Синтетическое топливо и сланцевая нефть

Не секрет, что в современном мире кровью мировой экономики является нефть, так называемое черное золото. На протяжении XX и XXI века именно нефть остается одним из наиболее важных для человечества полезных ископаемых на планете. На 2010 год нефть занимала ведущее место в мировом топливно-энергетическом балансе, на ее долю приходилось 33,6% в общем потреблении энергоресурсов. При этом нефть — это невозобновляемый ресурс, и разговоры о том, что рано или поздно ее запасы подойдут к концу, ведутся уже не один десяток лет.

По оценкам ученых, разведанных запасов нефти в мире хватит примерно на 40 лет, а неразведанных еще лет на 10-50. К примеру, в России по состоянию на 1 января 2012 года согласно официально обнародованной информации (до этого момента информация по запасам нефти и газа была засекреченной), объем извлекаемых запасов нефти категорий А/B/С1 составлял 17,8 миллиарда тонн, или 129,9 миллиардов бареллей (согласно расчету, при котором одна тонна экспортной нефти Urals составляет 7,3 барреля). Исходя из существующих объемов добычи, этих разведанных природных богатств нашей стране хватит на 35 лет.

При этом в чистом виде нефть практически не используется. Главная ценность заключается в продуктах ее переработки. Нефть — это источник получения жидкого топлива и масел, а также огромного количества важных для современной промышленности продуктов. Без топлива остановится не только мировая экономика, но и любая армия. Без горючего не поедут автомобили и танки, не взлетят в небо самолеты. При этом некоторые страны изначально лишены собственных запасов черного золота. Ярким примером таких стран в XX веке стали Германия и Япония, которые, обладая очень скудной ресурсной базой, развязали Вторую мировую войну, каждый день которой требовал огромного расхода топлива. В годы Второй мировой войны Германия в значительной степени, в отдельные годы до 50%, удовлетворяла свои потребности в топливе за счет производства жидкого топлива из угля. Выходом для нее стало использование синтетического топлива и масел. Аналогичным образом поступили в прошлом веке и в ЮАР, где предприятие Sasol Limited в годы Апартеида помогало южноафриканской экономике успешно работать под давлением международных санкций.


Синтетическое топливо и сланцевая нефть


Синтетическое топливо

В 1920-е годы немецкие исследователи Франц Фишер и Ганс Тропшом, которые трудились в Институте кайзера Вильгельма, изобрели процесс, который получил название процесса Фишера — Тропша. Его принципиальным значением стал выпуск синтетических углеводородов для их использования в качестве синтетического топлива и смазочного масла, к примеру, из угля. Неудивительно, что данный процесс был изобретен в достаточно бедной нефтью, но в то же время богатой углем Германии. Он широко использовался для промышленного выпуска жидкого синтетического топлива. Германия и Япония в годы войны широко применяли этот альтернативный вид топлива. В Германии годовое производство синтетического топлива в 1944 году достигло примерно 6,5 миллиона тонн, или 124 000 баррелей в день. После завершения Второй мировой войны взятые в плен немецкие ученые продолжили работу в этой области. В частности, в США они участвовали в операции «Скрепка», работая в Бюро горной промышленности.

Начиная с середины 1930-х годов в Германии, США, СССР и других промышленно развитых государствах мира начали получать распространение технологии газификации конденсированных топлив в химико-технологических целях, в первую очередь для синтезирования разнообразных химических соединений, в том числе искусственных масел и жидкого топлива. В 1935 году в Германии и Англии из угля, воздуха и воды было изготовлено 835 тысяч тонн и 150 тысяч тонн синтетического бензина соответственно. А в 1936 году лично Адольф Гитлер дал в Германии старт новой госпрограмме, которая предусматривала выпуск синтетического топлива и масел.

