全世界页岩油价格_世界页岩油分布
1.油页岩油是什么?
2.页岩油成本大概多少
3.页岩油崛起,石油格局被打破,美国变成世界最大石油生产国
4.美国搞页岩油是政治宣传么
5.世界油页岩产业发展趋势及存在问题
6.我想知道油页岩的发展前景如何。
油页岩油是什么?
一、油页岩油的基本特征
(一)油页岩油的定义
油页岩油,顾名思义,就是从油页岩中提炼出来的油,因此,了解油页岩油,首先需要了解油页岩。油页岩属于非常规油气,它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源,油页岩储量仅次于煤炭,其热解可得到油页岩油和煤气,因丰富和开发利用的可行性高而被列为21世纪重要的接替能源。
油页岩,又称油母页岩,是一种固体可燃有机质沉积岩。含油率和发热量是评价油页岩工业用途的重要工业指标,因此,一般将灰分产率超过40%,含油率大于3.5%,发热量不少于4.18kJ/g的沉积岩称为油页岩(郑伟,19;刘招君,2006)。从油页岩中提炼出来的油呈黑褐色,略带绿色荧光,成分与石油相似,常称为人造石油,类似原油,经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。除了提炼油页岩油,油页岩也可以作为燃料用来发电、取暖和运输。炼油和发电后剩下的废渣生产建筑材料、水泥和化肥或进行化工产品的提炼、金属提取等。
广义上页岩油的概念涵盖了由油页岩炼制得到的油页岩油,因此,为了区别广义上的页岩油概念,将油页岩油定义为从油页岩干馏提炼出来的油,即对开出的油页岩或原位地下油页岩进行加工处理(如低温干馏)所获得的原油(伊然,2015)。由于现在油页岩油概念的特殊性,对油页岩油的评价主要集中在油页岩矿上。
(二)油页岩的性质
1.颜色
油页岩的颜色与其中有机和无机物质组成有关。美国绿河盆地油页岩呈灰绿色,吉林桦甸油页岩呈褐色,准噶尔盆地南缘油页岩(博格达山前油页岩带)呈灰褐色—深灰色。通常油页岩颜色越浅,含油率越高。
2.密度
油页岩的密度主要取决于其中无机矿物质的含量和密度。一般情况下,油页岩密度越大,含油率越低。
3.硬度与强度
油页岩的硬度与强度与所含矿物质的性质和形成年代有关。时代老的油页岩硬度较大。强度和硬度对干馏过程也有影响。
4.灰熔点
油页岩的灰熔点也称熔融性,是油页岩受热时由固态向液态逐渐转化的特性,与油页岩的成分及加工过程有关。在工业上多用软化温度作为熔融性指标,称为灰熔点。低灰熔点的油页岩在热加工时在炉内易结渣,影响生产的进行。我国油页岩灰分中氧化钙较少,因此灰熔点一般较高,软化温度多在1200~1450℃以上。
二、油页岩、利用及发展趋势
全球油页岩比较丰富,世界油页岩油的已知可储量折算成原油的总量要超过世界石油的总可储量。油页岩已有200多年的开发历史,从1839年法国Autun油页岩矿床开开始,到20世纪30年代,世界油页岩油年产量达到了5×106t;20世纪40年代由于第二次世界大战的影响,油页岩油年产量明显下降。1945-1980年,油页岩利用率有快速增长的趋势。但自1980年以后,由于石油的大量发现和开发,世界性大规模开廉价石油,直接影响了油页岩开发利用的进程。但在80年代后期,世界能源消费量猛增,油页岩工业也再次兴起。随着国际油价的波动以及全球能源需求的不断增长,以及石油的世界性大量消耗,开发石油及替代品是各国能源开发研究的主要课题,因此人造石油——油页岩油的地位越来越显得重要,重新引起世界各国的重视。
(一)油页岩分布
全球油页岩十分丰富,据不完全统计其蕴藏量约有10×1012t,比煤炭量多40%,且分布非常广泛。根据2006年对世界范围内33个国家和地区的油页岩综合统计结果(图2-3),折算成油页岩油,总储量超过4000×108t,远远超过了世界石油储量1500×108t、总量3000×108t的数据。世界油页岩油储量超过10×108t的国家有美国、俄罗斯、刚果(金)、巴西、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚和中国等。美国的油页岩储量为3035.66×108t,约占世界总储量的66%。美国大约75%的油页岩集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。
中国的油页岩也较丰富,其中最负盛名的为抚顺矿区,与煤共生,探明油页岩储量36×108t,平均产油率约5.5%;茂名油页岩矿,可储量40×108t,平均产油率6.0%。据国土部新一轮油气评价(2005)结果,我国油页岩主要分布在22个省和自治区、47个盆地,共有80个含矿区。全国油页岩为7199.37×108t,油页岩油为476.44×108t,油页岩油可回收为119.79×108t(表2-4)。
