АЙРЕКС - Воздействие на окружающую среду и нетрадиционные способы производства топлива

/ / / / / Воздействие на окружающую среду и нетрадиционные способы производства топлива

Воздействие на окружающую среду и нетрадиционные способы производства топлива

А. Кекилова (CI - 1998-1999), С. Бабаниязов
Ашхабад, Туркменистан

Общеизвестно, какое негативное влияние оказывает нефтегазовое производство на окружающую среду. Деятельность газо- и нефтедобывающих предприятий сопровождается образованием огромного количества отходов, и большая часть из них весьма токсична. То же самое можно сказать и о перерабатывающей промышленности. Воздействию подвергаются все окружающие среды: воздух, вода, почва. К примеру, действующий более 50 лет в Туркменистане Туркменбашинский НПЗ, комплекс очистных сооружений которого эксплуатируется более 30 лет. Сточные воды с завода сбрасываются в бухту Соймонова, связанную с Туркменбашинским заливом Каспийского моря. Несмотря на очистку сточных вод, в 1999 году в бухту поступило 83 т нефтепродуктов, 218 т взвешенных веществ, 3861 кг синтетических ПАВ, 3552 кг фенолов. Заводские трубы не оснащены дожигателями и индикаторами состава выбросов в атмосферу.

Находясь по программе IREX в США в попытках изучить, каким же образом ведутся работы по оценке воздействия на окружающую среду в результате деятельности энергетического сектора, и как американским компаниям удается соблюсти требования закона без ущерба для своей выгоды и для природы, я случайно (потому что не эта тема была предметом моих исследований) обнаружила, что есть много интересного в энергетической промышленности, что так или иначе связано с охраной окружающей среды. Ведь охрана природы - это не только борьба с загрязнениями и протесты против любого вида деятельности, способной нанести вред. По большому счету это и развитие новых технологий, способных уменьшить воздействие на окружающую среду, чем и озабочены сейчас многие энергетические компании мирового масштаба. К этому, естественно, их подталкивают и ужесточение требований со стороны природоохранных ведомств, и повышение информированности, а значит, и требовательности со стороны общественности.

Учитывая многолетний опыт работы в нефтегазовой индустрии Туркменистана, и почти полное отсутствие информации о тех технологиях, о которых пойдет речь ниже, невольно задумываешься: 'А почему же нам об этом мало что известно?' Вывод напрашивается такой: компании, приходящие на наш 'советский' рынок, как правило, приносят те технологии и оборудование, которыми у себя в стране они уже почти не пользуются в силу растущих требований. Но ведь их еще вполне можно использовать, особенно если принять во внимание, что это все на порядок выше существующего в нашей промышленности. И никто не заинтересован получить лучшее, за лучшее надо и платить больше. Выходит все очень хорошо: мы получили 'новые' технологии и оборудование; компании нашли, где употребить старые. Все очень счастливы. Пока:

И все же - немного свежей информации никому не повредит, а может быть, и принесет пользу многим.

Со времени изобретения первого автомобиля проблема топлива всегда была актуальной во всем мире. Найти наиболее точный баланс между составляющими компонентами - такова была основная задача всех научных исследований, связанных с моторными топливами. Однако проблемы, которые при этом решались, изменялись по мере развития общества.

На заре развития эры автомобилей основной задачей было улучшить работу двигателя и повысить его жизненный срок, для чего с 1930-х годов в бензине используются свинцовые добавки. Однако свинец, выделяющийся вместе с выхлопными газами, оказался миной замедленного действия, которая сработала через долгие годы и привела к необходимости создания бензинов без свинцовых добавок - неэтилированных. Эта глобальная проблема успешно решается благодаря двум основным факторам: использованию в автомобилестроении новых технологий, требующих введения неэтилированного топлива; и растущему беспокойству и накоплению данных об опасном влиянии свинца на здоровье, особенно детей.

Однако в истории были и другие факторы, заставляющие человечество искать альтернативные способы получения бензина. В Германии и в ЮАР в первой половине ХХ века были разработаны технологии получения синтетического топлива из каменного угля, вернее, из его метана. Толчком к этим исследованиям послужило отсутствие столь необходимого к тому времени собственного углеводородного сырья, проблемы с импортом и в то же время большие ресурсы каменного угля. Немцы первыми создали и стали использовать синтетическое топливо, первыми в мире построили заводы по переработке угля в топливо для насыщения военной машины Германии в период второй мировой войны. Однако эти технологические процессы были весьма сложными и дорогостоящими для применения их в странах, богатых природными углеводородами - нефтью и газом. Гораздо проще и дешевле было добывать природные ресурсы и экспортировать их.

Сегодня Южная Африка лидирует в мире по использованию синтетического топлива. За последние 50 лет там построено четыре завода по производству синтетического топлива из угля (технология Sasol), производящих около 150 000 баррелей в день топлива. Но для того, чтобы выдержать конкуренцию с традиционными видами топлива, эти заводы субсидируются правительством.