Уже в следующем году Франц Фишер совместно с Гельмутом Пихлером (Ганс Тропш в 1931 году уехал из Германии в США, где спустя четыре года ушел из жизни) смогли разработать метод синтеза углеводородов при среднем давлении. В своем процессе немецкие ученые применили катализаторы на основе соединений железа, давление около 10 атмосфер и высокие температуры. Проводимые ими эксперименты имели огромное значение для развертывания в Германии многотоннажного химического выпуска углеводородов. В результате осуществления данного процесса в качестве основных продуктов получались парафины и бензин с высоким октановым числом. 13 августа 1938 года в Каринхалле — охотничьем поместье рейхсминистра авиации Германа Геринга — прошло совещание, на котором была принята программа развития топливного производства, которая получила условное обозначение «Каринхаллеплан». Выбор резиденции Геринга и его кандидатуры, как руководителя программы, был неслучайным, так как возглавляемое им Люфтваффе потребляло минимум треть производимого в Германии топлива. Помимо всего прочего данный план предусматривал существенное развитие выпуска синтетического моторного топлива и смазочных масел.

Синтетическое топливо и сланцевая нефть


В 1939 году процесс Фишера — Тропша был запущен в рейхе в коммерческих масштабах применительно к бурому углю, месторождениями которого была особо богата средняя часть страны. Уже к началу 1941 году суммарный выпуск в фашистской Германии синтетического топлива догнал выпуск нефтяного топлива, а далее и превысил его. Помимо синтетического горючего в рейхе из генераторного газа синтезировали жирные кислоты, парафин, искусственные жиры, в том числе и пищевые. Так из одной тонны условного конденсированного топлива по методу Фишера — Тропша можно было получить 0,67 тонны метанола и 0,71 тонны аммиака, или же 1,14 тонны спиртов и альдегидов, в том числе и высших жирных спиртов (ВЖС), или же 0,26 тонны жидких углеводородов.

В конце Второй мировой войны более полугода с осени 1944 года, когда войска Красной Армии заняли нефтяные промыслы Плоешти (Румыния) — крупнейшего природного источника сырья для изготовления топлива, который контролировался Гитлером, и до мая 1945 года функцию моторного топлива в экономике Германии и армии выполняли искусственные жидкие топлива и генераторный газ. Можно сказать, что гитлеровская Германия была империей, которая строилась на твердом углеродсодержащем сырье (в первую очередь угле и в меньшей степени на обычной древесине), воде и воздухе. 100% обогащенной азотной кислоты, которая была необходима для выпуска всех военных взрывчатых веществ, 99% каучука и метанола и 85% моторного топлива синтезировались в Германии из этих сырьевых элементов.

Заводы газификации и гидрогенизации угля были основой немецкой экономики 1940-х годов. Среди всего прочего, синтетическое авиатопливо, которое производилось по методу Фишера — Тропша на 84,5% покрывало все потребности Luftwaffe в военные годы. В годы Второй мировой в фашистской Германии данный метод для синтеза дизельного топлива применялся на восьми заводах, которые давали примерно 600 тысяч тонн дизтоплива в год. При этом данный проект полностью финансировался государством. Аналогичные заводы немцы построили и в оккупированных ими странах, в частности в Польше (Освенцим), который продолжал работу до 1950-х годов включительно. После завершения войны все эти заводы на территории Германии были закрыты и частично вместе с технологиями вывезены из страны в счет репараций СССР и США.

Синтетическое топливо и сланцевая нефть


Сланцевая нефть

Вторым источником для производства топлива, помимо угля, является сланцевая нефть, тема которой последние несколько лет не сходит со страниц мировой прессы. В современном мире одной из самых важных тенденций, наблюдаемой в нефтедобывающей отрасли, является уменьшение добычи легкой нефти и нефти средней плотности. Сокращение разведанных запасов нефти на планете вынуждает нефтяные компании работать с альтернативными источниками углеводородов и заниматься их поисками. Одним из таких источников, вместе с тяжелой нефтью и природными битумами, выступают горючие сланцы. Имеющиеся на планете запасы горючих сланцев на порядок превосходят запасы нефти. Основные их запасы сосредоточены на территории США — около 450 триллионов тонн (24,7 триллиона тонн сланцевой нефти). Существенные их запасы есть в Китае и Бразилии. Располагает обширными их запасами и Россия, где содержится около 7% мировых запасов. В США добыча сланцевой нефти началась еще в конце 40-х — начале 50-х годов прошлого века шахтным способом. По большей части добыча носила экспериментальный характер и осуществлялась в мизерных размерах.

