1.油页岩油是什么?

2.谁能告诉我鄂尔多斯神华煤制油公司的待遇怎么样

3.新疆发展煤变油产业存在的限制性因素

油页岩油是什么?

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一、油页岩油的基本特征

(一)油页岩油的定义

油页岩油,顾名思义,就是从油页岩中提炼出来的油,因此,了解油页岩油,首先需要了解油页岩。油页岩属于非常规油气,它与石油、天然气、煤一样都是不可再生的化石能源,油页岩储量仅次于煤炭,其热解可得到油页岩油和煤气,因丰富和开发利用的可行性高而被列为21世纪重要的接替能源。

油页岩,又称油母页岩,是一种固体可燃有机质沉积岩。含油率和发热量是评价油页岩工业用途的重要工业指标,因此,一般将灰分产率超过40%,含油率大于3.5%,发热量不少于4.18kJ/g的沉积岩称为油页岩(郑伟,19;刘招君,2006)。从油页岩中提炼出来的油呈黑褐色,略带绿色荧光,成分与石油相似,常称为人造石油,类似原油,经炼制可获汽油、煤油、柴油、润滑油和石蜡等。除了提炼油页岩油,油页岩也可以作为燃料用来发电、取暖和运输。炼油和发电后剩下的废渣生产建筑材料、水泥和化肥或进行化工产品的提炼、金属提取等。

广义上页岩油的概念涵盖了由油页岩炼制得到的油页岩油,因此,为了区别广义上的页岩油概念,将油页岩油定义为从油页岩干馏提炼出来的油,即对开出的油页岩或原位地下油页岩进行加工处理(如低温干馏)所获得的原油(伊然,2015)。由于现在油页岩油概念的特殊性,对油页岩油的评价主要集中在油页岩矿上。

(二)油页岩的性质

1.颜色

油页岩的颜色与其中有机和无机物质组成有关。美国绿河盆地油页岩呈灰绿色,吉林桦甸油页岩呈褐色,准噶尔盆地南缘油页岩(博格达山前油页岩带)呈灰褐色—深灰色。通常油页岩颜色越浅,含油率越高。

2.密度

油页岩的密度主要取决于其中无机矿物质的含量和密度。一般情况下,油页岩密度越大,含油率越低。

3.硬度与强度

油页岩的硬度与强度与所含矿物质的性质和形成年代有关。时代老的油页岩硬度较大。强度和硬度对干馏过程也有影响。

4.灰熔点

油页岩的灰熔点也称熔融性,是油页岩受热时由固态向液态逐渐转化的特性,与油页岩的成分及加工过程有关。在工业上多用软化温度作为熔融性指标,称为灰熔点。低灰熔点的油页岩在热加工时在炉内易结渣,影响生产的进行。我国油页岩灰分中氧化钙较少,因此灰熔点一般较高,软化温度多在1200~1450℃以上。

二、油页岩、利用及发展趋势

全球油页岩比较丰富,世界油页岩油的已知可储量折算成原油的总量要超过世界石油的总可储量。油页岩已有200多年的开发历史,从1839年法国Autun油页岩矿床开开始,到20世纪30年代,世界油页岩油年产量达到了5×106t;20世纪40年代由于第二次世界大战的影响,油页岩油年产量明显下降。1945-1980年,油页岩利用率有快速增长的趋势。但自1980年以后,由于石油的大量发现和开发,世界性大规模开廉价石油,直接影响了油页岩开发利用的进程。但在80年代后期,世界能源消费量猛增,油页岩工业也再次兴起。随着国际油价的波动以及全球能源需求的不断增长,以及石油的世界性大量消耗,开发石油及替代品是各国能源开发研究的主要课题,因此人造石油——油页岩油的地位越来越显得重要,重新引起世界各国的重视。

(一)油页岩分布

全球油页岩十分丰富,据不完全统计其蕴藏量约有10×1012t,比煤炭量多40%,且分布非常广泛。根据2006年对世界范围内33个国家和地区的油页岩综合统计结果(图2-3),折算成油页岩油,总储量超过4000×108t,远远超过了世界石油储量1500×108t、总量3000×108t的数据。世界油页岩油储量超过10×108t的国家有美国、俄罗斯、刚果(金)、巴西、摩洛哥、约旦、澳大利亚、爱沙尼亚和中国等。美国的油页岩储量为3035.66×108t,约占世界总储量的66%。美国大约75%的油页岩集中在科罗拉多州、犹他州和怀俄明州。

