Küresel enerji talebi, gelişmekte olan ekonomilerde nüfus büyümesi ve sanayileşme tarafından tırmanmaya devam ediyor. Yenilenebilir enerji kaynakları hızla genişliyor, sıvı hidrokarbonlar ulaşım, petrokimyasal yemleme ve şebeke istikrarı için önemli kalıyor. Ancak kolayca erişilebilir ışık tatlı hamı ortadan kaldırılıyor. Üreticiler giderek daha yoğun ve ekstra-heavy hams'a dönüşüyor, bu yoğun enerji tasarrufunun büyüyen payı için bu yoğun, vibrasyonel besleme süreçleri ve çevresel zorluklarla başa çıkmak için daha iyi çözümler gerekiyor.

Ağır ve Ekstra-Heavy Crudes

Ağır ham petrol, Amerikan Petrol Enstitüsü (API) yerçekimi genellikle 22.3 derece altında, rezervuar koşullarında ekstra ağırlıkla ölçülür. karşılaştırma için, Batı Teksas Intermediate gibi ışık hamları 38 derece üzerinde API graviteleri vardır. Düşük API ağırlığı yüksek yoğunluk ve vizolojiyi yansıtır, genellikle rezervuar koşullarında binlerce ila milyonlarca sentipoise (cP) ile ölçülür.

Fiziksel özelliklerin ötesinde, ağır hamlar, asfalter, reçineler, sulfur, azot ve nikel ve kullanım alanları gibi metaller, bazı ekstra-heavy hams için ağırlık ile% 20'yi geçebilir. Bu bileşenler geleneksel rafineri birimlerinde şiddetli fouling ve katalizör deaktivasyonun nedeni, çevresel yakıt standartlarını karşılamak için geniş bir Hidrotreating talep eder.

Ağır ham'nin geleneksel gelişimi ya karbon reddedilmesi ya da hidrojen ekisini içerir - gecikmiş pilates, sıvı koklama ve visbreaking - küçük hidrokarbon moleküllerinin, hafif distillates ve sağlam komplamaların arkasında bırakma ve geri çekilme işlemleri - yüksek basınçlı hidrojen ve hidrotreating ve hidrojektörler gibi - hidrojen-to karbon oranını artırmak için yüksek basınçlı yakıtlar gerekir.

Upgrading Technologies in Upgrading

Son araştırma ve pilot gösteriler, hafif koşullar altında faaliyet gösteren alternatif geliştirme teknolojileri tanıttı ve enerji tüketimini azalttı ve emisyonları azalttı. Bu yöntemler fiziksel çözücüleri, süper kritik akışkanları, mikrodalga radyasyonu, biyolojik sistemler ve diğer yeni yeni mekanizmaları.

Not: (SAU)

Parafinik fıstıklama işlemi, örneğin, Alberta'nın petrol kumları ile karıştırılmış ve asfalttan kesilmesine neden olan yüksek çözünürlükte bir miktar daha düşük metal ve sulfüratif bir işlemdir.

Bir başka değişken demografiktir (Vapor Ekstraksiyon Süreci), bir gaz makinesinin nerede –tipik olarak propane veya amaane – ağır bir petrol rezervuarına enjekte edilir.

SAU teknolojileri ayrıca, katalizörlerin veya çözücülerin doğrudan ham üretilmeden kısmi çatlakları veya desulfurizasyonu teşvik etmek için formasyona eklendiği yer, SAU hala erken bir aşamada, alt delik SAU yüzey tesisi karmaşıklığını ve enerji talebini azaltmak için potansiyele sahiptir.

Hidrotermal Upgrading

Hidrotermal yükseltme, yakın-kırık veya süper kritik koşullarda su tasarrufu sağlar (yaklaşık 374 °C'nin üzerindeki ısılar ve baskılar 221 barın üzerindeki baskılar, ek hidrojen olmadan ağır hidrokarbonları kırınır.Bu koşullar altında, sular ve metaller ile birlikte çalışır.

IIT (Institute of Industrial Technology) tarafından geliştirilen Aqua processingTM teknolojisi bir örnektir: ağır petrol, 380-400 °C civarında 20-30 MPa ile karıştırılır. Benzer hidrokarbon yaklaşımlar yağan biyomalzemeler ve metaller tarafından azaltılır ve daha fazla.

Önemli bir meydan okuma, süper kritik suyun korealitesidir, bu da reaktör inşaatı için nikel bazlı alaşımlar gibi pahalı malzemeler gerektirir. Ancak, seramik kaplamalarda ve reaktör geometrisinde son gelişmeler ekonomik viability geliştiriyor.

Mikrodalga-Assisted Processing

Mikrodalga reradiasyon, doğrudan kutup molekülleri ve metal katalizörlere enerji sağlar, ısı söndürücülerden kaçınan hızlı, hacimsel ısıtma sağlar.Bu, enerji tüketimini azaltır ve kakao formasyonunu hızlandırabilir.

Mikrodalga Kimyasal Şirketi (Japonya) ve Nottingham Üniversitesi'ndeki akademik gruplar günde birkaç kovan değerinde ağır yağ işlediler. Teknoloji özellikle de tam bir ürün inşa eden mahsur veya küçük ölçekli depozitolar için caziptir. Ancak, tam bir üretim tesisinin ekonomik olmayan bir şekilde ölçeklendirmek için mikrodalga penetrasyonu günde (günde) büyük bir mühendislik engeli.

