Ne paslaptis, kad šiuolaikiniame pasaulyje pasaulio ekonomikos kraujas yra nafta, vadinamasis juodasis auksas. XX ir XXI amžiuje tai yra nafta, kuri žmonijai išlieka vienu svarbiausių mineralų planetoje. 2010 m. Nafta užėmė pirmaujančią vietą pasaulio degalų ir energijos balanse, sudarydama 33,6% visų suvartojamos energijos. Tuo pačiu metu nafta yra neatsinaujinantis išteklius, o kalbos, kad anksčiau ar vėliau jos atsargos pasibaigs, tęsiasi jau daugiau nei keliolika metų.
Mokslininkų teigimu, įrodytos naftos atsargos pasaulyje truks apie 40 metų, o neištirtos-dar 10–50 metų. Pavyzdžiui, Rusijoje nuo 2012 m. Sausio 1 d., Remiantis oficialiai paskelbta informacija (iki šiol informacija apie naftos ir dujų atsargas buvo įslaptinta), A / B / C1 kategorijų išgaunamų naftos atsargų apimtis buvo 17,8 mlrd. tonų, arba 129, 9 mlrd. barelių (pagal skaičiavimus, pagal kuriuos viena eksporto tona Uralo naftos yra 7,3 barelio). Remiantis esamomis gamybos apimtimis, šių ištirtų gamtos išteklių mūsų šaliai užteks 35 metams.
Tuo pačiu metu gryna forma aliejus praktiškai nenaudojamas. Pagrindinė vertė yra jo perdirbimo produktai. Nafta yra skysto kuro ir alyvų šaltinis, taip pat didžiulis kiekis šiuolaikinei pramonei svarbių produktų. Be kuro sustos ne tik pasaulio ekonomika, bet ir bet kuri armija. Automobiliai ir tankai neapsieis be degalų, lėktuvai į dangų nepakils. Tuo pat metu iš kai kurių šalių iš pradžių buvo atimtos juodojo aukso atsargos. Vokietija ir Japonija tapo ryškiu tokių šalių pavyzdžiu XX a., Kurios, turėdamos labai menką išteklių bazę, sukėlė Antrąjį pasaulinį karą, kurio kiekviena diena pareikalavo didžiulių degalų sąnaudų. Antrojo pasaulinio karo metu Vokietija didžiąja dalimi, kai kuriais metais iki 50 proc., Savo kuro poreikius patenkino gamindama skystą kurą iš anglies. Išeitis jai buvo sintetinio kuro ir alyvų naudojimas. Tas pats buvo padaryta praėjusį šimtmetį Pietų Afrikoje, kur „Sasol Limited“padėjo Pietų Afrikos ekonomikai sėkmingai veikti spaudžiant tarptautines sankcijas apartheido metais.
Sintetinis kuras
1920-aisiais vokiečių tyrinėtojai Francas Fischeris ir Hansas Tropschas, dirbę Kaizerio Vilhelmo institute, išrado procesą, vadinamą Fišerio-Tropso procesu. Pagrindinė jo svarba buvo sintetinių angliavandenilių gamyba, skirta naudoti kaip sintetinis kuras ir tepalinė alyva, pavyzdžiui, iš anglies. Nenuostabu, kad šis procesas buvo išrastas gana neturtingoje naftos, bet tuo pačiu ir anglies turtingoje Vokietijoje. Jis buvo plačiai naudojamas pramoniniam skysto sintetinio kuro gamybai. Vokietija ir Japonija karo metais plačiai naudojo šį alternatyvų kurą. Vokietijoje metinė sintetinio kuro gamyba 1944 m. Siekė maždaug 6,5 mln. Tonų, arba 124 000 barelių per dieną. Pasibaigus Antrajam pasauliniam karui, šioje srityje toliau dirbo sugauti vokiečių mokslininkai. Visų pirma JAV jie dalyvavo operacijoje „Paperclip“, dirbdami kasyklų biure.
Nuo 1930-ųjų vidurio Vokietijoje, JAV, SSRS ir kitose pramoninėse pasaulio šalyse pradėta plisti kondensuoto kuro dujinimo technologija chemijos-technologijos tikslais, visų pirma įvairių cheminių junginių, įskaitant dirbtines alyvas, sintezei. ir skystas kuras. 1935 m. Vokietijoje ir Anglijoje iš anglies, oro ir vandens buvo pagaminta 835 tūkst. Tonų ir 150 tūkst. Tonų sintetinio benzino. O 1936 metais Adolfas Hitleris asmeniškai Vokietijoje pradėjo naują valstybinę programą, numatančią sintetinio kuro ir alyvų gamybą.