图2-3 世界主要国家油页岩油估量份额(据刘招君,2009)
表2-4 全国油页岩/油页岩油评价结果(据刘招君,2009) 单位:104t
我国油页岩主要分布在东部区和中部区,东部区(主要包括松辽盆地和渤海湾盆地)为3442.48×108t,中部区(主要包括鄂尔多斯盆地和四川盆地)为1609.64×108t,青藏区(主要是羌塘盆地)为1203.20×108t,西部区(主要包括柴达木盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地)为749.43×108t,南方区(前面四区以外的中国南方大部分地区)为194.61×108t,这5个地区分别占我国油页岩的48%、22%、17%、10%和3%。其中含油率为5%~10%的油页岩油量为182×108t,含油率大于10%的页岩油量为140×108t,远比国内已经发现的天然石油储量要多。与美国的油页岩地质特征相比,我国油页岩埋藏较深,油页岩平均厚度约为20~30m,多夹有砂岩、泥岩等,且相当一部分为含油率小于5%的贫矿,含油率大于10%的富矿较少,主要是5%~10%含油率的油页岩。
按盆地划分,我国油页岩主要分布在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、抚顺盆地、茂名盆地、民和盆地、敦密盆地等,其中以松辽盆地油页岩量最大,达3000多亿吨;按成矿年代划分,我国油页岩分布年代广,包括了石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪和新近纪;按成矿环境划分,主要油页岩成矿环境包括湖相、湖沼相、海陆交互相、浅湖相、半深湖—深湖相、浅海—潟湖相。
(二)油页岩的开发利用
1.油页岩的开方式
由于油页岩中的有机质呈固态,不能像石油一样在岩石孔隙中流动。油页岩的开分为露天开和地下开,与煤的开非常类似。当地下油页岩层倾角较缓,埋藏较浅,通常小于500m,且油页岩层厚度达几十米时,则可以用露天开方法,即剥离覆盖于油页岩层上面的岩土,使油页岩敞露于地表进行开。露天开除了考虑油页岩的地下埋深外,还须考虑剥比,即覆盖于油页岩层上应剥离的岩土量与油页岩出量之比,这是油页岩露天开经济性的重要因素。如果油页岩层较薄,而覆盖于其上的岩土又较厚,即剥离比很大,那么即使油页岩层埋藏较浅,也会使得开费用很高,从而增加油页岩的利用成本。当油页岩层埋深大于500m时,通常用地下开方法,地下开的方法主要有壁式开和房柱式开。
2.油页岩的利用途径
油页岩的沉积环境范围很广,因此具有多种有机质和矿物质。油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有三种主要用途:干馏制取油页岩油及相关产品;作为燃料用来发电、取暖和运输;生产建筑材料、水泥和化肥。
1)干馏制取油页岩油及相关产品
油页岩经过加热和裂解可产生类似于天然石油的油页岩油,常称为人造石油。一般来说,1t页岩可提炼出38~378L(相当于0.3~3.2bbl)油页岩油。油页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。
当前世界上油页岩干馏生产油页岩油的国家只有中国、爱沙尼亚和巴西。2000年世界油页岩油油产量为50×104t,到2011年世界油页岩油产量已达到146×104t(表2-5)。近年来,由于油价下跌,在一定程度上影响了油页岩油产量,但2015年全球油页岩干馏炼油量达到151×104t,其中中国83×104t,爱沙尼亚50×104t,巴西18×104t(马跃等,2016)。
表2-5 2011年世界页岩油产量(据李术元等,2012)
2)作为燃料用来发电、取暖和运输
首先是用来发电,利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。另外,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。
爱沙尼亚拥有世界上装机容量最大的油页岩发电厂,是利用油页岩发电方面最好的国家,该国94%的电力依托于油页岩发电。中国目前有3座小型油页岩电站,分别为吉林桦甸热电厂,能力15MW;吉林汪清页岩油厂热电站,能力9MW;广东遂溪热电厂,能力6MW(表2-6)。
表2-6 2011年世界油页岩发电厂(据李术元等,2012)
3)生产建筑材料、水泥和化肥
