Добыча нефти: способы, переработка и применение

Нефть – природное ископаемое топливо, представляющее собой маслянистую жидкость мутно-жёлтого или светло-коричневого – вплоть до чёрного цветов, обладающую специфическим запахом. Вследствие содержания в составе значительного количества разнообразных углеводородов, это естественное сырьё стало занимать лидирующее положение среди других энергетических ресурсов.

Содержание

• Методы добычи
  • Первичный
  • Вторичный
  • Третичный
• Процессы переработки
  • Первичные
  • Вторичные
• Хранение и транспортировка
• Продукты переработки
  • Топливо
  • Пластик
  • Синтетические ткани
  • Каучук
  • Пищевой блок
• Применение в медицине и косметике
• Месторождения в России и мире
• Мировые запасы
• Страны, добывающие нефть

Важнейшим достоинством нефти является возможность выделять при сгорании значительное количество тепловой энергии. Именно это качество, а также возможность транспортировки на значительные расстояния, превратили её в чёрное золото – самый востребованный энергоресурс планетарного масштаба. Кроме того, этот вид минерального сырья является основой нефтехимической отрасли, позволяющей получать широкий спектр веществ, столь необходимых для многих отраслей промышленности, энергетики и транспорта.

Методы добычи

Основные залежи нефти присутствуют в подземных месторождениях, представляющих собой пустоты, расположенные на глубине, не превышающей 3-х км. Чтобы её извлечь, строятся скважины, позволяющие с помощью шахт достичь необходимой отметки залегания.

Не вдаваясь во все технологические тонкости, методы добычи нефти в зависимости: от уровня давления внутри пласта, способа его обеспечения и технологии извлечения, подразделяются на три вида.

Первичный

Нефтесодержащая жидкость покидает своё место пребывания (коллектор нефтяной залежи) в результате воздействия естественных сил природы. Обычно её место занимает вода или газы. Если существующего давления не достаточно для самостоятельного выхода нефти (фонтанирования), то подключается специальные насосы. При таком методе добычи нефтеотдача скважины, как правило, не превышает 15%.

Вторичный

После исчерпания возможностей первичного метода нефтедобычи, на смену ему приходит вторичный метод, суть которого заключается в искусственном нагнетании давления внутрь залежи. Осуществляется это с помощью закачивания в пласт воды из близлежащих пресных водоёмов или газов естественного происхождения (воздух и продукты его разделения, попутный или природный газ). Подобные технологические решения увеличивают нефтеотдачу до 30%.

Третичный

Следующим этапом увеличения добычи нефти, позволяющим повысить продуктивность до 45%, является третичный метод. В основу, которого положены воздействия, повышающие энергетический уровень залегающего природного ресурса. Легко догадаться, что это, прежде всего повышение температуры, приводящее к увеличению, столь необходимого для извлечения нефти физического параметра – давления.

Но именно третичный метод, взятый на вооружение нефтяниками III-го тысячелетия, позволил обеспечить мировую экономику миллионами баррелей нефти.

Процессы переработки

Полученная в результате добычи нефть мало используется в чистом виде. Гораздо больший интерес представляют продукты её переработки – разнообразные виды топлива, а также исходные материалы для химической промышленности.

Первичные

Поступающее по трубопроводам или по железной дороге, а также транспортируемое водным путём с помощью танкеров сырьё, подвергается очистке и разделяется на фракции на нефтеперерабатывающих заводах. В этом и заключается суть первичной переработки.

Добыча нефти

Подготовка нефти

Доставленная на предприятия нефть содержит в своём составе примеси: газ, воду, твёрдые частицы, от которых необходимо избавиться. На этапе подготовки она подвергается:

• очистке от примесей механического происхождения,
• освобождению от углеводородов пониженной плотности (обычно – газообразных),
• обезвоживанию совместно с электрообессоливанием.

Атмосферная перегонка

Очищенная нефть поступает в цилиндрическую вертикальную (ректификационную) колонну, где подвергается воздействию пара, движущегося снизу вверх. В результате нагрева, доходящего до температуры достигающей 400⁰С, она разделяется на фракции:

• бензиновую,
• керосиновую,
• дизельную,
• жидкий мазут.

Вакуумная дистилляция

Вакуум-дистилляция применяется для выделения из мазута масляных дистиллятов и вакуумного газойля. Продукции, необходимой для выпуска топлива, масел, парафина и целого ряда продуктов нефтепереработки и нефтехимии. Оставшаяся тяжёлая фракция представляет собой гудрон, служащий для производства таких строительных материалов как битум и мазут.

Вторичные

Так как продукция первичной переработки нефти не отличается необходимыми товарными свойствами, то для улучшения качества её подвергают вторичной переработке.

Риформинг

Процесс каталитического риформинга, в основе которого лежит просачивание жидкости сквозь слой платинового катализатора, предназначен для получения высокооктанового бензина и ароматических углеводородов.

Гидроочистка

Этот технологический процесс предназначен для снижения количества примесей под воздействием водорода. При этом уменьшается количество смол, асфальтенов, а также веществ, имеющих в своём составе большое количество кислорода.

Каталитический крекинг

Каталитический крекинг – один из основных процессов вторичной переработки нефти, имеющий целью: повышение октанового числа бензина, получение углеводородных газов и кокса. Суть его заключается в получении мелких молекул из более крупных соединений с помощью нагрева и применения катализатора.

