crustgroup (crustgroup) wrote,
crustgroup
crustgroup

Category:

А тем, кто ложится спать, - спокойного сна (USA6)

Оставив читателя в прошлый раз у разбитого корыта американской инфраструктуры, изначально построенной и заточенной исключительно под использование дешёвого и легкодоступного жидкого топлива, мы поступили несправедливо. Большая страна, лидер Западного мира, светоч демократии и мировой жандарм, отнюдь не будет умирать и коллапсировать тихо и одномоментно.

Процес трансформации американской мечты вполне может расянуться на десятилетие, поскольку в момент обрушения импорта дешёвой сырой нефти из-за рубежа громадная страна, лежащая между Тихим и Атлантическим океаном, постарается, безусловно, выжать все имеющиеся ресурсы, для того, чтобы отсрочить неизбежный крах своей социальной модели и неумолимый процесс утраты мирового лидерства.

Вряд ли я смогу точно спрогнозировать, какие из природных ресурсов за пределами Североамериканского континента сможет получить - силой или обманом - последняя индустриальная Империя. Тем более, что тут я совершенно не специалист - моё понимание силовых методов заключается в умении стрелять из АК-74 и водить колесную технику.
Поэтому, с Вашего позволения, я расскажу подробнее о том, что США ещё может достать "из рукава" и что ещё есть у них в "нефтяной колоде" кроме канадских битумозных песков и сланцевой нефти Северной Дакоты.

Погнали, по пунктам.


1. Увеличение производства газоконденсата.
Газоконденсат - это специфическая фракция, чаще всего содержащаяся в природном газе. С точки зрения химии - нечто среднее между природным газом и классической нефтью. Молекулы газоконденсата тяжелее молекул природного газа, но легче молекул нефти. При высоких давлениях и при высоких тепературах, которые обычно характерны для пласта нефтегазового  месторождения, газоконденсат находится в газообразном состоянии - по большей мере смешиваясь в этом состоянии с природным газом, но частично - растворяясь в нефти, если таковая присутствует в пласте вместе с газом.
То есть - газоконденсат - это такой углеводородный Вицин, которому хрен куда получается деться от держащих его между собой Моргунова и Никулина в условиях углеводородной ловушки:


Газ, газоконденсат, нефть. Моргунов, Вицин, Никулин.

Однако, всё меняется при выходе нефти и газа на поверхность. Давление и температура при этом резко падают и тяжёлые фракции газоконденсата выпадают в жидкий осадок (конденсируются - отсюда, собственно говоря и название газоконденсата). С газоконденсатом, растворённым в нефти, происходит обратный процесс - его лёгкие фракции начинают кипеть и выделяться, вместе с метаном, в виде уже разобраного нами "нефтяного газа". Для интересующихся химией - в лёгкие фракции входят 4 углеводорода: этан, пропан, бутан и изобутан. Начиная с пентана и его изомеров конденсат уже считается тяжёлой фракцией.

Исходя из этой специфики англоязычные источники даже принципиально делят газоконденсат на две категории, которые  в западных отчётах учитываются отдельно - natural gas liquids (жидкости природного газа, лёгкие фракции газоконденсата), сокращённо именуемые NGL, и lease condensate (конденсат из природного газа), сокращённо именуемый LC. Первые, напомню, при нормальном давлении и температуре - кипят, то есть, в общем-то, хотят быть газами, а второй - конденсируется, то есть не против побыть и жидкостью.
Однако, NGL, несмотря на то, что в нормальных условиях он является газом, всё же продаётся, по сути дела, в жидком виде. При достаточно небольших давлениях (15-20 атмосфер) температура кипения пропана и бутана повышается настолько, что при комнатной температуре эти углеводороды уже становятся жидкостями. После несложной переделки автомобиля и установки достаточно тонкостенного баллона, обычный автомобиль можно заставить потреблять NGL. Этан столь легко не сжижается (здесь он ближе к метану), поэтому эту фракцию NGL обычно используют для целей органического синтеза (самый понятный пример: этан-этилен-полиэтилен).

С обывательской же точки зрения - разделить NGL и LC ещё проще - NGL - это то, что продают Вам под ценником "пропан-бутан", а LC уже давным-давно просто мешают в "бензин А-76" - собственно говоря другое название LC - "газовый бензин". Хорошие бензины из газоконденсата получить трудно - у газоконденсата обычно более низкое октановое число, чем у лёгких фракций обычной нефти.


Спереди вас заправят NGL, сзади - вам забодяжат в бензин LC.