油页岩渣是油页岩在干馏提炼页岩油时产生的废渣,累积堆积占用大量的土地。与此同时,因为油页岩渣中含有大量的重金属元素,雨水淋溶以及扩散后会破坏农业生产,严重污染周围的水源、生物及土地,使土地毒化、酸化,破坏土壤生产能力,从而危害居民的健康。油页岩渣的应用主要是制备陶粒支撑剂、覆膜支撑剂、轻质砖和水泥等建筑材料,以及吸附剂和泡沫玻璃等(周红霞等,2013)。
(三)油页岩油开发面临的问题
虽然油页岩丰富,对于缓解能源危机具有十分重要的意义,但油页岩油的勘探开发仍存在一系列的问题,包括评价、开技术、后期环境破坏等,这一系列的问题都严重制约了油页岩油的开。
方面,油页岩丰富但探明程度低。以吉林省为例,该省的油页岩丰富,总量达2800×108t以上,但查明仅占总量的四分之一,且除桦甸、汪清外,全省99%以上的油页岩还没有进行可行性研究和经济评价,严重制约了的大规模开发和利用。此外,该省油页岩的开发利用率低。目前,全省仅桦甸、汪清两地油页岩正在开发利用,且集中于中、小富矿,富弃贫浪费问题严重。
环境方面,首先对生态及水质破坏严重。数据表明,开1m3油页岩,一般需抽出25m3的地下水,矿水排放导致地表水和地下水中硫酸盐含量大量增加,长期开将破坏生态平衡和水位水质的稳定。二是灰渣污染问题突出。油页岩干馏或直接燃烧后产生大量灰渣,1t原矿干馏后约产生0.7~0.9t半焦,燃烧发电后约产生0.6~0.7t灰渣,需占用大量土地露天堆放,形成粉尘,造成水体等二次污染。三是生产环节产生粉尘、废气、废水、废物等污染环境。主要是破碎筛分工序产生粉尘,干燥单元、加热炉、干馏炉及储存运输过程中产生SO2、NO2、H2S等烟气,干馏、脱硫工艺生成废水,干馏、燃烧等过程产生半焦、页岩灰、炉渣等。四是空区沉陷隐患较大。目前,油页岩开方式为传统的井工开,形成的空区在岩移作用下将使地表产生不同程度的沉陷,对周边居民生产生活、城市建设及用地规划产生较大影响。
(四)油页岩油的发展趋势
2007年世界油页岩年会作出测算,当石油达到每桶25美元时,油页岩地下冷却干馏就可盈利;当油价达到每桶35美元时,将油页岩出加温干馏也可达到盈利点。2012年国际油价在80~110美元/bbl之间波动,虽较2011年有所回落,但油页岩油的价格不断攀升。油页岩油的市场价格从2005年的平均2600元/t上升到2012年的5500元/t。但近年来随着国际原油价格的降低,世界页岩油产量预计将会减少。
对油页岩的利用是综合性的,其经济效益也要综合考虑。以生产页岩水泥为例:1×104t的页岩油厂,可以生产25×104t的水泥,投资25×104t的水泥厂为2000万元,页岩水泥的利润为50~100元/t,纯利润达到每年1250万~2500万元。可见如果投资页岩水泥厂,投资成本当年基本就可收回。如果对油页岩废料加以合理充分利用,其利润甚至不低于从中提炼油页岩油。油页岩油和页岩水泥的综合利润,折合成国际市场的综合油价为10~15美元/bbl,即原油价格在10~15美元/bbl为此项目盈亏平衡区间。当然,提取油页岩油后的副产品还有许多其他用途,牵涉到具体开发利用时,经济效益的计算要统筹考虑。
国家在宏观政策上大力支持油页岩的开发和综合利用,中国在“十一五”发展规划中,就已明确提出将大力开展油页岩的勘探开发,增加科技投入,降低开成本,增加中国油气的保障程度。2011年国家发改委发布的国家产业结构调整指导目录中将油页岩、油砂、页岩气、天然气水合物等非常规勘探开发列为鼓励类产业。因此,应当抓住有利时机,对油页岩进行合理开发。在充分利用油页岩的同时,更要重视环境和经济的可持续发展。根据实际情况,可考虑在以下七个方面对油页岩进行综合利用:(1)引进先进的油页岩干馏工艺生产油页岩油;(2)以炼油焦和筛选后的油页岩为燃料,建设配套燃油页岩循环流化床机组的发电厂;(3)利用油页岩灰渣生产油页岩烧结砖和油页岩水泥等建筑材料;(4)利用油页岩燃烧供暖,为矿区和当地百姓解决冬季取暖问题;(5)借鉴抚顺矿业集团的经验和引进其工艺技术及设备,利用页岩油生产喷雾炭黑;(6)为农业发展生产所需的复合肥;(7)对酚、氨及吡啶等副产品予以综合利用。总之,在最大限度地实现其价值并且考虑环境因素的情况下,油页岩开发利用前景将十分光明,尤其是对于中国这种能源高度依赖国际市场的国家,油页岩市场会更加宽广。国际能源机构预言,2020年以后,非传统来源的石油供应量会有很大的增加,约占世界石油需求总量的8%,这部分增量很可能由部分油页岩油来满足。
页岩油成本大概多少
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页岩油崛起,石油格局被打破,美国变成世界最大石油生产国