中国的油页岩也较丰富,其中最负盛名的为抚顺矿区,与煤共生,探明油页岩储量36×108t,平均产油率约5.5%;茂名油页岩矿,可储量40×108t,平均产油率6.0%。据国土部新一轮油气评价(2005)结果,我国油页岩主要分布在22个省和自治区、47个盆地,共有80个含矿区。全国油页岩为7199.37×108t,油页岩油为476.44×108t,油页岩油可回收为119.79×108t(表2-4)。

图2-3 世界主要国家油页岩油估量份额(据刘招君,2009)

表2-4 全国油页岩/油页岩油评价结果(据刘招君,2009) 单位:104t

我国油页岩主要分布在东部区和中部区,东部区(主要包括松辽盆地和渤海湾盆地)为3442.48×108t,中部区(主要包括鄂尔多斯盆地和四川盆地)为1609.64×108t,青藏区(主要是羌塘盆地)为1203.20×108t,西部区(主要包括柴达木盆地、塔里木盆地和准噶尔盆地)为749.43×108t,南方区(前面四区以外的中国南方大部分地区)为194.61×108t,这5个地区分别占我国油页岩的48%、22%、17%、10%和3%。其中含油率为5%~10%的油页岩油量为182×108t,含油率大于10%的页岩油量为140×108t,远比国内已经发现的天然石油储量要多。与美国的油页岩地质特征相比,我国油页岩埋藏较深,油页岩平均厚度约为20~30m,多夹有砂岩、泥岩等,且相当一部分为含油率小于5%的贫矿,含油率大于10%的富矿较少,主要是5%~10%含油率的油页岩。

按盆地划分,我国油页岩主要分布在松辽盆地、鄂尔多斯盆地、准噶尔盆地、羌塘盆地、柴达木盆地、抚顺盆地、茂名盆地、民和盆地、敦密盆地等,其中以松辽盆地油页岩量最大,达3000多亿吨;按成矿年代划分,我国油页岩分布年代广,包括了石炭纪、二叠纪、三叠纪、侏罗纪、白垩纪、古近纪和新近纪;按成矿环境划分,主要油页岩成矿环境包括湖相、湖沼相、海陆交互相、浅湖相、半深湖—深湖相、浅海—潟湖相。

(二)油页岩的开发利用

1.油页岩的开方式

由于油页岩中的有机质呈固态,不能像石油一样在岩石孔隙中流动。油页岩的开分为露天开和地下开,与煤的开非常类似。当地下油页岩层倾角较缓,埋藏较浅,通常小于500m,且油页岩层厚度达几十米时,则可以用露天开方法,即剥离覆盖于油页岩层上面的岩土,使油页岩敞露于地表进行开。露天开除了考虑油页岩的地下埋深外,还须考虑剥比,即覆盖于油页岩层上应剥离的岩土量与油页岩出量之比,这是油页岩露天开经济性的重要因素。如果油页岩层较薄,而覆盖于其上的岩土又较厚,即剥离比很大,那么即使油页岩层埋藏较浅,也会使得开费用很高,从而增加油页岩的利用成本。当油页岩层埋深大于500m时,通常用地下开方法,地下开的方法主要有壁式开和房柱式开。

2.油页岩的利用途径

油页岩的沉积环境范围很广,因此具有多种有机质和矿物质。油页岩不但可提炼出各种燃料油类,而且还可炼制出各种合成燃料气体及化工原料,副产品还可用于制砖、水泥等建筑材料。归纳起来,油页岩有三种主要用途:干馏制取油页岩油及相关产品;作为燃料用来发电、取暖和运输;生产建筑材料、水泥和化肥。

1)干馏制取油页岩油及相关产品

油页岩经过加热和裂解可产生类似于天然石油的油页岩油,常称为人造石油。一般来说,1t页岩可提炼出38~378L(相当于0.3~3.2bbl)油页岩油。油页岩油加氢裂解精制后,可获得汽油、煤油、柴油、石蜡、石焦油等多种化工产品。

当前世界上油页岩干馏生产油页岩油的国家只有中国、爱沙尼亚和巴西。2000年世界油页岩油油产量为50×104t,到2011年世界油页岩油产量已达到146×104t(表2-5)。近年来,由于油价下跌,在一定程度上影响了油页岩油产量,但2015年全球油页岩干馏炼油量达到151×104t,其中中国83×104t,爱沙尼亚50×104t,巴西18×104t(马跃等,2016)。

表2-5 2011年世界页岩油产量(据李术元等,2012)