Гидрокрекинг

Для получения дизельного топлива и одного из компонентов автомобильного бензина – бензина гидрокрекинга, осуществляется расщепление средней фракции вакуумной дистилляции (газойля) в присутствии значительного количества водорода.

Коксование

Процесс бескислородного нагрева тяжёлых нефтяных фракций остатков вторичной переработки носит название «коксование». Целью его является получения нефтяного кокса – продукта, имеющего высокую стойкость против воздействия коррозии.

Изомеризация

Получение изомерного углеводородного сырья для нефтехимии и ряда компонентов бензина не может обойтись без изомеризации – изменения молекулярной структуры вещества с сохранением его качественных и количественных параметров.

Алкилирование

Цель повышения октанового числа бензина заставила технологов разработать данный процесс использования малоценных крекинговых продуктов в качестве важных компонентов бензина. Суть его заключена в молекулярном воздействии на исходный материал с помощью алкилов – частиц предельных углеводородов.

Хранение и транспортировка

Для хранения нефти применяют специальные вертикальные резервуары надземного и подземного типов. Как правило, современные хранилища представляют собой хорошо организованные структуры – нефтебазы, предназначенные для приёмки и распределения нефти.

Транспортировка голубого топлива осуществляется с помощью:

• Нефтеналивных танкеров – судов ёмкостью до 30 000 тонн, перевозящих этот жидкий вид энергоресурса по морям и рекам.
• Нефтепроводов, позволяющих перемещать огромные объёмы нефти на значительные расстояния с минимумом затрат подземным способом.
• Железнодорожных цистерн, доставляющих нефть в незначительных объёмах в отдалённые местности.

Автомобильный вид транспорта экономически не выгоден для доставки сырой нефти, поэтому его используют для перевозки готовых нефтепродуктов конечным потребителям.

Продукты переработки

Уникальность нефти заключается в том, что из неё посредством переработки получают продукцию, задействованную во всех отраслях народного хозяйства: от промышленности – до повседневного быта.

Топливо

Нефтяные топлива подразделятся на группы, основными из которых являются:

• авиационный и автомобильный бензин,
• дизельное топливо,
• мазут,
• керосин.

Они находят своё применение на транспорте и в энергетике.

Пластик

Пластмассы – одно из выдающихся изобретений учёных 20-го века. Эти высокомолекулярные соединения, благодаря своим свойствам: лёгкости, устойчивости к влаге и ряду агрессивных жидкостей, а также низкой тепло- и электропроводности, наряду с физиологической безвредностью для человеческого организма, широко используются в качестве сырья для изготовления ёмкостей, изоляционных материалов и даже предметов мебели.

Производство столь необходимого материала, каким сегодня является пластик, доходит до 200 млн. т в год.

Синтетические ткани

Широчайший спектр современных тканей, к которым относятся: полиэстер (лавсан), холлофайбер, акрил, капрон, нейлон, стрейч-ткани, а также искусственный мех и искусственная кожа, – являются продукцией нефтепереработки. Кроме чисто бытового назначения, обусловленного прочностью, эластичностью, стойкостью и практичностью этих материалов, синтетика находит использование в авиации, строительстве и сельском хозяйстве.

Каучук

Синтетические полимеры, обладающие эластичностью, вязкостью, водоотталкивающими и диэлектрическими свойствами, получили распространение благодаря изготавливаемой из них продукции: резины и эбонита. Если первые можно встретить в качестве шин для автомобилей, самолётов и велосипедов, то вторые незаменимы в качестве электроизоляционных материалов.

Пищевой блок

Проблема недостатка пищевых продуктов с каждым днём всё острее стоит перед человечеством. Вполне возможно, что на смену натуральным вскоре придут синтезированные из нефти продукты питания. Современная пищевая индустрия активно выдвигает на рынок: искусственную икру, жевательную резинку, ванилин, красители и концентраты. Естественно, что все они являются продукцией нефтепереработки.

Нефть

Применение в медицине и косметике

Производные нефти уже давно заняли своё место на прилавках аптек в качестве средств от аллергии, головной боли, повышенной температуры, инфекций и стресса. Не говоря уже о множестве ёмкостей, используемых в чисто медицинских целях, можно отдельно отметить перспективы создания целого класса пластмассовых протезов, изготовленных при помощи 3D-моделирования.

Ещё одно направление использования нефтепродуктов заключается в том, что современные представительницы прекрасного пола не обходятся без целого набора косметических средств нефтяного происхождения. Это лаки, тени, карандаши, красители, бижутерия и парфюм. Стандартного набора средств, являющихся отличным дополнением к одежде, обуви и галантерее, также изготовленных на основе нефти.

Понятно, что столь широкий спектр употребления продуктов нефтепереработки требует открытия всё новых и новых месторождений.

Месторождения в России и мире

Россия занимает восьмое место в мире по запасам нефти. Крупнейшие месторождения расположены в Западной Сибири, на территории республик Башкортостан и Татарстан, а также на Кавказе, в Красноярском крае, Астраханской области и острове Сахалин.

Мировые нефтяные месторождения географически распределены следующим образом:

• Ближний Восток – 67%.
• Латинская Америка – 8%.
• Западная Африка – 7%.
• Россия и Средняя Азия – 6%.
• Северная Америка – 5%.
• Западная Европа – 3%.
• Юго-Восточная Азия – 3%.