На сегодняшний день в мире существует два основных способа получения нужного сырья из горючих сланцев. Первый из них подразумевает добычу сланцевой породы открытым или шахтным методом с последующей переработкой в специальных установках-реакторах, в которых сланцы подвержены пиролизу без доступа воздуха. В ходе этих операций из породы получают сланцевую смолу. Данный метод активно старались развивать и в Советском Союзе. Известны также подобные проекты по добыче сланцев на месторождении Ирати в Бразилии и в китайской провинции Фушунь. В целом же и в 40-е годы XX века, и сейчас метод добычи сланцев с последующей их переработкой остается довольно затратным способом, а себестоимость конечной продукции остается высокой. В ценах 2005 года себестоимость барреля такой нефти составляла на выходе 75-90 долларов.

Синтетическое топливо и сланцевая нефть


Второй способ добычи сланцевой нефти предполагает ее добычу прямо из пласта. Именно этот метод получил развитие в США в последние несколько лет и позволил вести разговоры о «сланцевой революции» в нефтедобыче. Данный метод предусматривает бурение горизонтальных скважин с последующими множественными гидроразрывами пласта. При этом часто требуется проводить химический или термический разогрев пласта. Очевидно и то, что такой метод добычи значительно сложнее, а значит и дороже традиционного способа добычи вне зависимости от применяемых технологий и прогресса в научной сфере. Пока что себестоимость сланцевой нефти оказывается существенно выше традиционной нефти. По оценкам самих нефтедобывающих компаний, ее добыча остается рентабельной при минимальных ценах на нефть на мировом рынке выше 50-60 долларов за баррель. При этом оба способа имеют те или иные значительные недостатки.

К примеру, первый метод с открытой или шахтной добычей горючих сланцев и их последующей переработкой значительно сдерживается необходимостью утилизации огромных количеств углекислого газа — СО2, который образуется в процессе извлечения из него сланцевой смолы. Окончательно проблема утилизации углекислого газа все еще не решена, а его выбросы в земную атмосферу чреваты серьезными экологическими проблемами. В то же время при добыче сланцевой нефти непосредственно из пластов появляется друга проблема. Это высокие темпы падения дебита введенных в эксплуатацию скважин. На первоначальном этапе эксплуатации скважины, благодаря множественным гидроразрывам и горизонтальному закачиванию, характеризуются очень высоким дебитом. Однако после примерно 400 дней работы объемы добываемой продукции резко снижаются (до 80%). Для того чтобы компенсировать столь резкое падение и как-то выровнять профиль добычи, скважины на таких сланцевых месторождениях необходимо вводить в эксплуатацию поэтапно.

Синтетическое топливо и сланцевая нефть


В то же время такие технологии, как горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта, позволили США нарастить добычу нефти более чем на 60% с 2010 года, доведя ее до 9 миллионов баррелей в день. В настоящее время одним из наиболее успешных примеров использования технологий добычи сланцевой нефти является месторождение Баккен (Bakken), находящееся на территории штатов Северная и Южная Дакота. Разработка именно этого месторождения сланцевой нефти породила своего рода эйфорию на рынке Северной Америки. Всего 5 лет назад добыча нефти на данном месторождении не превышала 60 тысяч баррелей в сутки, а в настоящее время составляет уже 500 тысяч баррелей. По мере осуществления здесь геологоразведки запасы нефти месторождения выросли со 150 миллионов до 11 миллиардов баррелей. Наряду с этим нефтеносным месторождением добыча сланцевой нефти в США ведется на месторождениях Bone Springs в Нью-Мексико, Eagle Ford в Техасе и Three Forks в Северной Дакоте.

Источники информации:
http://dom-en.ru/gkt11
http://vseonefti.ru/neft/slancevaya-neft.html
http://www.vestifinance.ru/articles/49084
Материалы из открытых источников
Автор: Юферев Сергей, cosmos111


Мнение редакции "Военного обозрения" может не совпадать с точкой зрения авторов публикаций

CtrlEnter
Если вы заметили ошибку в тексте, выделите текст с ошибкой и нажмите Ctrl+Enter
Читайте также
Загрузка...
Комментарии 22
  1. D-Master 15 июня 2015 06:48
    Авторы огромное спасибо за материал. процесс Фишера-Тропша, на ряду с изобретением способа синтеза аммиака, считаю выдающимися прорывами в химии и в науке вообще. С учетом того что запасы бурого угля на планете просто огромны изобретение этих двух немецких химиков практически сняли перед человечеством вопрос энергетического голода. Но то что из угля можно было получать даже съедобные высшие жиры(правда наверное в транс форме), я узнал в первые. Это просто не вероятно. Еще раз спасибо за статью.
    1. cosmos111 15 июня 2015 11:41
      Цитата: D-Master
      процесс Фишера-Тропша, на ряду с изобретением способа синтеза аммиака,

