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红沙岗页岩油生产技术路线 1.国内外页岩油生产工艺及技术设备 1.1地下技术 1.1.1 壳牌原位转化工艺(ICP) 壳牌(Shell) 公司是油气开采和石化领域的寡头, 其开发的原位转化工艺(ICP) 已经投入了约2亿美元的研究经费。ICP技术采用电加热, 加热周期为2~4年。产品通过传统的油气开采技术输送到地面。ICP 技术试图通过缓慢加热提升产品质量, 相对于其他工艺可以回收极深岩层中的页岩油,并能减少地表污染, 同时省去了地下燃烧过程, 减少了对环境的危害。ICP技术可以在更小的地表面上采出更多的油气产品。为了避免对地下水的污染,壳牌公司开发了独有的冷冻墙技术, 可以避免生产区域在页岩加热、产品采出和后期清理过程中地下水的侵入。 2006年壳牌公司对3块160英亩(1英亩=4047m2)的油页岩矿进行研究、开发和论证。电加热器一般距地表1000~2000英尺( 1英尺=0.3048 m) , 岩层被加热温度约为400℃。产品中气体和轻质原油的比例约为1：2。目前壳牌公司正在科罗拉多州的油页岩层中测试ICP和冷冻墙技术。前期试验中, 在长30英尺、宽40英尺的较小区域里采出了1700桶轻质原油和大量的天然气。 ICP干馏技术的特点: (1) 能够开采深部和厚层油页岩，资源回收率高; (2)地面上占地少，无需采矿和处理尾矿，对地面环境影响小; (3) 与地面干馏相比，规模大，成本低，产出能量为消耗能量的3倍左右; (4) 能够产生高质量运输燃料; (5) 干馏时间长，需要几年，对地下环境影响目前尚不确定。 1.1.2 IEP地热燃料电池(GFC) IEP( Independent Energy Partners) 公司是一家开发非传统能源的技术公司, 拥有一批突破性的原位开采专利技术。其中, IEP具有自主知识产权的地热燃料电池( GFC )技术可以大大降低开采油页岩的成本, 除了采出油气还能副产电力。 IEP工艺如下图所示, 其核心是GFC。GFC 组件采用固体氧化物燃料电池( SOFC ) , 其使用氧化钇、稳定的氧化锆等固态陶瓷电解质, 工作温度为700~ 1 000℃, 不需要贵金属电极催化剂, 氧原子从阴极移动到阳极氧化燃料气体(主要是氢和一氧化碳的混合物)产生电能。阳极生成的电子通过外部电路移动返回到阴极上, 消耗进入的氧, 从而完成循环。由于反应温度高, SOFC 能够直接使用原位加热产生的烃类气体作燃料, 而不需要首先通过外部重整从燃料中获得氢, 而且SOFC 对硫污染具有很大的耐受性; 同时, 由于使用固态的电解质性能较为稳定, 用压缩杆将多块SOFC 压紧构成GFC 电池组, SOFC 之间放有金属板支撑体, 最后GFC 电池组放入金属套管封装, 燃料和空气由地表的处理工厂输入, 而GFC周围的气体、土壤、液体或其他污染物无法渗入。 IEP工艺不用燃烧器或电子加热器, 而是将高温燃料电池组放入页岩层加热。在系统启动阶段,采用天然气作燃料, 系统稳定后产出气体的一部分经处理后返回燃料电池组, 实现能量自给。整个系统可以稳定连续地输出油气和电力。 GFC 技术每消耗1 单位的能量可以产出约含18单位能量的产品, 每采出1 桶原油伴生约200Kw·h的电能。产业化后每桶油的成本在20 美元左右。相对于其他方法, GFC 技术实现了燃料自供, 减少了有毒气体排放, 节约了大量工艺用水, 也解决了地表废料处理的问题。 1.1.3 MWE原位气体提取技术(IVE) MWE(Mountain West Energy )公司开发了低成本、低污染的原位气体提取( IVE ) 技术。IVE 技术已经完成了第一阶段的模拟计算和实验论证, 并于2008年获得了犹他州清洁能源技术创新奖。2009年, MWE 公司与San Leon Energy 公司达成协议, 在摩洛哥的塔尔发亚矿区进行为期3 年的实验项目。 IVE 工艺流程如图所示, 整个流程分为钻井系统、产品分理处理存储系统和载气加热系统。通过钻井平台将载气注入管和产品采出管引入油页岩储层。通过引发模块启动爆破装置, 形成一个半球形的区域。高于400℃的载气进入页岩层将油母气化通过采出管输送到地面。产品气经过加热后进入催化裂解反应器, 生成轻烃, 气体经过冷却后进入油、水、气三相分离器。废水进入处理系统, 油、天然气分别进入储罐。天然气一部分作为载气, 一部分为加热炉供气, 若有剩余可作为商品气出售。载气通过加热炉和太阳能模块加热后由泵打入地下页岩层, 完成循环。 IVE 工艺通过载气直接加热, 比热传导间接加热效率高, 产品油以气态带到地表, 载气可以在一个闭合回路中循环, 载气在地表可以通过太阳能模块加热, 有效的降低了温室气体的排放。MWE和他的合作伙伴计划在2011