Мировые запасы

Согласно последним данным февраля 2020 года, лидерами по запасам нефти являются:

• Венесуэла – 16,9% общемировых запасов, что составляет 300,878 млрд. баррелей.
• Саудовская Аравия – 16,7% =» 297,7 млрд. баррелей.
• Иран – 11,9% =» 211,6 млрд. баррелей.
• Канада – 9,5% =» 169,709 млрд. баррелей.
• Ирак – 8% =» 142,503 млрд. баррелей.
• ОАЭ – 5,9% =» 105,8 млрд. баррелей.
• Кувейт – 5,7% =» 101,5 млрд. баррелей.
• Россия – 4,5% =» 80,0 млрд. баррелей.

Необходимо отметить, что эти данные постоянно уточняются, благодаря геологоразведке. Также имеются огромные залежи углеводородов на дне Мирового океана.

Страны, добывающие нефть

Вследствие целого ряда экономических, политических и исторических причин, перечень государств, занимающих первые строчки рейтингов по уровню нефтедобычи, несколько отличаются от списка стран, располагающих значительными запасами этого вида природного топлива.

Список стран-лидеров по уровню добычи нефти:

• США – 18,7% =» 15,043 млн. баррелей/сутки.
• Саудовская Аравия – 14,9% =» 12,0 млн. баррелей/сутки.
• Россия – 13,4% =» 10,8 млн. баррелей/сутки.
• Ирак – 5,5% =» 4,452 млн. баррелей/сутки.
• Иран – 5,0% =» 3,991 млн. баррелей/сутки.

Вполне очевидно что, несмотря на ограниченные запасы (хотя, точный уровень этих запасов очень трудно оценить даже приблизительно), нефть ещё достаточно долгое время сохранит свои лидирующие позиции в качестве основного природного энергоресурса мировой экономики.

Автор:
Юрий Флоринских
Все статьи этого автора

Последние статьи автора:
Крупнейшие производители молока и молочной продукции в мире Алмазы: свойства, способы добычи и применение

Перевернуть технологию переработки нефти – Наука – Коммерсантъ

Компания «Максинвест» (резидент «Сколково») разработала и получила четыре патента на инновационную технологию удаления серы из нефти и нефтепродуктов (научное название процесса — десульфуризация), суть которой заключается в воздействии на исходный материал вращающимся электромагнитным полем.

По эффективности и техническим показателям метод превосходит многие из технологий очистки нефтепродуктов от серы, применяемые в промышленности, однако его потенциал намного шире и может пригодиться в самых разных отраслях экономики.

Отрава для природы

Проблема удаления сернистых соединений нефти существует с тех пор, как в мире начали добывать это сырье. «Советский Союз столкнулся с потребностью очищать нефть и нефтепродукты от серы в начале 1950-х годов, когда в стране началось бурное развитие нефтепереработки и в строй вошли нефтяные месторождения Урала, Башкирии, Татарии,— рассказывает член правления Ассоциации нефтепереработчиков и нефтехимиков РФ, заслуженный работник нефтяной и газовой промышленности РФ Владислав Баженов.— Там все сорта с высоким содержанием серы. До этого промышленность работала на легких и малосернистых сортах и проблема была не столь заметна, кроме того, требования к содержанию серы были не такими жесткими».

Но чем плоха сера в нефти, зачем ее удалять? «Уменьшение содержания серы в нефти перед началом нефтепереработки снижает коррозионное воздействие нефти на трубопроводы, рабочие органы насосов, емкостное и ректификационное оборудование,— поясняет генеральный директор ООО «Максинвест» Александр Слепцов. — Кроме того, повышение требований к качеству топлива (бензин, керосин, дизельное топливо) вызвало внедрение процессов, в которых сера является ядом для катализаторов, снижая их эффективность. При уменьшении содержания серы возрастает срок службы всего комплекса и межремонтный пробег, а также сроки использования катализаторов». Да и оптовая цена низкосернистого мазута, например, в два раза выше, чем высокосернистого, отмечает господин Слепцов.

Читать далее

Экологию тоже нельзя сбрасывать со счетов, подчеркивает Владислав Баженов. Использование бензина с высоким содержанием серы загрязняет атмосферу, поскольку в выбросах много сернистого газа. «Кроме того, сера, выделяемая в процессе десульфуризации,— объясняет господин Баженов,— это естественный пластификатор, который улучшает технологические свойства асфальтобетонной смеси, повышает жесткость, препятствует образованию колеи».

Но если десульфуризацией нефтяники занимаются давно, они уже наверняка придумали соответствующие методы. Зачем еще что-то изобретать?

Тут дело в масштабах, объясняет Владислав Баженов. И в цене. «В России существует 29 больших заводов, имеющих все виды нефтепереработки и способных перерабатывать, скажем, 220 млн тонн нефти,— говорит он.— Такие предприятия могут позволить себе дорогостоящие методы — гидроочистку и каталитические процессы переработки. Но ведь есть еще больше 200 мелких предприятий!» Они не располагают средствами для гидроочистки и поставляют на рынок топливо, которое не всегда соответствует ГОСТу по содержанию сернистых соединений, напоминает господин Баженов. Такое топливо не только отравляет атмосферу, но и плохо сказывается на двигателе, и его тоже нужно тем или иным способом очищать.

