ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Производство метанола и топлив на его основе из "Моторные топлива из альтернативных сырьевых ресурсов" В пористых и трещиноватых породах. Их отличительной особенностью является твердая, вязкая или вязкожидкостная консистенция, повышенная плотность и относительно небольшое содержание масел при высоком содержании смолистых веществ. В различных отложениях природные битумы присутствуют в пористых породах, представленных в основном песками, песчаниками и известняками. Битумосодержащие пески характеризуются слабой сцепляемостью зерен, в то время как в песчаниках и известняках они достаточно крепко сцементированы, что затрудняет отделение битума от минеральной фазы. В зависимости от типа скоплений и глубины их залегания битумосодержащие породы добываются открытым или подземным способами [102—109]. [c.101] По своей природе и свойствам к природным битумам тесно примыкают тяжелые (высоковязкие) нефти, которые при применении обычных скважинных методов добычи не могут быть извлечены из недр или извлекаются с предельно низкими коэффициентами нефтеотдачи. Тяжелые (высоковязкие) нефти рассматриваются как переходное звено между нефтями и битумами. [c.102] Единый стандарт на классификацию тяжелых природных углеводородов не выработан, но на практике в качестве основных классификационных параметров, по которым разграничиваются обычные, тяжелые нефти и природные битумы, используют, как правило, плотность, вязкость и содержание масел (табл. 3.10) [103]. [c.102] Природные битумы и тяжелые нефти отличаются от обычных нефтей не только повышенными плотностью и вязкостью, но и высоким содержанием серы и металлов и повышенной коксуемостью (табл. 3.11). Извлеченный из породы битум при 20 °С представляет собой полутвердую массу, а при 150 °С он превращается в густую жидкость, которая становится текучей при дальнейшем нагревании. Такие свойства битумов затрудняют их перекачку по трубопроводам и требуют предварительного облагораживания на месте добычи. Получаемая при этом, так называемая, синтетическая нефть может поставляться для дальнейшей переработки на действующие или специально создаваемые нефтеперерабатывающие предприятия. Затраты на облагораживание составляют около 50% стоимости синтетической нефти. Около 30% энергии, содержащейся в добываемом битуме, расходуется на его отделение от породы и облагораживание. [c.102] На комплексе Syn rude технологическая схема переработки битума в целом аналогична схеме предприятия Sun or . Отличие заключается в том, что вместо замедленного коксования здесь используется коксование в псевдоожиженном слое с последующей газификацией кокса по технологии процесса Флексикокинг . При этом выход синтетической нефти на исходный битум достигает 85% (масс.) при выходе балансового кокса 10% (масс.). Преимуществом Флексикокинга , помимо более высокого выхода жидких продуктов, является возможность превращения кокса в газ с теплотой сгорания 3,7—4,8 МДж/м . [c.103] После удаления сероводорода газ можно использовать в качест-ге энергетического топлива, не загрязняющего окружающую среду. Вместе с тем самому процессу присущ повышенный выброс диоксида серы, достигающий 3,2 кг/м перерабатываемого битума. [c.104] В целях повышения выхода и улучшения состава синтетической нефти, а также снижения выбросов SO2 предлагается включить в состав комплекса Syn rude процесс гидрокрекинга части выделенного из породы битума. Получаемый экстрак-,цией битум содержит около 1,5% (масс.) твердых частиц и 300 мг/кг металлов и его нельзя использовать в качестве сырья гидрокрекинга, проводимого на стационарном катализаторе. Поэтому предлагается процесс осуществлять в реакторе с псевдоожиженным слоем катализатора, в котором возможны непрерывные отвод и подача последнего. В качестве наиболее оптимального варианта рекомендуется гидрокрекинг с относительно низкой степенью конверсии битума (55—65%). При этом остаток гидрокрекинга должен направляться на существующую установку Флексикокинг в смеси с битумом, что обеспечивает существенное снижение суммарных выбросов диоксида серы и понижает содержание серы в коксе [ПО]. [c.104] Возможным вариантом получения синтетической нефти может быть гидрокрекинг битума без комбинирования с коксованием или другими процессами. При этом отпадает необходимость в гидроочистке дистиллятов, образующих синтетическую нефть, но расход водорода на процесс высок. Например, гидрокрекинг природного битума Татарии проводился на лабораторной установке при 450 °С и 3 МПа в присутствии алюмоко-бальтмолибденового катализатора, рециркулята и разбавителя. Содержание фракций, выкипающих до 350 °С, в продукте процесса составило 78% (масс.) против их потенциала в исходном сырье не более 26,7% (масс.) содержание серы снизилось с 4,0 до 0,38% (масс.), расход водорода составил 2,4% (масс.) на исходное сырье [111]. [c.105] Технико-экономические расчеты по основным процессам получения синтетической нефти из природных битумов Атабаски показали, что капитальные вложения для их сооружения примерно одинаковы. Но применение только гидрокрекинга требует более высокого расхода водорода и привлечения значительных ресурсов природного газа или другого углеводородного сырья для его получения (табл. 3.12) [113]. При действующих в настоящее время внутрисоюзных ценах на нефть себестоимость 1 т товарной продукции из природных битумов, получаемой коксованием в псевдоожиженном слое или гидрокрекингом, будет превышать себестоимость такой же продукции из обычной нефти соответственно на 17,5 и 19,8 руб. [109]. [c.105] Переработка битума, тыс. т в год Капитальные вложения, млн. долл. [c.106] Фракции синтетической нефти, полученной из битума месторождения Атабаска, характеризуются следующими свойствами [114]. В прямогонной бензиновой фракции (н.