Поскольку, отнюдь не весь добываемый природный газ является 100% метаном, то, при увеличении добычи природного газа волей-неволей увеличивается и добыча NGL, и добыча LC. Чистый метан ещё называют "сухим газом" - и месторождений чистого, "сухого" газа не так уж и много. Газ же, содержащий LC и NGL, называют "жирным газом", и месторождений такого газа в природе гораздо больше.

Чем "жирнее" газ, тем больше конденсата всех фракций можно с него снять и тем больше в этих фракциях обычно будет LC по сравнению с NGL. Вот карта "жирности" природного и сланцевого газа по месторождениям США:


Единицы измерения, как всегда у американцев, абсолютно неметрические, но, поскольку речь идёт в итоге о безразмерных отношениях (конденсат/газ), то ситуация в общем-то понятна - где-то, как на хорошо известном нам Баккене конденсата много, а где-то, как у Chesapeake в Аппалачах - просто таки до обидного мало. Вот и приходится  "сланцевым газпромовцам" люто завидовать своим коллегам из "СевДакотНефтеГаза" - мало того, что у них нефть шурует на шару, так ещё и газоконденсат из пласта капает.

При этом, тихой сапой, фракции NGL уже занимают неслабую долю в производстве "всего почти что жидкого, почти такого, как нефть". Тяжёлые же фракции газоконденсата (LC) исторически всегда учитывались вместе с нефтью (crude oil) поэтому при увеличении производства природного газа - у нас тут же магическим образом растёт производство "сырой нефти":


Лёгкие фракции газоконденсата - NGPL - тут красненьким. LC спрятался в синеньком.

Поэтому, надо понимать, что по состоянию "на сейчас", в мировом масштабе, лёгкие фракции газоконденсата уже вплотную подобрались к отметке в 10 Мбд (миллионов баррелей в день) и составляют уже около 11% от общемировой добычи "всего жидкого", что вполне соответствует производству сырой нефти такими ведущими производителями как Россия - или Королевство Саудовская Аравия. И рост этот, безусловно, будет продолжаться и в дальнейшем, до тех пор, пока будет расти производство природного газа. Таким образом, здесь природный газ незримо подставляет "дружеское плечо" падающему производству нефти.
Газ же угольных пластов, который в балансе природного газа США уже тоже составляет около 10%, обычно уже полностью "высушен" и представляет собой практически чистый метан, поэтому уголь нефти - не помощник. Из угольного метана ни NGL, ни LC уже не выжмешь.

Однако, в "побаррельном" учёте NGL есть одна интересная англосаксонская хитрость. Теплотворная способность фракций NGL, в расчёте на объём, составляет всего лишь 60-70% от теплотворной способности сырой нефти. То есть, записывая NGL скопом с сырой нефтью, по хорошему, с точки зрения чистой энергии продукта, все количества NGL в этих отчётах надо сразу умножать на 7/10.

Учитывая специфику происхождения фракции NGL, разумно предположить, что её производство будет прямо коррелировать с ростом производства природного и, в меньшей степени - сланцевого газа в США - сланцы в среднем всё же беднее на NGL, нежели природный газ.
В 2010 году США получило около 2,42 Мбд фракций NGL. Это соответствует производству около 1,6 Мбд обычной нефти. Если же маниловские планы роста добычи сланцевого газа вдвое к 2030 году всё же осуществятся (в очередь, сукины дети, в очередь!), то, в виде NGL можно будет рассчитывать получать около 3,9 Мбд. Перебив эти количества в "обычную" нефть, можно ожидать, что за счёт фракций NGL  к 2030 году будет получено около 2,5 Мбд эквивалента сырой нефти.

Источники:
http://www.npc.org/Prudent_Development-Topic_Papers/1-13_NGL_Paper.pdf
http://www.theoildrum.com/node/7385
http://www.theoildrum.com/node/9243

2. Processing gain. Те, кто внимательно рассмотрел картинку производства "всего жидкого", мог заметить данный артефакт на этом графике. Что это за зверь и откуда он взялся? "Полученное в производстве"?
Очень просто - это, по сути дела, показатель эффективность нефтепереработки.
Достаточно часто мы слышим: "Благодаря программе модернизации, глубина переработки нефти на Н-ском НПЗ компании "Тутитамнефть" выросла с 60 до 75%".
Что это означает?