Развитие своей инновационной технологии «Максинвест» начал в 2014 году. «Инициатива создания компании и финансирования работ принадлежала одному из иностранных покупателей высокосернистого российского дизельного топлива. Основной задачей было снижение в нем содержания серы не за счет различных вариантов смешивания, а с помощью эффективной технологии очистки,— вспоминает Александр Слепцов.— По итогам предварительных исследований и консультаций со специалистами был выбран наиболее удобный, с нашей точки зрения, метод — воздействие вращающимся электромагнитным полем».

Процесс пошел

Эффект воздействия электромагнитным полем на различные вещества открыл Майкл Фарадей в середине XIX века, а первые патенты в этой области были зарегистрированы в США в 1890-х годах. «Существует заметное число компаний, которые используют этот эффект в различных производствах, но мы направили свои усилия на снижение содержания серы в нефтепродуктах,— говорит Александр Слепцов.— Наша технология обессеривания строится на процессах, происходящих в реакторе проточного типа, в рабочую зону которого подаются обрабатываемые нефть или нефтепродукты (мазут, дизельная фракция и др.), компонент реакционной массы, основой которого является специальным образом подготовленная водная дисперсия ферромагнитных частиц (не более 5% объема обрабатываемых веществ). Процесс обработки интенсифицируется наличием в зоне реакции ферромагнитных рабочих элементов различной геометрической формы, а также влиянием, которое оказывает вращающееся электромагнитное поле высокой интенсивности. В совокупности все эти условия обеспечивают многофакторное воздействие на реакционную массу, приводят к изменению состава сероорганических соединений и в конечном итоге — к снижению содержания серы в обрабатываемых нефтепродуктах, естественно, после стандартных методов разделения реакционной массы».

«Микропроцессы внутри проходят на очень высоком энергетическом уровне, достаточном для разрыва внутримолекулярных связей с образованием свободных радикалов и новых соединений серы со свойствами, позволяющими выделять их из реакционной массы,— объясняет Егор Спиридонов, эксперт компании «Максинвест».— Отходы обессеривания представляют собой гелеобразную массу, из которой могут быть выделены элементы. Технология выделения элементов разработана и запатентована. По своему составу отходы в целом не отличаются от отходов установок гидроочистки».

Читать далее

Метод, предложенный «Максинвестом», существенно энергоэффективнее применяемых в нефтяной промышленности. Подтвержденный расход электроэнергии на обработку нефти в реакторе с целью снижения содержания серы с использованием этой технологии составляет около 1 кВт/т. «Наша технология работает при небольшом избыточном давлении в зоне реакции (до двух атмосфер) и максимальных температурах до 90–95°С,— подчеркивает Егор Спиридонов.— Это снижает стоимость процесса сероочистки по сравнению с традиционными методами, положительно влияя на показатели рентабельности предприятий». Помимо этого, технология позволяет осуществлять процессы деметаллизации с целью удаления тяжелых металлов, что совместно с десульфуризацией повышает коррозийную устойчивость оборудования и некоторым образом увеличивает содержание наиболее ценных легких фракций — бензина, керосина, дизельного топлива. «Если нашим способом обработать тяжелые сорта нефти, выход легких фракций увеличивается на 12–15%, а ведь именно легкие фракции — главный заработок нефтеперерабатывающих предприятий»,— говорит господин Спиридонов.

Деметаллизация тоже помогает экономить. Например, сегодня существуют ограничения по содержанию тяжелых металлов — ванадия, молибдена — в судовом топливе.

«Эта технология может перевернуть весь процесс нефтепереработки,— уверен Владислав Баженов.— Ведь если нефть очистить от серы перед переработкой, какое качество получится, какая экономия! Но мы пока не сумели сделать большую мощность». Однако масштабировать технологию все-таки можно, уверен исполнительный директор компании Николай Спиридонов: «Один наш реактор способен очищать 10–15 т нефтепродуктов в час, а чтобы получать больший объем, можно собрать кластер из двух, трех, десяти таких реакторов».

1.  Сборник-усреднитель. 2, 8 Насос. 3. Баки для добавок. 4, 12 Аппараты УАП (установки активации процессов). 5. Промежуточная емкость. 6. Отстойник. 7. Сборник очищенной воды. 9, 10 Сборник шлама. 11. Баки-накопители добавок. 13. Источник воды. 14. Бункер для сыпучих материалов со шнековым питателем.

1. Сборник-усреднитель. 2, 8 Насос. 3. Баки для добавок. 4, 12 Аппараты УАП (установки активации процессов). 5. Промежуточная емкость. 6. Отстойник. 7. Сборник очищенной воды. 9, 10 Сборник шлама. 11. Баки-накопители добавок. 13. Источник воды. 14. Бункер для сыпучих материалов со шнековым питателем.

Не только сера

«Установка гидроочистки, которая для удаления серы использует водород, на порядок дороже нашей установки в стандартной комплектации,— продолжает специалист.— Но в нашем случае нет необходимости в организации опасного и дорогостоящего производства водорода. Возможно, на большом НПЗ наша установка и не нужна, но, во-первых, есть продукты, которые выпускаются в небольших количествах, а во-вторых, в стране много малодебитных скважин, и там нефть можно очищать от серы прямо на месте». Технологию можно использовать для обессеривания фракций после разгонки нефти на мини-НПЗ, нефти на местах добычи, высокосернистого мазута и компонентов судового топлива в составе оборудования баз хранения нефтепродуктов, высокосернистых исходных нефтепродуктов для получения технического углерода и др.