如果问世界上哪个国家石油储量第一,经常看新闻的朋友就是知道是委内瑞拉,的确,全世界已探明石油储量17339亿桶 ,委内瑞拉就占了3038亿桶,没有任何质疑。可是,因为某种因素,委内瑞拉被美国经济制裁,现在已经沦落到自己都得进口石油了。那么,你可知道现在哪个国家产油量世界第一吗?很多人会认为是沙特阿拉伯,因为它的探明储量26亿桶,世界第二,中东土豪富得流油,不是白说的,或者是俄罗斯,甚至伊拉克? 那就大错特错了,现在世界第一的产油国是美国。
据美国能源信息署(EIA)统计报告, 2020年美国的石油日均产量约1130万桶,名列世界第一,第二的是俄罗斯,日均产量1027万桶,第三的沙特日均产量920万桶, 俄罗斯和沙特是受2019年12月欧佩克和非欧佩克产油国部长级监督委员会会议协议要求降低产量,而美国这是受疫情影响情况下有所下降。2019年,美国石油日均产量1220万桶世界第一,第二的俄罗斯则是日均产量1125万桶,第三的沙特日均产量则是981万桶,就在2019年,美国一改从原油及其制品净进口国,变成了净出口国。
在出口方面,2020年美国日均出口310万桶,名列世界第四,第一是沙特,日均出口660万桶,俄罗斯第二,日均出口470万桶,伊拉克第三,日均出口340万桶。实际上在2018年,美国日均产量1090万桶,已经是世界最大的石油生产国,日均出口量达到了200万桶,可是美国是世界第一大石油消费国,与进口量比较,其还是石油净进口国,直到了2019年日均出口298万桶,才是净出口国。一方面是新能源 汽车 普及加快步伐,特斯拉等一干新能源 汽车 销量猛增,光是2019年就销售上牌了158925万辆,最主要的就是其页岩油的产量稳步增长。
随着 汽车 出现到推广普及,轮船动力方式改变,飞机出现,各种机械设备都开始使用热效率更高,更方便的石油产品,美国在20世纪20-40年代是世界重要的石油出口国,洛克菲勒家族就是那时候崛起的,位于太平洋西岸的美国第二大城市洛杉矶是一座因石油开发而繁荣起来的城市。由于当时 汽车 和化工业整体需求量少,美国是重要石油出口国。 珍珠港爆发前,美国就停止出口石油到日本,迫使其铤而走险偷袭珍珠港,攻取东南亚,大洋洲,很大一个原因就是夺取战略物资石油和橡胶。
随着上世纪四十年代,美国西部石油产量逐渐下降,工业逐渐发展, 汽车 拥有量不断增加,石油及其制品消费跨越式增加,美国逐渐成为了世界上最主要的原油进口国,最多的时候日均进口量达到1200万桶。 其进口绝大部分依赖油层浅,产油成本低的中东,为了保障其能源安全,美国在中东建立大量军事基地,一直以来时刻保持在中东的战略存在。
据美国能源部门统计,美国已探明石油储量689亿桶,名列世界第九,其中页岩油储量463亿桶。其有四大页岩区,分别是德克萨斯州和新墨西哥州的二叠纪盆地和鹰滩页岩(EagleFord),北达科他州的巴肯页岩(BakkenShale),以及西弗吉尼亚州和宾夕法尼亚州马塞勒斯页岩(MarcellusShale)。但是页岩油储存很深,开难度大,之前的技术开成本很高,比起中东只有几美元,十几美元,甚至二三十美元每桶的开成本不划算,除了开部分本土和墨西哥湾的原油外,大量进口是最好的选择。
到了2014年国际油价超过100美元每桶,页岩油开技术也取得了进步,总体盈亏成本还是在50美元/桶左右,但是对于高油价,页岩油开技术成本高的劣势已经被抵消,大量页岩开技术在美国应用。比如水力压裂法,美国95%的页岩油井都是通过水力压裂法进行开的。这时候欧佩克和非欧佩克国家联盟就不干了,害怕失去石油领导控制地位,在加上2014年乌克兰战争打响,美欧制裁俄罗斯油气,而俄罗斯主要财政收入就是油气,不同意沙特减产,而且增加产量, 以沙特为首的欧佩克和非欧佩克国家大量增产,三个月油价暴跌一半,之后甚至降到了40美元以下,甚至低于30美元。要知道美国页岩油开成本是每桶50美元左右。大量的美国页岩油企业破产,关闭油设施,解雇工人。
俗话说得好,杀敌一万,自己也得损伤三千吧?沙特这些主要产油国,石油是主要财政收入,石油价格暴跌,其他方面还要开支吧?其经济也受到重创,沙特的外汇储备大量减少,2013年末时候是7252亿美元,石油价格战开始后,逐渐下降到2020年只有4450亿美元, 要知道沙特货币里亚尔汇率对标美元是需要至少3000亿美元外汇储备的。俄罗斯,伊朗,委内瑞拉这些被制裁的国家经济则更加困难。
随着石油价格战深入,人们惊奇发现美国更先进的页岩油开技术出现了,比如稠油开技术,盈亏成本只有每桶16美元,就是说即使油价在30美元每桶, 美国页岩油油企还能盈利,大量的油井又出现在了页岩油产区,美国的石油产量逐渐增加到日产1000万桶以上,直到2019年最高峰时候甚至达到了日产1200万桶以上。可以说世界第一石油消费大国—美国可以完全不依赖进口,不要看欧佩克眼色了。
