Условия гидратообразования

Внешне газогидраты похожи на спрессованный снег или рыхлый лед. Один объем воды в гидратном состоянии связывает от 70 до 300 объемов газа. Плотность гидратов 900 — 1100 кг/м³. Снизу газогидратная залежь контактирует с подошвенной водой или нефтяной залежью, сверху — с газовой залежью или со свободной водой (в акватории океана). В придонной части мирового океана толщина залежи 100 — 400 м, площадь 320 млн км2. В акваториальной области залежи гидратов залегают на глубине 400 — 600 м, в арктической области — 100 — 250 м. На материках залежи гидратов приурочены к охлажденным зонам земной коры. Их толщина 700— 1500 м. Общая площадь суши, перспективная для формирования газогидратов около 40 млн км². Ресурсы их на материках 105 трлн м³, а в акватории Мирового океана 2 х 107 трлн м³.

В России газовые гидраты развиты в Тимано-Печорской, Западно-Сибирской, Хатангско-Вилюйской и Лено-Тунгусской провинциях. Открыто более 30 газогидратных месторождений, в том числе Мессояхское, Мархинское Средневилюйское, Намское и др. В США на Аляске известны месторождения Барроу, Томпсон, Прадхо-Бей, в Канаде — Кеналуак, Нерлерк, Коакоак и др. Добыча газогидратов производится из скважин путем перевода их в газообразное состояние за счет повышения температуры выше равновесной, вводом катализаторов разложения гидратов, электрическими, акустическими, термохимическими методами воздействия на пласт. Методы разработки газогидратных месторождений можно разделить на три группы: снижение давления внутри залежи (депрессионный метод), повышение температуры залежи и механическое разрушение. Понижение давление ниже равновесного приводит к выделению газов в свободное состояние. Метод мало перспективен по многим причинам. Нагревание залежи достаточно сложная задача. Залежь должна быть прогрета до равновесной температуры, на что расходуется до 10% от энергии получения метана. Прогрев породы производится закачкой горячей воды или пара через скважины в залежь или ее подошву. Широкое освоение газогидратных месторождений представляется делом достаточно отдаленного будущего. Ультразвуковые, электрические, акустические и другие методы воздействия на пласт не имеют практического значения из-за низких КПД.

Синтетическое жидкое топливо из угля [4,8,17]

Постоянное сокращение запасов природной нефти, удорожание ее добычи делает актуальной проблему получения синтетического жидкого топлива (СЖТ) из угля, ресурсы которого на порядок превышают ресурсы нефти.

Начало технических разработок процесса ожижения угля относится к 20-м годам XX века. В годы Второй Мировой войны в Германии работало 14 заводов, производивших 4 млн т синтетической нефти в год (технология YGE). Моторы немецких танков работали на дизтопливе из бурого угля. Второй этап — 70-е годы, когда ОПЭК повысил цены на нефть. Были созданы установки: Н-Соа1 — 200-600 т/сут., EDS -250 т/сут., установки новой немецкой техники в Ботроке — 200 т/сут., SRC — 30 т/сут., установки Австрало-Японского альянса в Латроби 50 т/сут. и десятки небольших установок. В 1997 г. в Японии была освоена установка NBDO — 150 т/сут. Но с понижением цен на нефть работы в основном прекратились. Японцы продолжили работы в Австралии на установке 1 т/сут. В Ботроке установка работает. Но сейчас на ней перерабатывают пластмассы с выпуском высококачественных масел — 80 т/сут. В Англии работает установка Point of Air — 2,5 т/сут. В России работала установка 5 т/сут. — при низком давлении 10 МПа. Доказана возможность снижения давления до 6 МПа. В США много средств идет на научные разработки гидрогенизации, в 1995 г. — 156 млн долл. Осваиваются новые технологии и катализаторы. В странах ЕЭС предлагается гидрировать изношенные шины - 1,5 млн покрышек в год. В результате путем гидрокрекинга получат нафту и полукокс для металлургии.

В настоящее время промышленное производство СЖТ освоено в ЮАР на заводах фирмы САСОЛ, где перерабатывают до 30 млн т угля в год и выпускают до 8 млн т СЖТ и много других продуктов. Во многих странах, в том числе и в России, ведется разработка и совершенствование методов ожижения угля — гидрогенизации.

В Китае планируется производить из 20 млн т угля бассейна Шаньси 10 млн т "угольной" нефти.

Для гидрогенизации пригодны маломета-морфизованные — бурые, длиннопламенные и газовые угли (Ro — 0,4 — 0,8%) с малым содержанием инертинита (до 15%) и богатые витринитом и липтинитом, зольностью менее 15%. По методу, разработанному в Институте горючих ископаемых (ИГИ, Москва), тонкоизмельченный уголь в смеси с донором водорода, в присутствии катализаторов (молибдена, глинозема) подвергается гидрогенизации при температуре 430 °С и давлении 8—10 МПа. По этому методу превращение органической массы угля достигает 90 — 95% при выходе моторных 45 — 50% и КПД производства 80%. Для получения 1 т СЖТ расходуется 5 т бурого угля при себестоимости 1 т СЖТ (в ценах до 1991 г.) 130 руб./т, при стоимости угля 2,7 руб./т. Приведенные затраты 215 руб./т, капитальные вложения 460,6 руб./т.

Существуют проекты создания заводов для производства синтетического жидкого топлива производительностью 3 — 5 млн т в год. Однако, по мнению специалистов, выгоднее строить установки модульного типа в отдаленных районах и производить на них из угля 500 тыс. т СЖТ в год, в том числе 135 тыс. т бензина АИ-93 неэтилированного и 935 тыс. т дизтоплива с содержанием серы 0,5 %. Расход угля — 1,5 млн т каменного или 3 млн т бурого. В перспективе большое количество СЖТ может быть получено из мало-метаморфизованных углей Канско-Ачинского, Кузнецкого и других бассейнов, ресурсы которых оцениваются в 100 млрд т, в большинстве случаев пригодных для открытой добычи.

Необходимо иметь в виду, что тяжелые продукты ожижения угля в определенной степени канцерогенны, а бензиновые фракции содержат повышенное (по сравнению с природной нефтью) количество азотистых соединений и ароматических углеводородов. Поэтому проекты получения СЖТ из угля потребуют тщательной экологической экспертизы на всех этапах производства.