Интерес к технологии проявляют различные организации. Для некоторых проводятся эксперименты, подтверждающие эффективность метода для десульфуризации, а также получения металлов и их соединений из природных водных источников, твердых полезных ископаемых и техногенных отходов. Две пилотные установки обессеривания и одна — обработки воды смонтированы за границей, а сотрудничество с несколькими российскими компаниями вышло на стадию переговоров по условиям изготовления и поставки установок. «Максинвест» надеется на их успешное завершение.

Елена Туева

Добыча сырой нефти и методы бурения

Добыча сырой нефти и методы бурения | КАПП

Нефть добывается (добывается) различными методами в зависимости от геологии и местоположения. После извлечения нефти ее отправляют на нефтеперерабатывающие заводы для производства продуктов переработки, которые мы используем каждый день, таких как бензин.

Первые попытки использовать ресурсы нефтеносных песков были предприняты в  середине 20-го века  с использованием горячей воды для отделения битума от песка. С тех пор этот процесс превратился в сложные методы, которые мы используем сегодня для добычи нефти.

ЧТО ТАКОЕ НЕФТЬ?

Масло  представляет собой жидкость черного, коричневатого или янтарного цвета. Сложная смесь углеводородов, включающая углерод, водород, серу, азот, кислород и металлы, нефть, образовавшаяся миллионы лет назад из остатков животных и растений, отложившихся в песке и иле и уплотненных слоями осадочных пород.

Нефть классифицируется как легкая, средняя, ​​тяжелая или сверхтяжелая. Легкая и средняя нефть может естественным образом вытекать на поверхность земли и, как правило, добывается из-под земли с помощью вертикального бурения и перекачки, в том числе Морская нефть Канады . Некоторое количество легкой нефти задерживается в «плотных» (непористых) горных породах, обычно в сланцах. Эта «легкая труднопроницаемая нефть» может быть извлечена с помощью горизонтального бурения и гидроразрыва пласта . Тяжелая нефть имеет густую консистенцию, которая плохо течет, и для извлечения часто требуются передовые технологии.

Канадские регионы с труднопроницаемыми нефтяными резервуарами включают Баккен, который находится в основном в Саскачеване; несколько месторождений в Альберте, включая Cardium и Viking; и Монтни и Дюверне в Альберте и Британской Колумбии.

Как добывается масло?

Нефть добывают (добывают) различными методами, в основном в зависимости от геологии.

ОБЫЧНАЯ НЕФТЬ

Обычная нефть добывается из подземных резервуаров традиционными методами бурения и откачки. Обычная нефть является жидкостью при атмосферных температуре и давлении, поэтому она может течь через ствол скважины и трубопровод, в отличие от битума (нефтеносных песков), который слишком густой, чтобы течь без нагревания или разбавления. Извлекать обычную нефть проще и дешевле, и она требует меньше обработки после добычи. Традиционная разработка нефти ведется как на суше, так и на море.

НЕТРАДИЦИОННАЯ НЕФТЬ

Нетрадиционная нефть не может быть извлечена традиционными методами бурения и откачки. Передовые методы добычи, такие как добыча нефтеносных песков и разработка месторождений, используются для извлечения более тяжелой нефти, которая не течет сама по себе. Нефть, обнаруженная в геологических формациях, которые затрудняют ее извлечение, например легкая нефть из плотных пород (LTO), также называется нетрадиционной нефтью, поскольку для добычи нефти из подземного резервуара требуются нетрадиционные методы. Легкая труднопроницаемая нефть встречается на большей части Западно-Канадского осадочного бассейна (WCSB), а также в Центральной и Восточной Канаде. LTO находится глубоко под поверхностью земли, в основном в низкопроницаемых горных породах, включая сланцевые, песчаниковые и аргиллитовые резервуары. Этот вид добычи нефти использует горизонтальное бурение и гидроразрыв пласта.

Открытая добыча

При добыче нефти из нефтеносных песков используются два основных метода: добыча или на месте, в зависимости от глубины залежей нефтеносных песков.

Добыча открытым способом используется, когда залежи нефтеносных песков находятся в пределах 70 метров (200 футов) от поверхности земли. Двадцать процентов запасов нефтеносных песков находятся достаточно близко к поверхности, чтобы их можно было добывать. Большие лопаты зачерпывают битуминозный песок в самосвалы, которые транспортируют его к дробилкам, где разбиваются большие комки. Затем нефтеносный песок смешивают с горячей водой и перекачивают по трубопроводу на установку, называемую обогатительной фабрикой, где битум (нефть) отделяется от других компонентов, таких как песок, глина и вода.

ХВОСТЫ НЕФТЯНЫХ ПЕСКОВ

Хвосты нефтеносных песков

Хвостохранилища распространены во всех типах открытых горных работ по всему миру. В нефтеносных песках хвосты, состоящие из воды, песка, глины и следовых количеств нефти, перекачиваются в пруды, где песок и глина постепенно оседают на дно. Вода в верхней части повторно используется в процессе добычи и разделения битума.

Когда хвостохранилище больше не нужно, оно рекультивируется . Компании по добыче нефтеносных песков, занимающиеся добычей полезных ископаемых, изучают множество методов для более быстрого затвердевания хвостов, чтобы пруды можно было высушить, повторно засыпать почвой и засадить местными видами деревьев и кустарников.