Jau kitais metais Francas Fišeris kartu su Helmutu Pichleriu (Hansas Tropschas 1931 m. Išvyko iš Vokietijos į JAV, kur po ketverių metų mirė) sugebėjo sukurti vidutinio slėgio angliavandenilių sintezės metodą. Savo procese vokiečių mokslininkai naudojo katalizatorius, kurių pagrindą sudaro geležies junginiai, kurių slėgis yra apie 10 atmosferų ir aukšta temperatūra. Jų eksperimentai buvo labai svarbūs Vokietijoje dislokuojant didelio tonažo cheminę angliavandenilių gamybą. Įgyvendinus šį procesą, kaip pagrindiniai produktai buvo gauti parafinai ir benzinas, turintys didelį oktaninį skaičių. 1938 m. Rugpjūčio 13 d. Karinhalle - Reicho aviacijos ministro Hermanno Geringo medžioklės valdoje įvyko susitikimas, kuriame buvo priimta degalų gamybos plėtros programa, gavusi simbolį „Karinhalleplan“. Geringo gyvenamoji vieta ir kandidatas į programos vadovus nebuvo atsitiktinis, nes jo vadovaujama „Luftwaffe“suvartojo mažiausiai trečdalį Vokietijoje pagaminto kuro. Be kita ko, šis planas numatė reikšmingą sintetinių variklių degalų ir tepalinių alyvų gamybos plėtrą.
1939 m. Reiche komerciniu mastu buvo pradėtas Fischer-Tropsch procesas, susijęs su rudosiomis anglimis, kurių telkiniai buvo ypač turtingi vidurinėje šalies dalyje. 1941 m. Pradžioje visa sintetinio kuro gamyba nacistinėje Vokietijoje pasivijo naftos kuro gamybą, o vėliau ją viršijo. Be sintetinio kuro Reiche, iš generatorinių dujų buvo sintezuojamos riebalų rūgštys, parafinas ir dirbtiniai riebalai, įskaitant valgomuosius riebalus. Taigi iš vienos tonos įprasto kondensuoto kuro pagal Fischer-Tropsch metodą buvo galima gauti 0,67 tonos metanolio ir 0,71 tonos amoniako arba 1,14 tonos alkoholio ir aldehidų, įskaitant didesnio riebumo alkoholius (HFA), arba 0,26 tonos skystų angliavandenilių.
Pasibaigus Antrajam pasauliniam karui, praėjus daugiau nei pusei metų nuo 1944 m. buvo kontroliuojamas Hitlerio, ir iki 1945 m. gegužės mėnesio variklio kuro funkcija Vokietijos ekonomikoje ir kariuomenėje vykdė dirbtinį skystąjį kurą ir generatorines dujas. Galime sakyti, kad Hitlerio Vokietija buvo imperija, kuri buvo pastatyta iš kietų anglies turinčių žaliavų (visų pirma akmens anglių ir mažesniu mastu-iš įprastos medienos), vandens ir oro. Vokietijoje iš šių žaliavų buvo susintetinta 100% praturtintos azoto rūgšties, kuri buvo būtina visų karinių sprogmenų gamybai, 99% gumos ir metanolio bei 85% variklių degalų.
1940 -ųjų Vokietijos ekonomikos pagrindas buvo anglies dujinimo ir hidrinimo įrenginiai. Be kita ko, sintetinis aviacinis kuras, pagamintas pagal Fischer-Tropsch metodą, karo metais padengė 84,5% visų „Luftwaffe“poreikių. Antrojo pasaulinio karo metais nacistinėje Vokietijoje šis dyzelinio kuro sintezės metodas buvo naudojamas aštuoniose gamyklose, kurios per metus pagamino apie 600 tūkst. Be to, šį projektą visiškai finansavo valstybė. Vokiečiai pastatė panašias gamyklas okupuotose šalyse, ypač Lenkijoje (Aušvice), kuri ir toliau dirbo iki šeštojo dešimtmečio imtinai. Pasibaigus karui, visos šios Vokietijos gamyklos buvo uždarytos ir iš dalies kartu su technologijomis išvežtos iš šalies SSRS ir JAV kompensacijų sąskaita.
skalūnų aliejus
Antrasis kuro gamybos šaltinis, be anglių, yra skalūnų nafta, kurios tema pastaruosius kelerius metus nepalieka pasaulio spaudos puslapių. Šiuolaikiniame pasaulyje viena iš svarbiausių tendencijų, pastebėtų naftos pramonėje, yra lengvos ir vidutinio tankio alyvos gamybos mažėjimas. Sumažėję įrodyti naftos ištekliai planetoje verčia naftos bendroves dirbti su alternatyviais angliavandenilių šaltiniais ir jų ieškoti. Vienas iš šių šaltinių kartu su sunkia alyva ir natūraliu bitumu yra skalūnai. Naftos skalūnų atsargos planetoje viršija naftos atsargas pagal dydį. Pagrindinės jų atsargos sutelktos JAV - apie 450 trilijonų tonų (24,7 trilijono tonų skalūnų naftos). Kinijoje ir Brazilijoje yra didelių atsargų. Rusija taip pat turi didžiulius rezervus, kuriuose yra apie 7% pasaulio atsargų. Jungtinėse Valstijose skalūnų alyvos gamyba buvo pradėta 1940 -ųjų pabaigoje ir 1950 -ųjų pradžioje naudojant kasyklos metodą. Didžioji dalis gavybos buvo eksperimentinė ir buvo vykdoma menku mastu.