这时候老牌的石油出口国坐不住了,价格战已经没有意义,除了给俄罗斯增加压力,不能再打垮美国页岩油企业。到2019年12月,欧佩克和非欧佩克联盟大会召开,各方都决定减产,保护油价,油价又开始涨了。 美国的页岩油生产企业铺设更多管道通向海岸,海岸也增加了很多可以接纳巨型油轮的受油港口,它们可以清掉债务,坐着收钱了。虽然2020对油价又产生新的影响,随着疫苗接种普及,世界经济恢复,丝毫不能动摇美国世界石油生产头把交椅的地位,相反还大量出口。 去年美国就是我国十大石油进口国之一,比2019年增加了211%,达到16万吨。
从美国页岩油开发,我们再次领略到了“科学技术就是第一生产力”这句至理名言深刻含义。 但是我们是人口大国,虽然石油产量2020世界前六,但是进口却是世界第一,新能源是我国能源发展的必由之路,希望各企业,科研院所通力合作,在能源 科技 方面早日取得更大突破。
美国搞页岩油是政治宣传么
不算是政治宣传。
页岩油是指以页岩为主的页岩层系中所含的石油。其中包括泥页岩孔隙和裂缝中的石油,也包括泥页岩层系中的致密碳酸岩或碎屑岩邻层和夹层中的石油。通常有效的开发方式为水平井和分段压裂技术。在固体矿产领域页岩油是一种人造石油,是由页岩干馏时有机质受热分解生成的一种褐色、有特殊刺激气味的粘稠状液体产物。
透过裂解化学变化,可将油页岩中的油母质转换为合成原油。加热油页岩至特定温度能将分离蒸气,即借由蒸馏产生类似石油的页岩油——一种非传统用油——以及易燃的油页岩气(“页岩气”亦可指页岩内含的天然气体)。类似天然石油,富含烷烃和芳烃,但含有较多的烯烃组分,并且还含有含氧、氮、硫等的非烃类组分。页岩油的性质,因各地油页岩组成和热加工条件的差异而有所不同。中国抚顺、茂名、美国格林河(一译绿河)所产的页岩油的氢碳原子比较高,适宜于加工制取轻质油品;但由于其含氮量较高,加工炼制时必须加以脱除,否则会影响油品质量。爱沙尼亚所产的页岩油中酚类等含氧化合物很多,适宜于加工制取化学品。抚顺、茂名页岩油经过适当的加工精制,可以制得合格的汽油、煤油、柴油、燃料油等油品,还可获得石蜡、酚类、吡啶类、环烷酸和石油焦等化工副产品。页岩油加工的方法与天然石油的炼制过程基本相同,包括精馏、热裂化、石油焦化、加氢精制等过程。
从页岩油制取轻质油品,是目前人造石油制取合格液体燃料的方法中成本最低的一种。
世界油页岩产业发展趋势及存在问题
(一)世界油页岩干馏技术发展趋势
20世纪干馏理论研究、科学试验的成果和工业化生产取得的经验促使地面干馏技术不断完善,形成了一批先进的干馏技术方法,如ATP工艺;也形成了地下原位干馏技术,如ICP原地转化干馏技术。这些新进展将引导和推动21世纪油页岩干馏技术不断进步和发展。
从油页岩干馏技术发展过程看,试验已证实地下原位干馏技术可行且具有很好的发展前景。尽管地下原位干馏如ICP尚未在商业规模上加以验证,但它具有地面干馏技术无法相比的优点。因此,地下原位干馏技术将是未来发展趋势,但地面干馏工艺仍是近期干馏技术应用主体。
成本、技术、环保是发展油页岩产业的关键。技术革命可以突破成本、环境的瓶颈。目前及今后世界油页岩产业发展方向主要围绕三个方面:一是利用新技术提高页岩炼油的油收率,并以规模化生产来降低单位成本;二是提高油页岩的综合利用率,通过整条生产链将其“吃干榨尽”,从而摊薄成本;三是发展地下原位干馏技术。
油页岩干馏技术发展趋势主要体现以下几个方面:
1.简化工艺
地下原位干馏工艺简单且有效,适应性强,将是今后技术发展的主要方向,如ICP原地转化干馏技术,在某些方面与常规石油钻井油过程类似,过程简单,无需矿、处理尾矿,有助于大规模干馏、降低成本和提高生产效率。
2.降低成本
实现成本最佳效益,是未来干馏技术重要发展方向。如地面干馏一方面通过改进工艺、提高单炉处理能力,扩大生产规模,降低生产成本;另一方面通过油页岩综合优化利用的方法,将干馏炉制取页岩油和燃气所生成的油页岩半焦废弃物经破碎与油页岩炼油过程中废弃的颗粒细渣进行混合构成混合物料,供给循环流化床锅炉燃烧,燃烧产生的热量转化为蒸汽,一部分作为外供取暖,一部分驱动汽轮机带动发电机发电。混合物料经循环流化床燃烧后产生的灰渣,进一步用来生产水泥、陶粒和建筑砌块,提高附加值,增强市场竞争能力。
3.保护环境
对环境友好、实现零排放,也是油页岩干馏技术发展的一个重要趋势。研发出有利于环保的技术方法和控制手段,避免或减轻对环境的影响。重视监测空气、地表水、地下水、土壤及生物质量,回收和利用有毒物质、废物和废水,进行土地复垦等方面工作。
4.技术综合
各种技术渗透、综合、集成和应用新技术是当今干馏技术发展的主要方向之一。如信息技术大量应用在工艺监测和控制,工艺过程模拟和建模研究上,这些经验技术可以降低工艺各个环节成本,准确地推断和描述干馏产物组成、性质、工艺参数,优化工艺流程,提高生产效率。