Узнайте больше о землепользовании

Развитие с низким уровнем воздействия

Знаете ли вы, что только около 0,04% бореальных лесов Канады было нарушено добычей нефтеносных песков?

Извлечение на месте

Более глубокие битумы должны извлекаться с использованием технологии на месте. «На месте» означает «на месте», потому что битум отделяется от песка под землей, прямо в самом месторождении. Это достигается путем нагревания битума, чтобы он стал достаточно жидким, чтобы его можно было перекачивать на поверхность.

Существует несколько способов нагрева битума под землей. Оба широко используемых метода — SAGD и CSS — используют большие объемы воды и сжигают природный газ для создания пара, который закачивается в залежи нефтеносных песков. Новые исследования ведут к технологиям , которые уменьшают или устраняют потребность в воде и природном газе.

Парогравитационное дренирование (SAGD)

В настоящее время в большинстве полевых работ используется парогравитационное дренирование (SAGD), при котором используются пары скважин (две скважины, нагнетательная и добывающая, пробуренные одна над другой ) для восстановления битума.

Нагнетательная скважина бурится вертикально в месторождение, затем поворачивается на 90 градусов и бурится горизонтально. Вторая скважина, известная как эксплуатационная, бурится глубже первой параллельно горизонтальной части первой скважины. Пар закачивается в залежь через верхний колодец. Нагретый битум начинает самотеком двигаться вниз ко второй скважине. Насосы второй скважины закачивают битум в скважину и поднимают на поверхность. Несколько скважин (иногда более 20) могут быть пробурены из одного места на поверхности, что еще больше снижает возмущение поверхности.

Циклическая подача пара (CSS)

В этом методе пар закачивается вниз по вертикальной скважине для пропитки или разжижения битума, который затем выкачивается на поверхность через ту же скважину. Этот метод повторяется до тех пор, пока большая часть масла не будет удалена.

Морская добыча нефти

Добыча нефти на шельфе Канады представляет собой уникальный процесс по сравнению с добычей нефти на суше. Первоначально компании могут начать процесс разведки с изучения существующих геологических и геофизических данных, чтобы узнать больше о потенциальных резервуарах.

Затем выполняются сейсморазведочных работ  для картирования геологических структур под морским дном. Если анализ сейсмических данных показывает геологическую структуру, которая может содержать ресурсы нефти и природного газа, компания может принять решение о бурении разведочной скважины. т.к. перед инвестированием в бурение разведочной скважины необходима точная информация из-за высокой стоимости бурения на шельфе.

Прежде чем можно будет начать бурение и морскую добычу нефти, компании должны подать заявку на получение соответствующих разрешений от соответствующих0005 регулирующий орган  в Атлантической Канаде.

Разработка морских месторождений

Если компания решит заняться морской добычей нефти и природного газа, следующим шагом будет разработка. Этап оффшорной разработки может занять от пяти до 10 лет, в зависимости от размера проекта.

На этапе разработки компания разрабатывает ряд планов, в которых точно описывается, как она будет добывать нефть и природный газ в конкретном резервуаре, защита окружающей среды  меры, которые будут приняты для минимизации любого воздействия на окружающую среду, меры безопасности, которые будут использоваться в проекте, и преимущества проекта для соответствующих сообществ и провинции в целом (включая занятость, доходы, контракты и т. д. ).

Морская добыча нефти

Наконец, начинается добыча на морском нефтяном проекте. Добыча нефти и природного газа на шельфе — сложный процесс, связанный с трудностями работы в удаленных и иногда суровых условиях. Производственные мощности построены таким образом, чтобы противостоять морской среде и ее вызовам, в том числе потенциалу морского льда и айсбергов в некоторых районах.

Некоторое количество тяжелой нефти и примерно половина битума, добываемого из нефтеносных песков, перерабатывается для получения синтетической сырой нефти. Синтетическое масло обычно содержит мало серы и не содержит остатков (очень тяжелых компонентов). Модернизация может происходить в районе производства или рядом с ним.

Узнайте больше о процессе улучшения и улучшения.

Обогащение обычно представляет собой двухэтапный процесс:

• Коксование или гидрокрекинг – используется для разрушения молекул. При коксовании углерод удаляется, а при гидрокрекинге добавляется водород.
• Гидроочистка – используется для стабилизации масла и удаления примесей, таких как сера

При модернизации используются температура, давление и химические катализаторы для расщепления больших сложных молекул битума на более мелкие. Добавление водорода или удаление углерода из масла создает молекулы углеводородов, подобные тем, что содержатся в легкой нефти. Обновлённая синтетическая нефть затем очищается, как и обычная сырая нефть, для производства бензина, дизельного топлива, топлива для реактивных двигателей и печного топлива.

Более 30% добываемой в Канаде нефти перерабатывается в Канаде, остальное экспортируется на нефтеперерабатывающие заводы в США. Канада ищет новые зарубежные рынки  для нашей нефти, но для того, чтобы это стало реальностью, требуется больше пропускной способности трубопровода  .

Ищете больше?

Связанные ссылки

Оффшорная добыча в Канаде

Как это работает: морская разведка

Искать:

Переработка пищевых масел

Введение

Пищевые масла, используемые на северо-востоке США, в основном поставляются со Среднего Запада США и Канады. Масла, используемые для заправки салатов, а также те, которые используются для приготовления пищи, например, для жарки во фритюре и на сковороде, называются пищевыми маслами.