      но технологии 40-х делали синтетический бензин не очень качественным особенно ,при низктх температурах...привожу пример служебную записку/отчёт написанную 1942 г. академиком С.С. Наметкиным начальнику Управления снабжения горючим Красной Армии бригадному инженеру М.И. Кормилицыну....
      В условиях рано наступивших зимних холодов, — пишет С.С. Наметкин, — вся техника германской армии встала, так как в бензиновых баках машин в одно морозное утро вместо жидкого топлива оказалась каша — смесь мельчайших кристаллов выпавшего бензола с жидкой трудно застывающей частью моторного топлива». «Просчеты германского генштаба с горючим» для него были бесспорны. То же — со смазочными материалами. Вот свидетельство генерала Гюнтера Блюментрита: «Суровый климат оказывал воздействие и на оружие. Смазка на оружии загустевала так, что часто невозможно было открыть затвор, а глицерина или специальных масел, которые можно было бы использовать в условиях низких температур, у нас не было. Под танками ночью приходилось поддерживать слабый огонь, чтобы двигатели не замерзали и не выходили из строя»
      ...«

    2. Alex_Rarog 15 июня 2015 19:11
      Маргарин в классическом своём виде есть не что иное как сьедобный синтетический жир. Ещё в своё время было масло "Rama" тоже синтетика в чистом виде.
  2. saag 15 июня 2015 06:49
    "...Окончательно проблема утилизации углекислого газа все еще не решена"

    немцы тут подошли как всегда с практичной точки зрения "Audi произвела дизельное топливо из воздуха, воды и электричества" http://geektimes.ru/post/249592/
  3. Айдин 15 июня 2015 07:25
    Альтернативные источники сырья для топливо существуют, внедрение которых грозит экономической катастрофой для всего мира,так, что пока еще долго люди будут гибнуть за нефть.
    1. Garay Dgonson 15 июня 2015 17:06
      Для некоторых зависимых государс, в государствах где нет запасов уже давно ведутся разработки, через лет 15 все пойдет в серию, и тот кто не преспособился получат дырку от бублика.
      Garay Dgonson
  4. iv_v виртуал 2 15 июня 2015 08:12
    Простите, а при чем тут тег вооружения? Может, это куда-нибудь в геополитику, нет?
    iv_v виртуал 2
  5. Владимир1960 15 июня 2015 08:42
    Просто удивительно что немцы не применили отравлящие вещества в годы ВМВ. Значительная часть современных ОВ стоящих на вооружении были уже изобретены немцами в то время. Это и зарин и заман и др.До появления в начале 50-х годов разработанных в США так называемых V-газов, тоже относящихся к семейству нервно-паралитических, табун, зарин и зоман (их стали называть общим термином «G-газы»), являлись наиболее смертоносными ОВ, известными человечеству.
  6. aviator1913 15 июня 2015 10:17
    Хорошая статья. Но не сказано про попытки ученых заменить дорогой и экологически не безопасный гидроразрыв, на другие типы разрывов без использования дорогой воды.
    По мнению ученых, (РАн в т.ч.) такой тип добычи сланцевой нефти уменьшит стоимость ее добычи и приравняет её к стоимости добычи нефти на шельфе, что выведет на рынок еще большее количество поставщиков энергоресурсов.

    Запасы Сланцевой нефти в России не изучены, детальных карт месторождений нет, так как для России такая технология признана не эффективной, ввиду отсутствия технологий, специалистов, высоких накладных расходов при таком типе добычи.
    1. Комментарий был удален.
    2. gjv 15 июня 2015 11:34
      А интересно, на каких месторождениях в России не используется гидроразрыв? Разве что на шельфовых, пока.
      А
      Цитата: aviator1913
      другие типы разрывов без использования дорогой воды

      - это как? Что может быть дешевле?
      gjv
      1. aviator1913 15 июня 2015 12:07
        Пла́зменно-и́мпульсное возде́йствие (ПИВ) — один из экспериментальных методов интенсификации добычи нефти, основанный на использовании резонансных свойств пласта
        Плюс видело информацию о газовом разрыве пласта, как смешно бы это не звучало, с дальнейшим затуханием взрыва изза добавления сппц. газов.