(二)世界页岩油产能预测
世界有关能源机构和专家对世界油页岩产业发展的预测有很大的不同,但一致认为今后会有较快发展。
1.美国科罗拉多矿业学院油页岩工艺研究中心的预测
美国科罗拉多矿业学院油页岩工艺研究中心主任Dr.Jeremy Boak在2009年6月爱沙尼亚塔林国际油页岩会议上做了一个报告(Boak,2009)。报告认为,除了当前正在进行页岩油生产的国家爱沙尼亚、中国和巴西将增产以外,潜在的有较大、且今后可能生产页岩油的国家有美国、摩洛哥、约旦、澳大利亚和俄罗斯等。他还提出了世界范围内大规模发展油页岩产业的设想(图1-3),认为当前世界页岩油生产约1.5~2万桶/d(75~100×104t/a),今后如果以每年增产15%~20%计,则在10年后,至2020年世界页岩油产量约可达12万桶/d(600×104t/a);在25年以后,至2035年,世界页岩油的产量约可达100万桶/d(5000×104t/a)。该设想是基于目前的发展状况推测,很保守。
不过,美国科罗拉多矿业学院的专家也向美国提出了一项十分乐观的建议,即建议美国减少石油战略储备量,从而将节省下来的1000亿美元用于建立页岩油产业,可以年产2×108t页岩油(Sewalk等,2008)。
2.美国能源部的预测
美国能源部则对美国未来的油页岩产业做出了大胆设想。2004年3月美国能源部的研究报告预计,从2011年开始开发油页岩,到2020年使页岩油年产量达到200万桶/d(1×108t/a),2040年达到300万桶/d(1.5×108t/a),最终建成年产1000万桶/d(5×108t/a)的页岩油生产能力(图1-4)。该预测是基于美国现状推测的,未免太乐观。
图1-3 世界页岩油产能预测(单位桶/d)
图1-4 美国非常规能源产能预测(单位桶/d)
美国能源部于2007年9月公布了美国发展油页岩、油砂、稠油、煤制液体燃料等非常规能源规划的研究报告(Dammer,2008;Killen,2009)。报告提出了今后美国大规模生产页岩油的设想(图1-5):预期于2010年,建立起页岩油产业,年产500×104t;至2014年,年产1250×104t;至2020年,年产5000×104t;至2025年,年产1×108t;至2030年,年产1.20×108t;至2035年,年产达1.25×108t(Task Force on Serategic Unconventional Fuels,America's strategic unconventional fuels,Volume I,Preparation strategy,plan,and recommendations,completed:Feb.2007;published:Sept.2007)。从当前美国油页岩开发利用的趋势,今后美国有可能会建立页岩油产业,但美国能源部上述页岩油大规模的设想恐怕难以实现。
图1-5 美国页岩油产能预测
3.欧洲科学院对欧盟油页岩发展的研究报告
欧盟议会于2007年委托欧洲科学院进行了欧盟油页岩发展的研究。研究报告表明世界页岩油高达3万亿桶,北美高达2万亿桶,欧洲也有3700亿桶,主要是在意大利,占73%,爱沙尼亚占19%,法国占7%。报告认为油页岩可以作为潜在的能源,列入欧盟的能源发展政策(Taher,2009;Siirde等,2009)。
4.爱沙尼亚Eesti能源公司对油页岩发展的规划
爱沙尼亚Eesti能源公司规划增建改进的Galoter干馏装置,至2015年,页岩油日产3万桶(年产150×104t)。并增建油页岩循环流化燃烧装置两套,每套400MW(Live,2009)。
5.跨国公司参与油页岩发展
当前世界大型跨国石油公司很多参与油页岩的开发。壳牌公司在美国科罗拉多州、休斯敦等地开展地下干馏现场中试。埃克森美孚公司和雪佛龙公司等都在美国开展地下干馏模拟研究。最近法国TOTAL与约旦等国家签署协作协议,参与油页岩开发(Allix,2008)。
(三)世界油页岩产业发展存在的问题
油页岩产业的发展主要取决于经济、环保、、技术和政策等问题。对于具体国家而言,由于国情的不同,主要的问题也不同。
关于爱沙尼亚,欧盟支持爱沙尼亚油页岩产业的发展,但对环境保护提出了严格的要求。因此,爱沙尼亚在今后增产页岩油和油页岩发电的同时,需要用对环境影响较小的加工工艺。例如,选择了Galoter装置干馏炼油,该工艺污水较Kiviter工艺为少,可以直接送往电站烧掉。而且Galoter装置产出的页岩灰较Kiviter产出的页岩半焦,其污染物也较少(Allix,2008)。爱沙尼亚在油页岩发电方面增建油页岩循环流化燃烧工艺,其烟气的排放可以符合欧盟的标准,以局部代替悬浮式燃烧、污染物排放超标的老工艺(Ots,2009;Sarkki,2009;Weber,2009)。