2)作为燃料用来发电、取暖和运输

首先是用来发电,利用油页岩发电的形式有两种。一是直接把油页岩用作锅炉燃料,产生蒸汽发电;另一种是把油页岩低温干馏,产生气体燃料,然后输送到内燃机燃烧发电。目前普遍用前一种形式。其次,可以利用油页岩燃烧供暖。另外,可以利用油页岩燃烧带动发动机,用于长途运输。

爱沙尼亚拥有世界上装机容量最大的油页岩发电厂,是利用油页岩发电方面最好的国家,该国94%的电力依托于油页岩发电。中国目前有3座小型油页岩电站,分别为吉林桦甸热电厂,能力15MW;吉林汪清页岩油厂热电站,能力9MW;广东遂溪热电厂,能力6MW(表2-6)。

表2-6 2011年世界油页岩发电厂(据李术元等,2012)

3)生产建筑材料、水泥和化肥

油页岩渣是油页岩在干馏提炼页岩油时产生的废渣,累积堆积占用大量的土地。与此同时,因为油页岩渣中含有大量的重金属元素,雨水淋溶以及扩散后会破坏农业生产,严重污染周围的水源、生物及土地,使土地毒化、酸化,破坏土壤生产能力,从而危害居民的健康。油页岩渣的应用主要是制备陶粒支撑剂、覆膜支撑剂、轻质砖和水泥等建筑材料,以及吸附剂和泡沫玻璃等(周红霞等,2013)。

(三)油页岩油开发面临的问题

虽然油页岩丰富,对于缓解能源危机具有十分重要的意义,但油页岩油的勘探开发仍存在一系列的问题,包括评价、开技术、后期环境破坏等,这一系列的问题都严重制约了油页岩油的开。

方面,油页岩丰富但探明程度低。以吉林省为例,该省的油页岩丰富,总量达2800×108t以上,但查明仅占总量的四分之一,且除桦甸、汪清外,全省99%以上的油页岩还没有进行可行性研究和经济评价,严重制约了的大规模开发和利用。此外,该省油页岩的开发利用率低。目前,全省仅桦甸、汪清两地油页岩正在开发利用,且集中于中、小富矿,富弃贫浪费问题严重。

环境方面,首先对生态及水质破坏严重。数据表明,开1m3油页岩,一般需抽出25m3的地下水,矿水排放导致地表水和地下水中硫酸盐含量大量增加,长期开将破坏生态平衡和水位水质的稳定。二是灰渣污染问题突出。油页岩干馏或直接燃烧后产生大量灰渣,1t原矿干馏后约产生0.7~0.9t半焦,燃烧发电后约产生0.6~0.7t灰渣,需占用大量土地露天堆放,形成粉尘,造成水体等二次污染。三是生产环节产生粉尘、废气、废水、废物等污染环境。主要是破碎筛分工序产生粉尘,干燥单元、加热炉、干馏炉及储存运输过程中产生SO2、NO2、H2S等烟气,干馏、脱硫工艺生成废水,干馏、燃烧等过程产生半焦、页岩灰、炉渣等。四是空区沉陷隐患较大。目前,油页岩开方式为传统的井工开,形成的空区在岩移作用下将使地表产生不同程度的沉陷,对周边居民生产生活、城市建设及用地规划产生较大影响。

(四)油页岩油的发展趋势

2007年世界油页岩年会作出测算,当石油达到每桶25美元时,油页岩地下冷却干馏就可盈利;当油价达到每桶35美元时,将油页岩出加温干馏也可达到盈利点。2012年国际油价在80~110美元/bbl之间波动,虽较2011年有所回落,但油页岩油的价格不断攀升。油页岩油的市场价格从2005年的平均2600元/t上升到2012年的5500元/t。但近年来随着国际原油价格的降低,世界页岩油产量预计将会减少。

对油页岩的利用是综合性的,其经济效益也要综合考虑。以生产页岩水泥为例:1×104t的页岩油厂,可以生产25×104t的水泥,投资25×104t的水泥厂为2000万元,页岩水泥的利润为50~100元/t,纯利润达到每年1250万~2500万元。可见如果投资页岩水泥厂,投资成本当年基本就可收回。如果对油页岩废料加以合理充分利用,其利润甚至不低于从中提炼油页岩油。油页岩油和页岩水泥的综合利润,折合成国际市场的综合油价为10~15美元/bbl,即原油价格在10~15美元/bbl为此项目盈亏平衡区间。当然,提取油页岩油后的副产品还有许多其他用途,牵涉到具体开发利用时,经济效益的计算要统筹考虑。