Шли годы. Беспокойство по поводу истощения мировых запасов нефти в начале 1970-х привело к тому, что нефтяные компании стали искать новые способы получения жидкого топлива/бензина. Естественно, наиболее подходящее сырье для этого - природный газ. Тем более, что значительный рост объемов доказанных запасов природного газа по всему миру, привел к поиску способов альтернативного использования газа вместо бензина. Позже эта необходимость подкрепилась озабоченностью загрязнения окружающей среды и глобального потепления климата. Не последнюю роль в этом сыграл и такой факт, что большинство новых месторождений расположено далеко от рынков сбыта газа.

В такой ситуации один из выходов - наиболее распространенный в мире в настоящее время - сжижение природного газа (LNG - liquid natural gas). Но сжижение - достаточно сложный процесс. И основная проблема при этом - достижение и сохранение необходимых низких температур и высокого давления в процессе транспортировки газа. Следовательно, возникает необходимость в сооружении специальных терминалов для погрузки и разгрузки продукта. Плюс необходимо учесть фактор риска, естественный при работах, связанных с высоким давлением и взрывоопасным веществом, каковым является газ. И, кроме того, по расчетам специалистов ведущих энергетических институтов США, сжижение газа - достаточно дорогостоящая процедура, далеко не всегда выгодная для экспортера, особенно если отсутствует соответствующая инфраструктура и надо начинать практически с нуля.

Какой же выход в таком случае? Ведь энергетическое сырье - субстанция, несущая обоюдную выгоду: и тому, кто продает, и тому, кто покупает.

Другой возможный путь - получение жидких углеводородов, проще говоря, бензина, из того же самого газа. Ведущая роль в проведении исследований по переработке газа в жидкость принадлежит американским нефтяным компаниям и институтам.

Рассмотрим результаты некоторых из этих нетрадиционных исследований.

Технология синтеза средних дистиллятов (SMDS) была разработана всемирно известной энергетической компанией Шелл. При этом природный газ используется в качестве сырья для получения средних дистиллятов типа керосина или дизельного топлива самого высокого качества. Промышленная эксплуатация первой такой установки мощностью 12000 баррелей в сутки началась в 1993 году в Малайзии, и в настоящее время процесс Шелл является единственным уже зарекомендовавшим себя в промышленности в крупных масштабах. В настоящее время достигнуто соглашение о строительстве в Египте установки SMDS мощностью 75000 баррелей в день и установки сжижения газа (LNG); планируется проведение работ по ТЭО строительства установки SMDS в Тринидад и Тобаго, Индонезии и Иране.

Процесс переработки газа в жидкость, (GTL или gas-to-liquid), разработанный Корпорацией 'Syntroleum' (США), первым продемонстрировал, что синтетическое топливо на основе природного газа может быть сравнимо по цене с традиционными продуктами переработки нефти. А в условиях, когда становится невероятно трудно повысить качество транспортного топлива, экономичное синтетическое топливо может стать значительным новым ресурсом.

Технология Syntroleum родилась в 1984 году. Основные преимущества технологии состоят в том, что появляется возможность использовать месторождения с небольшими запасами и низким качеством газа, с высоким содержанием азота и двуокиси углерода; появляется возможность использовать попутный газ, то есть все то, что до сих пор либо сжигалось в факелах или закачивалось обратно в пласт, либо находится в консервации. Ранее считавшиеся экономически невыгодными, такие запасы газа во всем мире огромны и не представляют проблемы для технологии GTL.

Не будем вдаваться в техническое описание процесса, достаточно сложное для читателя, не обладающего специальной подготовкой, а лишь вкратце отметим основные выгоды, которые несут новые технологии.

Во-первых, синтетическое сырье, получаемое из природного газа, является исключительно чистым (визуально, дизельное топливо выглядит прозрачным, как вода и практически без запаха) - решаются проблемы, связанные с защитой окружающей среды;

Во-вторых, разработка удаленных и низкокачественных месторождений газа, невозможная сейчас из-за высокой стоимости транспортировки и переработки, означает большие экономические прибыли и десятки лет, обеспеченные чистым топливом;

Третье - отпадает необходимость строительства новых газопроводов, полученное топливо можно транспортировать по существующим продуктопроводам или на традиционных танкерах;

Четвертое - побочные продукты, получаемые при использовании GTL:

В настоящее время планируется строительство установки 'Syntroleum' в Австралии.

А в Нигерии установку GTL будет строить корпорация Шеврон, также работающая в этом направлении и Sasol Ltd.

