頁(yè)巖油的提煉過程椒簡(jiǎn)單,油頁(yè)巖采出后先將其壓碎,而后再加熱至330℃至480℃之間,以釋放出油頁(yè)巖內(nèi)的油母質(zhì)成份使之成為碳?xì)浠衔锏恼魵?,而殘余物質(zhì)則是類似焦炭的固體,此一過程稱為蒸餾,之后將蒸氣冷卻就可得到油和氣。
阻礙頁(yè)巖油開采的因素:
開采過程,由于油頁(yè)巖深埋于地下,為得到油頁(yè)巖必須先去除礦場(chǎng)的覆蓋層,此即為一花費(fèi)昂貴的程序。
能源密度較低,其能源密度和煤比較,只有煤能源密度的八分之一左右。
當(dāng)油頁(yè)巖經(jīng)蒸餾取出碳?xì)浠衔锖?,其體積將膨脹約35% 左右,因此無(wú)法單純地將用過后的油頁(yè)巖棄置于原來(lái)開采后下的場(chǎng)址,必須另覓高廢棄物的廢置場(chǎng)。
從油頁(yè)巖中產(chǎn)出1 公升的油需要3公升的水,水資源的取用將是一大問題。
頁(yè)巖油生產(chǎn)技術(shù)必須對(duì)油頁(yè)巖加熱使其從巖石中釋放出碳?xì)錃怏w和流體。雖然一百多年來(lái)人們嘗試了大量的油頁(yè)巖開采方法,但只有4 種方法被認(rèn)為是開發(fā)油頁(yè)巖的zui基本常用方法。
地表處理
一般來(lái)說(shuō),地表處理包含3 個(gè)主要階段:
(1)頁(yè)巖開采及礦石篩選;
(2)裂解油頁(yè)巖以生成干酪根油;
(3)處理干酪根油以生成冶煉材料及高品質(zhì)化學(xué)物。
地表處理通常有兩種方法:
地下開采地表干餾:在該處理過程中,油頁(yè)巖礦石被采出來(lái)傳送到地面粉碎,然后在地面干餾器中加熱以生成氣體和流體,經(jīng)過這個(gè)階段處理后的油頁(yè)巖被就地銷毀或運(yùn)送到別的處理區(qū)。
地表開采地表干餾:在該過程中,油頁(yè)巖礦石被地表敞口采礦機(jī)開采、沖洗,進(jìn)而在干餾器中處理。
原位處理
由于較深、較薄的油頁(yè)巖礦不適合用地表或深部開采方法,因此可以采用原位處理技術(shù)生成干酪根油。通過在油頁(yè)巖原始沉積的地層加熱油頁(yè)巖原地處理法減少和縮減了將油頁(yè)巖開采到地面并進(jìn)行裂解的必要性。
真實(shí)原位(燃燒或加熱):在真實(shí)的原位處理過程中,對(duì)于靠近地表的油頁(yè)巖不需要采到地面而只需原地加熱。早期的處理方法是在裂解溫度下灼燒油頁(yè)巖儲(chǔ)積層一端的油頁(yè)巖,從而生成流體和氣體。目前更多的方法聚焦于采用加熱油頁(yè)巖層而不是灼燒油頁(yè)巖層。
模擬原位:模擬原位法是通過壓裂油頁(yè)巖層來(lái)改善熱傳遞和穿越油頁(yè)巖層流體的流動(dòng),從而改善原地灼燒處理的裂解和頁(yè)巖油提取的效率。在模擬原位方法中,油頁(yè)巖層被壓裂。在該方法中,部分油頁(yè)巖層被灼燒作為熱源。
混合法:近來(lái)提出了一種新的方法,它是地表法和原位法的一種綜合,通過在地面采出近地表油頁(yè)巖,然后在由礦石機(jī)械挖成的坑道中緩慢加熱。
進(jìn)展及面臨的挑戰(zhàn)
持續(xù)不斷的對(duì)油頁(yè)巖的興趣及人們?cè)谟晚?yè)巖開采技術(shù)上所做的努力,以及油頁(yè)巖礦藏的開發(fā),使得油頁(yè)巖開采工藝和科學(xué)、碳?xì)淞黧w和氣體轉(zhuǎn)換技術(shù)以及頁(yè)巖油處理技術(shù)以各種不同的方式向前發(fā)展:
技術(shù)特性及有效性明顯提高—消耗每單位能量可從定量油頁(yè)巖中生產(chǎn)出的原油當(dāng)量更多;
在目前和可預(yù)測(cè)的市場(chǎng)價(jià)格條件下,每桶頁(yè)巖油的投資和操作成本下降到使得頁(yè)巖油可以和傳統(tǒng)原油具有同等的商業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力;
環(huán)境監(jiān)測(cè)、控制和補(bǔ)救技術(shù)變得更加有效、可靠,成本更低;
更有效的原位和地表干餾法處理后留下的碳?xì)埩粑锔伲a(chǎn)出更多,并且在處理油頁(yè)巖或地表殘留物時(shí),環(huán)境的安全性提高;
以前不可用水源的重新利用技術(shù),儲(chǔ)存、凈化及重復(fù)利用水的技術(shù)明顯提高,對(duì)水的需求也明顯降低;
收集、壓縮、應(yīng)用及儲(chǔ)存所生成二氧化碳的技術(shù)提高,儲(chǔ)存二氧化碳的場(chǎng)所、機(jī)會(huì)以及策略的技術(shù)好于預(yù)期。
一些技術(shù)發(fā)展的已經(jīng)足夠成熟,礦場(chǎng)試驗(yàn)已經(jīng)準(zhǔn)備進(jìn)入第三階段,證實(shí)了在商業(yè)化領(lǐng)域?qū)嵤?/span>的可能性。然而,目前仍然面臨大量的挑戰(zhàn):
提高能量利用的有效性及減少對(duì)輸入能量的需求;
提高礦藏采收率和增加對(duì)礦藏的保護(hù);
減少水的需求及有效研究水的凈化和再循環(huán)戰(zhàn)略;
采取更的保護(hù)策略以保護(hù)氣體的品質(zhì);
減少二氧化碳的生成及控制碳周期性的排放;
保證在原位處理和地表處理中地表水及地下水的水質(zhì)不受污染;
減少、控制、利用、銷毀油頁(yè)巖廢料;
加快基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)以支撐目前對(duì)多重能源和礦物能源的開發(fā);
降低風(fēng)險(xiǎn)和實(shí)施緩解策略以應(yīng)對(duì)潛在的社會(huì)經(jīng)濟(jì)方面所存在的逆差。