国家在宏观政策上大力支持油页岩的开发和综合利用,中国在“十一五”发展规划中,就已明确提出将大力开展油页岩的勘探开发,增加科技投入,降低开成本,增加中国油气的保障程度。2011年国家发改委发布的国家产业结构调整指导目录中将油页岩、油砂、页岩气、天然气水合物等非常规勘探开发列为鼓励类产业。因此,应当抓住有利时机,对油页岩进行合理开发。在充分利用油页岩的同时,更要重视环境和经济的可持续发展。根据实际情况,可考虑在以下七个方面对油页岩进行综合利用:(1)引进先进的油页岩干馏工艺生产油页岩油;(2)以炼油焦和筛选后的油页岩为燃料,建设配套燃油页岩循环流化床机组的发电厂;(3)利用油页岩灰渣生产油页岩烧结砖和油页岩水泥等建筑材料;(4)利用油页岩燃烧供暖,为矿区和当地百姓解决冬季取暖问题;(5)借鉴抚顺矿业集团的经验和引进其工艺技术及设备,利用页岩油生产喷雾炭黑;(6)为农业发展生产所需的复合肥;(7)对酚、氨及吡啶等副产品予以综合利用。总之,在最大限度地实现其价值并且考虑环境因素的情况下,油页岩开发利用前景将十分光明,尤其是对于中国这种能源高度依赖国际市场的国家,油页岩市场会更加宽广。国际能源机构预言,2020年以后,非传统来源的石油供应量会有很大的增加,约占世界石油需求总量的8%,这部分增量很可能由部分油页岩油来满足。

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新疆发展煤变油产业存在的限制性因素

? 煤制油,是指以煤炭为原料制取汽油、柴油、液化石油气的技术,在科学上被称为煤炭的液化技术。正是这项投资大、风险大的技术项目拉开了我国新型能源崛起的序幕。

在替代石油的中,我国的“煤变油”在近中期内可以满足千万吨级石油缺口的需要,而从长远来看,我国的储量中煤炭占了84%以上,通过煤液化合成油实现我国未来的油品基本自给,是最现实可行的途径之一。

因此,睿能咨询首席咨询顾问、煤炭分析师李廷在接受记者访时表示,正是我国“贫油富煤”能源紧缺的现实,使得我国对于寻找可代替能源的呼声越来越高。

然而,目前情况下,在我国以煤炭这种不可再生来替代另一种不可再生石油,进而大规模的商用化是不切实际的,李廷也谈到,“‘煤变油’大批量替代石油并不现实。”

成本与利润之争

事实上,当前世界上拥有“煤变油”技术的有德国、美国和南非等国家,但目前真正实施该技术项目的产业化运作的却只有南非,其他国家也只限于攻坚研发的试验阶段。

对此,李廷指出,“主要是因为这些国家的煤炭价格过高所致。美德这些发达国家的煤炭价格较高,再加上昂贵的人力成本,致使煤炭合成油成本过

高,丧失市场竞争力。而南非是个典型的贫油富煤的国家,煤价大大低于美、德等国,人力成本又相对便宜,这些因素共同作用便使它的合成油具有相当的竞争

力。”

既然,通过煤制油不仅可以从煤炭中提炼汽油、柴油等普通石油制品,还可以提炼出航空煤油和润滑油等高品质的石油产品,以形成大规模、高赢利

的产业。那么,作为世界第一大煤炭生产和人口大国的中国,煤价和人力成本比南非还低,缘何久久不能将“煤变油”项目实行商业化?

2004年8月底,我国第一套“煤变油”液化工业化装置在内蒙古鄂尔多斯市开工,而这也是我国最大的“煤变油”项目——神华集团煤液化项

目,是中国产煤区能源转换的重点示范工程。神华煤液化项目在2008年一期工程全部建成,产量500万吨,二期工程之后的总产量是1000万吨。不难发

现,这样的生产能力与国家的石油消耗量相比,依然是杯水车薪。

在我国的煤变油领域,有“北神华、南先锋”的说法,就在神华集团的煤炭液化项目首度开辟了中国煤变油生产的先例之后,云南的先锋煤炭液化项

目成为国内第二大煤炭液化战略性示范项目,但最终因为资金问题而流产。尽管国家正在以内蒙古、陕西、山西和云南为基地,加快推进“煤变油”战略,李廷却认

为,“煤制油需要大量的资金投入,这将成为制约煤变油技术产业化进程的掣肘。”

