 80%). For at kompensere for et så kraftigt fald og på en eller anden måde udjævne produktionsprofilen, skal brønde i sådanne skiferfelter sættes i drift i etaper.

Billede
Billede

Samtidig har teknologier som horisontal boring og hydraulisk brud gjort det muligt for USA at øge olieproduktionen med mere end 60% siden 2010, hvilket bringer den til 9 millioner tønder om dagen. I øjeblikket er Bakken -feltet, der ligger i delstaterne i Nord- og South Dakota, et af de mest vellykkede eksempler på anvendelse af teknologi til produktion af skiferolie. Udviklingen af dette særlige skiferoliefelt har skabt en slags eufori på det nordamerikanske marked. For bare 5 år siden oversteg olieproduktionen på dette felt ikke 60 tusinde tønder om dagen, og nu er det allerede 500 tusind tønder. Da geologisk efterforskning blev udført her, steg feltets oliereserver fra 150 millioner til 11 milliarder tønder. Ud over dette oliefelt udføres skiferolieproduktion i USA ved Bone Springs i New Mexico, Eagle Ford i Texas og Three Forks i North Dakota.