        ВОда очень дорогая, так как места расположения скважин не обладают должным количеством воды, плюс к этому гидроразрыв нужно делать очень часто, изза особенностей сланцевого бурения. Также после извлечения данная вода отравляет окружающую среду изза наличия спец. добавок. в результате делают просто большие ямы, в которые заливают эту жидкость и далее она испаряется отравляя атмосферу.

        Цитата: gjv
        А интересно, на каких месторождениях в России не используется гидроразрыв?
        - если бурить "класически"- то количество скважин не будет увеличиваться с такой скоростью с какой это происходит при сланцевом бурении. Там бригады нефтяников как цыгане переезжают постоянно с места на место, делая новые скважины. Поэтому для классического бурения гидроразрыв приемлем по цене
      2. TIT 15 июня 2015 21:08
        Цитата: gjv
        Что может быть дешевле?


        в том то и фищка , что там не вода , а некая суспензия из химикатов , сточные водыи по сравнению с ней минералка
        TIT
        1. TIT 15 июня 2015 21:43
          В гидроразрывных жидкостях содержится множество опасных веществ. Cписок химических добавок включает до 700 наименований: это летучие органические соединения (толуол, кумол и др.), канцерогены (бензол, окись этилена, формальдегид и т.д.), мутагены (акриламид, сополимер этиленгликоля с окисью этилена, растворитель нафта и пр.), вещества, разрушающие эндокринную систему, стойкие и биологически накапливающиеся загрязнители. В ходе добычи вода загрязняется метаном и радиоактивными веществами, которые вымываются из вмешающих пород.

          Многие жители в районах бурения теряют здоровье из-за постоянного загрязнения питьевой воды метаном.

          Потребление воды: фрекинг требует использования огромного количества воды, что особенно опасно для засушливых регионов, и без того страдающих от ее недостатка.
          В процессе добычи миллионы литров воды смешиваются с химикатами, и затем закачиваются под давлением в породу. При однократном гидроразрыве потребление свежей воды на стандартном месторождении составляет 27 - 86 миллионов кубических метров, на этот объем воды расходуются 0,5 - 1,7 миллионов кубометров химикатов. На каждой из тысяч скважин может проводиться до 12 гидроразрывов.
          TIT
    3. cosmos111 15 июня 2015 11:58
      Цитата: aviator1913
      Но не сказано про попытки ученых заменить дорогой и экологически не безопасный гидроразрыв, на другие типы разрывов без использования дорогой воды.

      открытый метод,добычи сланцевой нефти более экологически чистый и более дорогой...

      американцы используют такие технологии с 40- г.

      Когда скважины станут сухими... 1950 год. Автор — Томас Стимсон.


      технологическая цепочка ,переработки нефтяного сланца

      Штаты Юта, Колорадо, Вайоминг располагают запасами сланца расположенными на площади 10 тысяч квадратных километров.

      установка по непрерывному циклу переработки сланца в нефть

      Нефтеперерабатывающий завод
      1. aviator1913 15 июня 2015 12:10
        В том то и дело, что ученые пытаются уменьшить стоимость добычи, а вы со своим открытым способом стремитесь его увеличить.

        Ученые ищут, и если будут деньги непременно найдут выход из сложившейся ситуации и конъюнктуры рынка углеводородов.
        1. cosmos111 15 июня 2015 12:29
          Цитата: aviator1913
          а вы со своим открытым способом стремитесь его увеличить.

          я не чего ,не собираюсь увеличивать...

          Я просто привёл технологию, разработанную в сша в 40-х года и ВСЁ...
          вот, цитата из той же книжки...