以我国神华集团煤变油项目为例做一番研究发现,从投资上说,起码要保证建设一个年产在数十万吨的煤变油示范厂,这一建厂规模动辄几百亿,多

则上千亿的资金投入;另外,要有充足的资金支持煤炭的勘探与开,虽然我国的煤炭开成本低,但按坑口价每吨100元算又是一笔不小的数目;其次,一个基

础规模的煤变油示范厂,按1000个工人计算,神华集团的煤变油项目是每位工人一年8万人民币,这笔人力资本又不可小觑。将影响煤变油成本的三个要素的这

笔账计算一下的结果是:煤变油项目在中国的成本投入之高,利润空间却薄得可怜。

其实,除神华集团以外,国内几乎所有产煤省市都在酝酿规模不等的“煤变油”项目。正因如此,“煤变油”项目从观望到“跃进”式大干快上,却

使之争议越来越多。“早在神华集团启动煤变油项目之前,业界还一致认为,我国的煤变油技术并不成熟,成本太高,风险太大。”李廷谈到。

的多重限制

实际上,从能源产业上来讲,“煤变油”实属一种高耗能的项目,能源效率非常低,转换之间还会浪费其他大量的。目前国内普遍上马的间接转

换技术,生成一吨成品油需要消耗掉4-5 吨的煤,即便是转化效率最高的神华集团的煤变油项目也要消耗3

吨优质的神华煤。“煤变油”能源转换效率不足一半,称得上是一种负能量转化过程,是对优质的极大浪费。

日前,国土部编制发布的《中国矿产报告(2013)》透露,2012年,我国新增煤炭查明储量616亿吨,发现4个50亿吨级

煤田。截至2012年底,我国查明煤炭储量1.42万亿吨。李廷分析,“如全国年产19亿吨煤炭,按煤变油项目的消耗率计算,再依照目前的产能和利

用方式来看,可直接利用的煤炭仅能维持几十年。”

同时,“煤变油”项目对水的需求量极大,建厂必须距离水源很近。以神华集团“煤变油”项目为例,一个年产100

万吨的示范厂,每吨产品耗水就在10吨以上,这已经相当于一些十几万人口地区的水占有量。另外,中国本身就是缺水大国,淡水贫乏,而目前正在推进

“煤变油”项目的山西、陕西、内蒙古等地区正是中国缺水最严重的地区。当地的生态环境已经十分脆弱,如今再试验“煤变油”项目,将进一步加剧这些地区水资

源的缺乏,无疑是饮鸩止渴、雪上加霜。

其实,不考虑以上一些至关重要影响“煤变油”的因素之外,一旦项目产业化运作,生产出来的煤化工产品也需要运往其他地区,而我国的煤炭

主要分布在中西部地区,产品的主要消费却在东部沿海地区,如此看来,产销区域又面临远距离分割。再者大部分液态或气态煤化工产品多具有易燃易爆的性质,在

产品的安全运输保障方面具有较高的标准和要求,李廷认为,“若‘煤变油’项目盲目运作,就可能使企业陷入严重亏损的尴尬境地。”

能源战略储备

在李廷看来,虽然煤制油已经突破了一系列技术难关,并可以用于万吨级的生产,“但是目前遇到以上诸多现实问题,让项目在奔向商业化运作的道

路上步履维艰。”的确,中国已经拥有了“煤变油”技术,并拥有像神华集团这样攻坚企业,那么,在油价比较高、煤炭生产成本不完整的条件下,有经济上的可行

性。然而,李廷认为:目前情况下,在我国“煤变油”大批量替代石油并不现实,何况进而大规模的商用化运作更是不切实际的。

“煤炭液化投资过巨,没有利润可言。并且当前的风险在于‘过程’,是从技术到大规模生产的过程中产生的风险。”李廷还说,“神华项目处于大

规模工业化示范的阶段,它的意义在于为国内发展这一产业开辟一个途径。而这一途径是需要最具实力的保险公司作为风险担保的。”事实上,现在很多投资商都因

怕风险太大而处于观望阶段。

在访过程中,李廷表示,煤变油产业的进展还与国家能源战略有关,因为石油和煤炭不能以单纯的生产资料来看待,它们还是重要的能源战略储备。他一再强调,“一旦进入非常时期,我国的”煤变油“项目是不需要计算成本代价的。”

时至今日,煤价已涨了多倍,以目前的煤价“变”出来的油在市场中也没有多少竞争力,而成本问题便成为了横在“煤变油”大规模商业化面前的一

道障碍。李廷建议,由于煤变油一次性投入较大,只靠地方财力很难有较快发展,有关部门也应针对其市场前景,向海内外招商,利用国际资本和民间资本共同促进

煤变油的产业化发展。