Кроме того, с ростом международного интереса к использованию природного газа в качестве экологически благоприятного и доступного энергетического сырья, упомянутая выше компания Sasol (ЮАР) предлагает свою технологическую установку (Sasol Slurry Phase Distillate process) для производства высококачественного дизельного топлива из природного газа. Специалистами этой компании разработана также технология по превращению синтетического газа в бензин и легкие олефины (алкены). Эта технология, как и предыдущая, может быть использована для производства жидкого топлива и химикатов из природного газа.

'Supergas' - так назвали свое изобретение специалисты Института технологий использования газа Университета Оклахомы. 'Supergas' представляет собой смесь природного газа и легких нефтепродуктов, таких как пропан и др. При этом пропан играет роль растворителя природного газа, позволяющего газу сохраниться в качестве жидкости при нормальной рабочей температуре. Смесь подается в двигатель под давлением, которое практически вдвое ниже, чем при использовании в качестве топлива сжатого природного газа, а пробег автомобиля при использовании 'супергаза' вдвое выше. Особенно важно и то, что содержание вредных веществ в выхлопных газах при этом также значительно ниже, чем при использовании традиционных бензинов.

С 1997 года на территории Университета проводятся испытания 'супергаза' с использованием Тойоты Corolla в рамках совместного проекта с Воздушными силами США.

И еще отличный пример создания высококачественного топлива, на этот раз для промышленных предприятий. Но здесь в качестве сырья используется не нефть и газ. Специалисты Венесуэлы, обладающей уникальным по размерам и качеству месторождением природного асфальта (битума), разработали технологию, не имеющую аналогов в мире. Полученный жидкий нефтепродукт получил название Orimulsion. Что это? Элементарная смесь природного асфальта с водой в пропорции 70 % к 30 %. Создается устойчивая эмульсия путем смешивания компонентов при определенных условиях. И в настоящее время этот продукт широко экспортируется в Канаду, Данию, Литву, Китай, Японию и Италию. И снова большое значение имеет тот факт, что производство и использование этого топлива отличается своей высокой экологичностью. Использование системы контроля качества воздуха, включающей электростатические фильтры и скрубберы, способствует значительному снижению выбросов СО₂, твердых частиц и сернистого ангидрита по сравнению с сжиганием низкосернистых нефти и угля.

Будущее в мире - за экологически чистыми видами энергии. Если раньше под этим подразумевали энергию ветра, солнца и биомассы, то сейчас уже можно с полной уверенностью сказать, что недалеко то время, когда даже энергию полученную из углеводородов, можно будет использовать с наименьшим вредом для здоровья и для нашей природы. Энергетические компании всего мира работают над усовершенствованием качества топлива. А если эти усилия объединить с разработками, которые ведутся в автомобильной промышленности? Эффект удваивается.

На 27-ой международной энергетической конференции по 'Идентификации развития энергетического сектора в наступающем десятилетии', состоявшейся в Колорадо (США) в апреле 2000 года, компанией Тойота была представлена модель, названная фирмой 'Green Toyota'. Автомобиль работает в двойном режиме. При определенных условиях происходит автоматическое переключение работы двигателя с обыкновенного бензина на электрический привод. Стоимость автомобилей в США не превышает стандартной цены за стандартную машину, т.к. для скорейшего внедрения экологически чистой модели существует определенная государством дотация.

Надеемся, что перечень работ, которые так или иначе связаны с поиском нетрадиционного подхода к производству экологически чистой топливной энергии, не ограничиваются технологиями, описанными в этой статье. Но больше всего радует то, что на сегодняшний день вопрос развития энергетической отрасли тесно связан с проблемой сохранения окружающей среды. Технологии синтеза газа дают прекрасную возможность производства экологически чистого топлива и помогут решить ту часть проблемы, которая касается всех людей, живущих в больших городах - чистый, без посторонних запахов и черных клубов дыма, воздух. Ведь не секрет, что количество автомобилей в наших странах растет потрясающе быстро. Одновременно растет потребление бензина. Огромный плюс для нас всех, что мы (Туркменистан) уже перешли на неэтилированный бензин. А представьте себе картину, когда вместо привычного бензина, с его характерным запахом, будет бензин без цвета и запаха. Когда вы больше не почувствуете запаха выхлопных газов и не увидите черного хвоста, после того как рядом с вами проехала старенькая машинка или огромный самосвал, или автобус. Когда вы сможете наслаждаться чистым воздухом:

При подготовке статьи были использованы материалы:

1. Agee Mark A. 'Новые горизонты для синтетического топлива', Всемирная конференция по качеству транспортного топлива 6-8 октября 1996, Вашингтон, Округ Колумбия, США

2. Agee Mark A. 'Экономичные технологии переработки газа в жидкость - новый парадигм для энергетической индустрии', VIII энергетический симпозиум, 13 мая 1997, Монтре, Швейцария

3. Данные, опубликованные компанией Шелл в http://www.shell.com/

4. Магда Ловей 'Выведение свинца из бензина: всемирный опыт и политические последствия', материалы департамента по охране окружающей среды, 1996