к. — 190 С) содержание углеводородов различных групп составляет, % (об.) парафиновых — 55, нафтеновых — 35 и ароматических—10. Для повышения октанового числа эта фракция должна подвергаться каталитическому риформированию. [c.106] Особенностью керосиновой фракции (150—250 °С) является высокое содержание ароматических соединений, достигающее 35% (об.). Эта фракция имеет высокую плотность, пониженное содержание водорода, низкую высоту некоптящего пламени (16 мм) и низкую температуру застывания (—60 °С). Качество ее можно улучшить за счет дополнительного гидрирования или смешения с легкими продуктами гидрокрекинга, что позволяет использовать эту фракцию в качестве компонента реактивного топлива. [c.106] Дизельная фракция (160—330°С) имеет низкое цетановое число (около 34) и малое содержание серы [0,02% (масс.)]. Она характеризуется также низкой температурой потери текучести (—50 °С) и высокой стабильностью. Цетановое число фракции может быть повышено за счет удаления ароматических углеводородов, но необходимые для этого процессы требуют применения очень жестких условий гидрогенизации. [c.106] При относительно невысокой доле синтетической нефти в составе общих ресурсов нефтяного сырья (до 30%) целесообразна ее переработка на действующих нефтеперерабатывающих заводах в смеси с обычными нефтями. В этом случае фактором, ограничивающим возможную долю синтетической нефти в сырье, будет наличие на этих заводах мощностей водородных установок. [c.107] Одним из вариантов использования синтетических битумных нефтей может стать переработка их на специализированных предприятиях, где наряду с моторными топливами организуется производство ряда нефтехимических продуктов. В г. Эдмонтоне (Канада) в 1983 г. введено в действие первое такое предприятие мощностью 2,5 млн. т в год синтетической нефти. Помимо установки атмосферной перегонки в его состав входят процессы гидрокрекинга атмосферного газойля, гидроочистки и риформинга бензиновых фракций, экстракции и деалкилирования ароматических углеводородов, газофракционирования и производства водорода. Основная продукция, выпускаемая этим заводом,— бензин, дизельное и реактивное топлива и бензол. Капитальные затраты на его сооружение составили 820 млн, долл. (в ценах 1982 г.) [115]. [c.107] Переработка горючих сланцев в жидкие продукты имеет давнюю историю. Первый патент на способ извлечения из сланцев дегтя, смолы и масла был выдан в Англии М. Илу еще Е 1694 г. В 1850 г. ирландцем Д. Янгом был предложен процесс сухой перегонки сланца, который до настоящего времени остается основным методом промышленной переработки [118]. Б разные периоды сланцы использовали и как энергетическое топливо и как источник получения жидких продуктов во многих странах, но к середине текущего столетия сланцевая промышленность как самостоятельная отрасль сохранилась только в СССР и КНР. [c.108] Процессы переработки сланцев разделяются на наземные (поверхностные) и подземные (в пласте) [118]. При подземной перегонке (метод Горного Бюро США) непосредственно в пласте с помощью взрыва, гидравлического удара или выщелачивания создаются проницаемые зоны между пробуренными по определенной сетке скважинами. Затем в одной или нескольких скважинах сланцы поджигают. В эти же скважины закачивается воздух, который поддерживает горение и транспортирует горячие газы, образующиеся при горении, через толщу сланца. Получающаяся в пласте сланцевая смола извлекается на поверхность через другие скважины. [c.108] В процессе O idental (США) 15—25% сланца извлекается из пласта на поверхность обычным шахтным способом, а оставшаяся горная масса разрушается с помощью взрыва. В результате создается подземная камера-реторта, заполненная раздробленным сланцем. Он поджигается сверху, и в зону горения подается воздух. Образующаяся смола конденсируется на нижних холодных слоях сланца, стекает на дно камеры и откачивается оттуда через специально пробуренные скважины. [c.108] При наземной переработке вначале сланцы извлекают на поверхность открытой или шахтной добычей. Открытая добыча позволяет более полно извлечь запасы, чем шахтная, но последняя наносит меньший урон окружающей среде. Извлеченный на поверхность сланец подвергается термической перегонке в специальных аппаратах-ретортах. Перегонка ведется обычно при атмосферном давлении, так как при повышении давления снижается выход смолы за счет роста выхода газа. Температура процесса поддерживается в пределах 450—550 °С и должна быть ниже температуры разложения карбонатных материалов, присутствующих в сланцах. [c.109] Вернуться к основной статье