          Горное бюро также изучает возможность получения жидкого топлива из различных аграрных культур, таких как кукуруза, ищет пути добычи нефти из истощенных нефтяных месторождений и испытывает методы преобразования углеводородов содержащихся в угле в жидкое топливо. Работы, начатые как чрезвычайные меры во время войны, превратились в программу, которая принесла уверенность США в том, что она обеспечена жидкими видами топлива на следующие 1000 лет.
          1. aviator1913 15 июня 2015 12:50
            Технологий множество, но нужны те, которые уменьшают издержки и более технологичны. Поэтому в качестве альтернативы и примера приводить открытый способ не логично, вы бы еще битумное озеро как способ добычи нефти ковшиком привели.
            1. Комментарий был удален.
            2. gjv 15 июня 2015 14:48
              Цитата: aviator1913
              Технологий множество, но нужны те, которые уменьшают издержки и более технологичны

              Так и интересно, ПИВ и газовый разрыв разработаны? А если разработаны
              , почему не применяются? Видимо всё же не так дёшевы, как вода?
              Воду эту видел, жуть конечно!
              gjv
              1. POKPAH 15 июня 2015 15:29
                Газовый разрыв применяется, но не везде, а там где при добыче из пласта идет большое кол-во попутного газа, его и используют, так же активно применяется нагрев нефти для уменьшения ее вязкости путем закачки пара. Вода как и газ применяются для поддержания внутрипластового давления, без них пока что никак, так как времена нефтяных фонтанов прошли. (хотя может просто еще не нашли таких месторождений как Самотлорское)
                1. itr 15 июня 2015 17:53
                  Роктан извините но от газлифта отказались пластовое давление в нашем регионе водой подымают дешевле и на самотлоре добыто менее 50 процентов от добытого
                  Технологии надо менять
                  itr
                  1. aviator1913 17 июня 2015 10:13
                    Я и говорю что ученые этим занимаются, технологии по удешевлению добычи сланцевого газа в США развиваются очень быстро.

                    Был на встрече с сотрудниками РАН, ответственными за развитие нефтедобычи в России, проводимых советом по внешней и оборонной политике (СВОП), и лично слышал, что они опасаются такого развития событий как удешевление и большей экологичности способов добычи сланцевого газа, так как в данном случае рынок опять просядет, причем сильно.
                2. AKuzenka 19 июня 2015 22:07
                  Глубоко заблуждаетесь. Напорных месторождений, у нас, ещё много. Ненапорных - ещё больше. Подпор водой, в сланцевых месторождениях...как бы помягче...нонсенс. Нечего там подпирать, если круг коллектор (пористая порода, вмещающая в себя флюиды (газ, нефть, вода)). Если разрыв, то система открыта, и все флюиды идут во ВСЕ стороны. Какой уж тут подпор.
  7. itr 15 июня 2015 17:51
    На эту тему можно спорить вечно ! Я скажу так выбор у каждого свой жить с живой женщиной или с резиновой
    Если бабы нет то конечно и резиновая не плоха
    Моя точка зрения ))))
    itr
  8. Cap.Morgan 18 июня 2015 00:11
    Синтетическое топливо всё таки довольно дорого. По крайней мере так было во второй половине 20 века. Я также читал что производились и дизельные фракции.
    Что касается пищевых жиров то это фейк. Маргарин получают из растительного масла но никак не из угля. По моему из угля можно получить сложную субстанцию, которую можно использовать в пищу, но не напрямую а после обработки бактериями...
  9. AKuzenka 19 июня 2015 22:04
    Сокращение разведанных запасов нефти на планете вынуждает нефтяные компании работать с альтернативными источниками углеводородов и заниматься их поисками.


    Автор не в теме, добычей сланцевой нефти (газа) занялись всего лишь по экономическим показателям. А вовсе не из-за дефицита сырья. Последний "кризис" прекрасно продемонстрировал это. Технологий много, но стоимость этих технологий - вопрос поважнее. Из 100 кг. обычной почвы, добыть вам 154 гр. железа. Это показатель! А вот сколько затрат на это пойдёт....(дальше матом). Не окупит ни разу. Проще болотную руду (лимонит) найти и выплавить. Есть гипотеза, подтверждённая практикой - нефть и газ ВОЗОБНОВЛЯЕМЫ. Порукой тому геохимические реакции в земной коре. По образование, сам, геолог-геофизик. Поэтому к "ужасу", описанному автором, отношусь скептически.

Информация

Посетители, находящиеся в группе Гости, не могут оставлять комментарии к данной публикации.
Картина дня