关于美国,有世界上最丰富的油页岩,品位也较高。发展页岩油可以减少美国大量石油的进口,而且会有很好的经济效益及增加就业机会。但是美国对环境保护很严格,而且绿河地区可以提供的水源不足以支持当地大量页岩油的生产需求。虽然美国能源部等机构积极宣传和支持油页岩的开发,但只有解决了环保和水源问题后,美国才能建立大规模页岩油产业(Killen,2009)。
关于澳大利亚,有着丰富的探明油页岩储量,澳大利亚的公司(SPP/CPM)也曾经放大了加拿大Taciuk工艺数十倍进行了澳大利亚油页岩干馏示范性的工业炉试验(6000t/d),但由于诸多工艺和工程问题,试车数年未获成功,导致经营失败,后来装置和售予美国一能源公司(李术元等,2009)。澳大利亚停止ATP生产的原因不是技术问题,而是当时国际原油价格低、民间环保组织阻扰、停停修修成本高、公司债务缠身等综合原因,不得已把这套ATP装置卖给债主了。
但是澳大利亚仍然有开发油页岩的愿望。最近,澳大利亚地方发出了20a的油页岩禁开令,明确提出在油页岩技术没有达到昆士兰州的环保要求之前,不准开发利用油页岩。
关于巴西,由于近年来在海上发现了大量天然石油储量,因此对于页岩油的发展没有增产的(Epifanio,2009)。
关于俄罗斯,由于本国有着丰富的油气,因此对于发展页岩油未提上日程。
关于加拿大,多年来由于成功的开发利用了储量丰富的油砂,从油砂中抽提稠油,加氢生产成合格的汽、柴油。2008年产量达6500×104t稠油,获得了巨大的经济和社会效益(Ekelund,2009)。油砂炼油作为一种非常规油源,对于油页岩的开发有很大的启示。加拿大也在不断勘探油页岩,作为一种后备能源(Butler,2009)。
关于约旦,约旦虽地处中东,却没有天然石油,但有着丰富的油页岩,而且品位较高,可露天开。约旦曾送油页岩至中国、德国等用各国技术进行约旦油页岩的干馏炼油试验,取得较好结果。约旦拟建立页岩油产业,但缺乏资金,希望能与有关国家或公司合作。但是,由于约旦地处政治不稳定的地区,至今没有投资方的合作(Madanat等,2009)。
关于德国,建立起以油页岩为原料的小规模水泥厂。对油页岩进行流化燃烧发电和页岩灰制水泥的综合利用,已有四十余年的成功经验。由于当地的油页岩的限制,扩大生产的余地不大。
我想知道油页岩的发展前景如何。
中国石化新闻网2010年2月25日讯(郑言)
油页岩又称油母页岩,是一种含有机质的沉积岩,为低热值固体化石燃料,可以用来炼油。油页岩是一种干馏后可获得页岩油的高灰分致密薄层状可燃有机岩。由于其内部含有固体有机质,可以用加热干馏技术炼制出页岩油,从页岩油可获得燃料油,可作为石油制品的代替品,因此被称为“人造石油”,可作为燃杆油或进一步加工制成汽油、柒油和下游石化产品,也可以直接作为锅炉燃杆进行发电。
在能源紧缺、油价高企的时代,页岩油的开发与利用再次成为国内外关注的焦点。2008年8月,中国石油天然气集团公司投资4亿元,在黑龙江省牡丹江市启动了我国第一个颗粒油页岩干馏炼油“先导基地”项目。“该项目较之传统工艺技术先进,油页岩利用率高,油收率高,处理量大,它将是我国页油岩工业自主创新发展的一个转折点。”有关专家对此高度评价。
油页岩是一种潜在的、储量巨大的能源,油页岩的开发和利用是世界石油的有益补充和替代。目前对油页岩取综合开发利用的方式,即将储存于地下的油页岩开出来,在干馏炉中将油页岩加热至约5000℃,使其分解产生页岩油,所剩余的残渣可以用于燃烧发电、制造水泥、砖等建筑材料。世界油页岩极其巨大,但油页岩分布区地质勘探程度低,所以很难对全球的油页岩量准确预刚。据美国《油气》公布的统计数字,全世界页岩油储量约11万亿-13万亿吨,远远超过石油储量。
我国油页岩储量很丰富。2004-2006年新一轮全国油气评价结果显示,全国油页岩为7199.4亿吨,可2432.4亿吨;页岩油476.4亿吨,可159.7亿吨;页岩油可回收119.8亿吨。2006年国土部、国家发改委委托吉林大学开展的全国油页岩调查认为,中国油页岩估计有7,000亿吨,若换算成页岩油,至少有300亿吨,是中国原油可储量的20几倍。未来油价高涨、趋紧的状况很难改变,相对于高油价,开发油页岩等非常规能源日益变得有利可图。油页岩遍布20个省和自治区、47个盆地和80个含矿区,主要分布在松辽、鄂尔多斯、准噶尔、柴达木、伦坡拉、羌塘、茂名、大杨树、抚顺等9个盆地。与常规石油相比,页岩油可回收量相当于全国石油可量的56.5%,未来开发利用具有广阔的前景,将成为常规油气的重要补充。