На типичном заводе по переработке пищевого масла масло экстрагируют из семян сначала с помощью механической экстракции (экспеллерный пресс), а затем химической экстракции (экстракция гексаном). При использовании обоих методов в полученной муке остается менее 1% масла. Большая часть этой муки продается для использования в кормовых рационах животных.

Компоненты пищевого масла

Многие компоненты содержатся в типичном растительном масле (рис. 1). На этом рисунке показано, что находится в масле канолы; другие пищевые масла имеют различное процентное содержание одних и тех же компонентов. Компоненты, указанные как второстепенные, составляют менее 1% масла канолы, однако эти компоненты играют большую роль в определении стабильности и, следовательно, срока годности масла. Многие из этих второстепенных компонентов легко взаимодействуют с кислородом воздуха или другими компонентами масла, окисляя их и образуя продукты, связанные с прогорклостью. Другие из этих второстепенных компонентов являются антиоксидантами, предотвращающими реакцию компонентов с воздухом с образованием соединений, вызывающих прогорклость. В следующей таблице показаны некоторые второстепенные компоненты и их влияние на окисление. Антиоксиданты противостоят окислению, поэтому помогают сохранить качество масла; прооксиданты способствуют окислению, поэтому не помогают сохранить масло.

Антиоксиданты

устойчивы к прогорклости

• Токоферолы (витамин Е)
• Каротиноиды

Прооксиданты

средства против прогоркания

• Вода
• Переходные металлы (железо, медь)
• Полярные липиды
• Хлорофилл

В общем, трудно найти процесс, удаляющий прооксиданты без одновременного удаления встречающихся в природе антиоксидантов. Глядя на этикетку коммерчески приготовленного масла, часто видно, что после обработки в обработанное масло был добавлен антиоксидант для замены соединений, которые были удалены во время обработки.

Коммерческая переработка пищевого масла

Коммерческая система переработки пищевого масла обычно отличается от той, которую используют мелкие производители пищевого масла. Существуют этапы, которые мелкосерийному производителю не обязательно нужны или которые он не захочет использовать со своим продуктом. На рис. 2 представлена ​​упрощенная схема промышленной переработки масличных культур.

Семена сажают и собирают, как и любую другую культуру. Затем следует процесс очистки, в ходе которого из урожая удаляются нежелательные материалы, такие как почва и другие семена. В некоторых случаях предпочтительнее очищать семена от шелухи, чтобы получить конечный продукт более высокого качества.

Рисунок 2: Коммерческая переработка пищевых масличных культур

На этом этапе, если семена крупные, их измельчают или разбивают на более мелкие кусочки. Эти однородные куски затем кондиционируют нагреванием перед прессованием для масла. Двумя продуктами этого процесса являются сырое прессованное масло и жмых, представляющий собой прессованный сухой материал семян.

Неочищенное масло фильтруется перед переходом к последним этапам. Жмых, однако, расщепляется и измельчается для дополнительного извлечения масла. Хлопья измельчают и смешивают с гексаном для получения суспензии, которую нагревают. При нагревании гексан испаряется и собирается для дальнейшего использования. При нагревании шрот выделяет оставшееся масло, которое смешивается с небольшим количеством не испарившегося гексана.

Затем муку используют для других целей, например, в качестве корма для крупного рогатого скота. Смесь масла и гексана перегоняют, а гексан удаляют и собирают.

Оставшееся масло и масло после начального процесса отжима отбеливают с помощью отбеливающей глины и дезодорируют, оставляя масло в его окончательном состоянии, которое упаковывают и продают. Весь этот процесс включает в себя несколько процедур, которые мелкосерийному производителю могут не понадобиться для конечного продукта

Масла холодного отжима

Небольшое прессование с использованием экспеллерных прессов приводит к тому, что в шроте остается больше масла, чем в результате химической обработки. Обычно масло в шроте мелкосерийного прессования находится в пределах 8—15%. Коммерческая переработка оставляет менее 1% масла в муке. Извлечение как можно большего количества масла из семян является одной из целей, но получение масла при температуре ниже 49°C (120°F) также является важной задачей. Масло, отжатое при этой температуре ниже 49 ° C (120 ° F), известно как масло «холодного отжима» и желательно из-за предполагаемых повышенных питательных свойств. Масло холодного отжима также важно, если масло будет использоваться непосредственно в качестве моторного топлива, потому что масло, отжатое при более низкой температуре, содержит меньшее количество фосфора. Высокие уровни фосфора в масле могут быть вредными для дизельного двигателя, и это одно из соединений, максимальный предел которого установлен в стандарте на растительное масло для использования в качестве моторного топлива.

Масла RBD

Пищевые масла, приобретаемые в магазинах, известны как масла «RBD». Это рафинированные, отбеленные и дезодорированные масла. Каждый из этих этапов используется для создания конечного масла, которое имеет одинаковый вкус, цвет и стабильность. В результате эти масла, как правило, не имеют вкуса, запаха и цвета, независимо от исходного типа или качества семян масличных культур. Хотя это и является целью переработки, масло местного производства может не соответствовать тем же ожиданиям, что и масла, продаваемые на массовом рынке.

Небольшие прессованные масла, которые не подвергались обработке или подвергались минимальной обработке, сохраняют вкус и запах, характерные для исходных семян масличных культур. Например, подсолнечное масло, прошедшее минимальную обработку, сохраняет характерный подсолнечный аромат и передает его заправке для салатов или блюдам, обжаренным на этом масле.