Нефть перерабатывается на НПЗ в процессе так называемой возгонки - при нагреве в так называемой ректификационной колонне нефть, за счёт того, что её разные компоненты начинают кипеть (и соответсвенно - конденсироваться) при разных температурах:


Ректификация нефти (упрощённая схема)

В начеле процесса сырая нефть путём нагрева переводится в газообразное состояние. На этот процесс тоже надо затратить немало энергии - в зависимости от вида нефти и эффективности оборудования, на ректификацию уходит от 1/12 до 1/10 энергии, содержащейся в нефти. Эта энергия обычно берется из самой нефти  - часть наименее ценных продуктов её переработки просто сжигают в топках НПЗ. Горячий нефтяной газ после этого поступает в ректификационную колонну и медленно поднимаясь по ней вверх, постепенно охлаждается. Колонна внутри не пустая, а заполнена колпачковыми тарелками, с которых, через боковые отводы собирают сконденсировавшиеся пары нефтяных фракций. Нижние тарелки - самые горячие, верхние - самые холодные. Поэтому внизу колонны конденсируются тяжёлые углеводороды (мазут, битума, гудрон), выше - дизельное топливо (соляр), ещё выше - бензин (газойль), а ещё выше - петролейный эфир. Нефтяной газ выходит из колонны через верхний отбор.

Самая ценная и самая дорогая фракция нефти - бензин. Поэтому при нефтепереработке пытаются любыми способами максимизировать производство именно бензина и прилежащих к нему лёгких фракций. Именно этим целям служат мудрёные агрегаты возле ректификационной колонны - устройство крекинга (cracking unit), которое дробит путём нагрева и каталитических реакций битум и мазут на более короткие цепочки, устройство алкилирования (alkylation unit), которое собирает молекулы непредельных нефтяных газов в молекулы высокооктанового бензина и устройство каталитического реформинга (reforming unit), которое собирает ароматические углеводороды из низкомолекулярных фракций нефти. Все эти устройства достаточно сложны, но позволяют перегнать в бензин чуть ли не 100% от нефти, поступившей в ректификационную колонну.

Разобрав в деталях процесс ректификации, мы теперь можем понять смысл формулы глубины переработки нефти:

Глубина переработки = (Объём переработки - Объём производства мазута - Объём потерь и топлива на собственные нужды) / Объём переработки * 100 %

Как можно увидеть - при перегонке нефти на 100% в бензиновые фракции и отсутствии мазута в конечном объёме производства, мы будем иметь в числителе только потери на собственные нужды. Для хороших заводов и качественной нефти, как было указанно раннее, эта цифра составляет 1/10-1/12 от общей энергии нефти. Поэтому уже сейчас, на лучших предприятиях отрасли, глубина нефтепереработки по сути дела достигла своего теоретического предела в рамках существующей технологии - 92-93%. Именно так сейчас работают НПЗ в США. Дальнейший рост этого параметра, конечно, возможен, но тогда надо сокращать объём потерь топлива на собственные нужды - то есть, по сути дела греть нефть углём и дровами - или строить рядом с нефтеперегонными заводами атомные станции, которые будут охлаждаться ректификационными колоннами. :)

Ну - а что же тогда такое processing gain?
Бензин - это самая лёгкая фракция нефти. Его удельная плотность гораздо ниже, чем у более тяжёлых фракций, которые обычно изначально присутствуют в сырой  нефти. Поэтому, порвав весь битум на британский флаг произведя со 100% переработанной нефти максимально эффективно операции крекинга, реформинга и алкилирования, мв получим на выходе больший объём продукта, чем на входе. Вот это и есть объёмная добавка, указанная в строке processing gain. Чистой энергии, как Вы понимаете, она не содержит.

Поэтому - это лишь бухгалтерская строка. Американские нефтепереработчики - безусловно молодцы. Но помочь своей стране больше, чем они это делают сейчас, они, к сожалению, бессильны. Они, сука, и так уже суперэффективны.

Продолжение следует...

Tags: США, летять утки, пик нефти, теория нефти и газа
Subscribe
promo crustgroup september 5, 2012 16:48 88
Buy for 100 tokens
Начиная цикл статей о ядерной энергии я постараюсь описать несколько моментов, которые часто проговариваются вскольз, либо вообще не упоминаются при разговоре о "ядерной альтернативе" ископаемым минеральным топливам. Стартанём собычных цифр и картинок, которые иногда гораздо более…
  • Post a new comment

    Error

    default userpic

    Your reply will be screened

    Your IP address will be recorded 

    When you submit the form an invisible reCAPTCHA check will be performed.
    You must follow the Privacy Policy and Google Terms of use.
  • 4 comments