Šiandien pasaulyje yra du pagrindiniai būdai gauti reikiamą žaliavą iš skalūnų. Pirmasis iš jų apima skalūnų uolienų gavybą atviru arba kasykliniu metodu, o po to apdorojamas specialiuose įrenginiuose-reaktoriuose, kuriuose skalūnai yra pirolizuojami be oro. Atliekant šias operacijas, iš uolienų gaunama skalūnų deguto. Šis metodas buvo aktyviai bandomas plėtoti Sovietų Sąjungoje. Panašūs projektai taip pat žinomi dėl skalūnų gavybos Irako srityje Brazilijoje ir Kinijos Fušuno provincijoje. Apskritai, tiek XX amžiaus 40 -aisiais, tiek dabar skalūnų gavybos ir vėlesnio jų apdorojimo metodas išlieka gana brangus, o galutinio produkto kaina išlieka didelė. 2005 m. Kainomis tokios naftos barelio kaina buvo 75–90 USD.
Antrasis skalūnų aliejaus gavybos būdas apima jo išgavimą tiesiai iš rezervuaro. Būtent šis metodas per pastaruosius kelerius metus buvo sukurtas JAV ir leido kalbėti apie „skalūnų revoliuciją“naftos gavyboje. Šis metodas apima horizontalių gręžinių gręžimą, po kurio atliekamas daugkartinis hidraulinis plyšimas. Šiuo atveju dažnai reikia atlikti cheminį ar terminį formavimo kaitinimą. Taip pat akivaizdu, kad toks kasybos metodas yra daug sudėtingesnis ir todėl brangesnis nei tradicinis kasybos metodas, neatsižvelgiant į naudojamas technologijas ir pažangą mokslo srityje. Kol kas skalūnų alyvos kaina yra gerokai didesnė nei įprastos. Remiantis pačių naftos gavybos įmonių skaičiavimais, jos gamyba išlieka pelninga, kai minimalios naftos kainos pasaulio rinkoje viršija 50–60 USD už barelį. Be to, abu metodai turi tam tikrų reikšmingų trūkumų.
Pavyzdžiui, pirmąjį metodą, skirtą atvirai ar kasyklai išgauti skalūną ir vėliau jį perdirbti, labai riboja poreikis panaudoti didžiulį kiekį anglies dioksido - CO2, kuris susidaro išgaunant skalūnų dervą. Galiausiai, anglies dioksido panaudojimo problema dar nebuvo išspręsta, o jos išmetimas į žemės atmosferą kupinas rimtų aplinkos problemų. Tuo pačiu metu, kai skalūnų alyva išgaunama tiesiai iš rezervuarų, atsiranda dar viena problema. Tai yra didelis eksploatuojamų gręžinių srauto sumažėjimo greitis. Pradiniame eksploatavimo etape šuliniams dėl daugybės hidraulinių lūžių ir horizontalaus įpurškimo būdingi labai dideli gamybos rodikliai. Tačiau po maždaug 400 darbo dienų išgaunamų produktų tūris smarkiai sumažėja (iki 80%). Siekiant kompensuoti tokį staigų kritimą ir kaip nors išlyginti gamybos profilį, šuliniai tokiuose skalūnų laukuose turi būti pradėti eksploatuoti etapais.
Tuo pačiu metu tokios technologijos kaip horizontalus gręžimas ir hidraulinis skaldymas leido Jungtinėms Valstijoms nuo 2010 m. Padidinti naftos gavybą daugiau nei 60%, iki 9 milijonų barelių per dieną. Šiuo metu vienas sėkmingiausių skalūnų alyvos gamybos technologijų naudojimo pavyzdžių yra Bakkeno laukas, esantis Šiaurės ir Pietų Dakotos valstijose. Šio konkretaus skalūnų naftos telkinio plėtra sukėlė savotišką euforiją Šiaurės Amerikos rinkoje. Vos prieš 5 metus naftos gavyba šiame lauke neviršijo 60 tūkstančių barelių per dieną, o dabar jau 500 tūkst. Kadangi čia buvo atlikti geologiniai tyrimai, telkinio naftos atsargos padidėjo nuo 150 mln. Iki 11 mlrd. Barelių. Be šio naftos telkinio, skalūnų alyvos gamyba Jungtinėse Valstijose vykdoma „Bone Springs“Naujojoje Meksikoje, „Eagle Ford“Teksase ir „Three Forks“Šiaurės Dakotoje.