Для жарки во фритюре масла RBD предназначены для более длительного выдерживания высоких температур, необходимых для этих целей.

Обработка пищевых масел часто подразделяется на три категории RBD: рафинация, отбеливание и дезодорация. Каждый из этих шагов, используемых в крупномасштабной обработке, может быть продублирован в меньшем масштабе. Некоторые из них труднее внедрить в небольших масштабах и могут быть неоправданными в зависимости от рынка конечного продукта.

Рафинация

Рафинация масел может включать нейтрализацию жирных кислот, удаление фосфолипидов (соединений, содержащих фосфор) и фильтрацию масла. Также могут быть осуществлены другие процессы для получения более стабильного масла для последующей переработки. В небольших масштабах удаление гидратируемых и негидратируемых фосфолипидов является одной целью, а удаление твердых частиц посредством фильтрации является второй задачей. Гидратируемые соединения — это те, которые растворяются в воде. Негидратируемые соединения не растворяются в воде и часто осаждаются или удаляются фильтрованием. В пищевых маслах содержится небольшое количество воды, поэтому вода присутствует для растворения гидратируемых соединений. Обратитесь к «Информационному бюллетеню о масличных культурах: фильтрация» для получения дополнительной информации о фильтрации пищевых масел.

Рисунок 3: Мешок с отбеливающей глиной.

Простая кислотная промывка сырого прессованного масла приведет к осаждению многих гидратируемых соединений из воды и превращению их в частицы, которые можно отделить, отцентрифугировать или отфильтровать из оставшегося масла. В качестве кислоты для этой операции часто выбирают лимонную кислоту. В одном процессе масло нагревается до 80°C (176°F). Затем масло смешивают с раствором 2% лимонной кислоты, 98% масла. Кислота состоит из раствора 30% кислоты с 70% воды. Эту общую смесь выдерживают при 80°С до 15 минут, затем быстро охлаждают, отстаивают и разделяют с помощью центрифуги. Коммерческие операции могут включать дополнительные процессы на стадии переработки.

Отбеливание

Масла имеют характерный цвет при первом нажатии. Присутствуя на полке продуктового магазина, растительные масла из разных семян имеют одинаковый почти бесцветный вид. Эти масла были отбелены, чтобы удалить второстепенные составляющие, которые вызывают цвет. Другие компоненты, некоторые из них желательны, также удаляются при отбеливании.

Отбеливание удаляет компоненты масла, которые увеличивают скорость окисления. Когда масло используется при высоких температурах, например, при обжаривании на сковороде или во фритюре, окисление ускоряется, и масло может быстро приобретать нежелательные характеристики, такие как неприятный привкус или темный цвет. Отбеливание позволяет использовать масло в течение более длительного периода времени до появления этих нежелательных характеристик.

Рисунок 4: Два разных типа отбеливающей глины. Слева показан образец, смешанный с маслом, нагретый и пропущенный через фильтр-пресс. Справа образец, который сам по себе используется как фильтр, через который пропускается масло. В обоих случаях нежелательные компоненты масла связываются с глиной, удаляя их.

Для отбеливания масло смешивают с необходимым количеством отбеливающей глины (рис. 3 и 4). Эта смесь нагревается до высокой температуры [9от 0°C (194°F) до 110°C (230°F)] в отсутствие кислорода (воздух) и смешивали. Нежелательные (и желательные) соединения в масле прилипают к частицам отбеливающей глины. Фильтрация или центрифугирование удаляют частицы глины и соединения, связанные с глиной, в результате чего из масла удаляются красящие соединения (рис. 5). Отбеливающая глина — это разновидность глины, которую добывают в основном на юге Соединенных Штатов. Это может быть как натуральная глина, так и активированная кислотой. Активированная глина притягивает и удерживает больше соединений, чем натуральная глина. Натуральная глина используется для отбеливания сертифицированных органических масел.

Рисунок 5: Отбеленное масло канолы (слева) и неотбеленное масло канолы (справа) сильно различаются по цвету из-за удаления натуральных красителей во время отбеливания.

Дезодорирующий

При прессовании масла содержат различные компоненты. К ним относятся витамины, жирные кислоты, белковые фрагменты, следы пестицидов и иногда тяжелых металлов, а также многие другие материалы. Большинство из них либо усиливают, либо ухудшают вкус и запах масла.

В процессе дезодорации все эти компоненты удаляются из масла, оставляя его без вкуса и запаха, практически таким же, как и другие дезодорированные масла. Этот процесс включает пропаривание масла, при котором нежелательные компоненты испаряются и отделяются от желаемого материала. Для мелкого или местного производителя этот процесс может быть нежелательным по нескольким причинам. Дезодорация удаляет вкус и запах, которые часто ценятся в маслах, усиливая вкус продуктов, для приготовления которых они используются. Кроме того, этот процесс требует дополнительного оборудования, приобретение и обслуживание которого может быть дорогостоящим.

Резюме

Пищевое масло содержит множество компонентов и свойств, которые играют роль в его очистке и качестве. При промышленной обработке пищевое масло бесцветно, не имеет запаха и вкуса, и почти не имеет своих первоначальных качеств.

Мелкомасштабная установка для производства пищевого масла содержит многие из тех же функций, но может не включать этапы, используемые в коммерческой переработке, такие как отбеливание и дезодорация.