根据能源局公布的数据,中国2009年生产原油1.89亿吨,净进口原油达到1.99亿吨,这也就是说,中国使用的石油有一多半需要从国外进口。原油对外依存度高达51.3%,自从1993年首度成为石油净进口国以来,中国的原油对外依存度由当年的6%一路攀升,到2006年突破45%,其后每年都以2个百分点左右的速度向上攀升,2007年为47%,2008年为49%,到2009年突破50%警戒线。今后还有增长的趋势。因此发展页岩油等非常规能源以代替部分原油,有明显的重要战略意义。
我国油页岩品质较好、矿层产状平缓、储量分布集中、沉积环境稳定,使得页岩油具有作为替代能源的巨大潜力。以吉林省为例,目前该省已探明油页岩储量为174亿吨,含油率超过7%,即便以含油率5%计算,也可开8.7亿吨页岩油。我国每年在煤炭开过程中产生的油页岩近千万吨,仅抚顺西露天矿油母页岩每年排弃量就已达800万吨。可见沉睡的油页岩一旦被唤醒,喷发出来的能量是难以估量的。我国油页岩的开发利用已有80年的历史,规模也比较大,在页岩油的提炼方面积累了较丰富的技术经验,曾经对国民经济建设发挥了十分重要的作用。但是20世纪60年代以后,大庆、胜利等油田相继发现,并投入大规模开发。生产成本较高的页岩油开发规模逐渐萎缩,勘察工作基本停滞,油页岩开发利用技术也止步不前。
近年来,随着国际原油价格走高和油页岩开发利用技术的进步,中国油页岩行业的发展又迎来转机。 20世纪五六十年代发展起来的抚顺、茂名、桦甸等油页岩矿,又纷纷加大投资力度,大力开发油页岩。同时,一些新兴的油页岩项目也像雨后春笋一样发展起来。2008年国内年产页岩油约40万吨,其中抚顺矿业集团油页岩炼油厂是目前我国正在运行的最大的油页岩提炼厂,产量达到35万吨。据中国石油大学钱家麟教授等专家预刚,至2015年中国页岩油年产量达到80万吨,爱沙尼亚页岩油产量达到200万吨,巴西30万吨,世界页岩油年产量增至约350万吨。
近年来,我国加大了在油页岩利用技术方面的投入,开展了大量的研究和试验工作。页岩油是一种替代能源,由于页岩油中的烯烃等不饱和烃含量很高,所以它的不稳定性远远高于其他从原油炼成的油品。也就是说,由于其自身的性质决定,页岩油只能直接用作燃料油的组分。如果要用于生产轻质油品如汽油、柴油等,则必须将页岩油进一步加工(如加氢等),这就另需加工的设备,增加投资,费时费力,因而当前在中国,生产出来的页岩油,不再加工而直接出售了。
目前我国已经掌握油页岩综合开发与利用的关健技术与集成技术,油页岩炼制、低热值煤发电技术也日趋成熟,技术上的障碍越来越少。针对现有抚顺炉单台装置处理能力小、油收率低、污染环境等缺点,抚矿集团于2006年成立了“辽宁省抚矿集团工程技术研究中心”,将油页岩综合利用作为重点,开发大型油页岩干馏新工艺和相应的生产装置,研发页岩油生产过程的废水、废渣的处理与循环利用技术。中煤集团支持所属的龙江哈尔滨煤化工公司开展油页岩流化干馏炼油的中试(日加工油页岩50吨),已取得初步成功,日加工油页岩2000吨的工业试验装置的可行性研究报告已初步通过。
我国石油供需缺口逐年加大,石油供不应求的矛盾将长期存在。好在我国还有丰富的油页岩。因此,我国及早做好准备,迎接世界油页岩大开发的到来。通过油页岩大开发,接替部分常规油气,缓解我国能源压力。
根据我国具体情况,业内建议开展全国新一轮油页岩调查和评你制定油页岩勘探、开发技术标准及规范;牵头组织有实力的科研院所进行联合攻关,尽快形成适合我国实际的干馏、燃烧新技术新工艺;制定类似煤层气的油页岩勘探开发产业扶植政策;积极发展油页岩综合开发利用技术,最大限度地保护环境;适度引进国外技术和资金,坚持“以我为主”的勘探开发原则。
油页岩开和干馏的各个环节都有可能对环境造成威胁,正是为了解决环保问题,所以提出了综合利用的思路。
在开环节,由于油页岩埋藏在地下,需要不断抽出地下水,这与开煤炭等矿产对环境造成的危害一致。由于煤矿行业对于这个环保问题有许多自己的解决办法,钱家麟认为不是油页岩开利用的主要环保问题,主要问题仍然在干馏环节。由于在页岩油气的冷却环节必须直接使用大量的水,所以会使水被污染。国外对于污水的解决办法一般是用生物处理,培养细菌分解水中的污染杂质,但成本较高。目前解决办法是,改进工艺,尽量少用冷却水,并取循环供水的办法,少量水的排放,可用于种树,或者焚烧掉。
环保问题是油页岩开发利用中最重要的问题。如果解决得不好,不仅会污染土壤、水源、空气,还会对周围的环境造成破坏。所以在油页岩开发利用项目的前期规划中,需将总投资的20%投入到环保设施中
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