Biyolojik Derece

Biyocatalytic yükseltme mikroorganizmaları veya enzimleri seçici olarak karbon-toğulfur bağlar, o oksite asfaltenesleri veya viskobusiteyi azaltır.Bazı türler (örneğin, dhodococcus) , emulsiyonel yağın arttırılması ve 4Sway aracılığıyla aromatik bileşikleri azaltın.

Biyolojik süreçler çevresel sıcaklık ve baskı altında çalışırsa, reaksiyon oranları, yüksek hücreli ve düşük karbonlu alternatifleri ile biyofilm reaktörlerini geliştirmek, enerji Biyoenerji Teknolojileri Ofisi'nin çeşitli projelerinin, ağır hamsif aktivitelerini artırmak için genetik mühendisliğine odaklanır.

Plazma-Assisted Upgrading

Normal olmayan plazma (cold plazma) reaktif türler (radicals, iyonlar, heyecan molekülleri) düşük gaz sıcaklıklarında bir elektrik alanı uygulayarak, ağır bir yağ mil veya balon yoluyla sıvı bir faz yoluyla geçtiğinde, plazma çatlakları başlatabilir ve ısıtılabilir enerji girişine karşılaştırılabilir yüksek enerji girdilerine karşılaştırılabilir yüksek enerji girdilerine karşılaştırılabilir yüksek enerji girişi sağlar.

Plazma Gücü (USA) gibi şirketlerden pilot reaktörler, ağır kesikler için% 70-80 dönüşüm oranları elde etti. Zorluklar elektrot erozyonunda ve reaktör ölçeğinde kalıyor, ancak pullanmış güç malzemeleri ve dielektrik malzemelerindeki gelişmeler ilerlemeler ilerlemektedir.

Membran Ayrılığı ve Beslenme Gelişen Gelişlere Karşı

Membran teknolojisi, su tedavisinde uzun zamandır kullanılan, şimdi ağır yağ kesilmesi için adapte edilir. Polimerik veya seramik membranlar, yüksek değerli ışık yağlarının soğutulması ve Alberta Üniversitesi tarafından geliştirilen iki sertten oluşan iki keseçli bir işlem, yarı yarıya azaldı.

Gelişen Teknolojilerin Avantajları

Yukarıdaki teknolojiler geleneksel yükseltme üzerinde somut faydalar sunuyor, bu genellikle yüksek sıcaklıklara, yüksek basınçlara ve büyük fiziksel ayaklara dayanıyor:

  • [FONT=0) Enerji Tüketimi: [Dönetici: [Döntilmiş Mikrodalga ve plazma süreçleri, toplam sıcaklık 100-200°C'de, komplike veya hidrokracking.Finans-assisted yöntemleri tamamen buharlı bir aşamadan kaçınır.
  • [FONT:0) Düşük Çevre Etkisi: [DÜDÜT:1] Düşük enerji kullanımı doğrudan CO2 emisyonlarını azaltmaktadır.Finansal ve biyolojik süreçler az veya su tüketmiyor. Atık akışları –coke, harcanan katalizörler, su – en aza indirilmiş bazı teknolojiler (örneğin, plazma, biyolojik) daha az flue gazı kirleticiler üretmiştir.
  • [FONT:0) Geliştirilmiş hasat:[DÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜDÜ:0) Tamamlanan ve membran ayrımı, aksi takdirde karma veya sahaya kaybolacak değerli ışık bileşenleri geri alır. Biyolojik ve plazma reaksiyonları, yüksek değerli hidrojen ve ışık olefinleri, verilen bir yemden elde edilen sıvı verimini arttırır.
  • [FONT:0)Cost-Effectiveness: Düşük sermaye yoğunluk (simpler reaktörleri, daha az hareketli parçalar) ve enerji ve su maliyetlerini azaltmak genel ekonomide. Uzak veya deniz ağır petrol alanları için, konteynerli modüler sistemler uzun boru hatları veya büyük rafineriler için ihtiyaçlara dayanan, daha düşük lojistik harcamalar için ortadan kaldırılabilir.
  • [FONT:0)Operasyonel Flexability:[Dönetici:[Dönetici:0) Operasyonel Flexability:[Dönetici:[Dönetici:0) Birçok gelişmekte olan teknolojiler, mevcut tüm yeni tesisleri inşa etmeden, mevcut olan tüm modern tesislere göre işleme kapasitelerini ayarlamaya olanak sağlar.

Future Outlook ve Ticarileştirme Pathways

Yeni yükseltme teknolojilerinin benimsenmesi birkaç engelle karşı karşıya: teknik ölçeklendirme, sermaye kısıtlamaları, düzenleyici belirsizlik ve on yıllar optimizasyondan yararlanan geleneksel yöntemlerden rekabet. Bununla birlikte, birden fazla sürücü gelişim ve dağıtım hızlanıyor.

İlk olarak, çevresel düzenlemeler küresel olarak sıkılaştırıyor. Uluslararası Deniz Örgütü'nün sulfur kapak (IMO 2020) düşük deniz yakıtlarının maliyetini yükseltti; bu özellikleri karşılamak için yüksek sulu içerikli yüksek hams ve yönetim (ESG) petrol kaynaklı ve hidrotermal işlemlerinde, çözücü bazlı ve hidrotermal yöntemlerin düşük enerjili proseslerin maliyetinin artırılması.

Hükümet araştırma programları pilot gösteriler finanse etmeye devam ediyor. ABD Enerji Ofisi Fossil Enerji ve Karbon Yönetimi programı, gelişmiş ağır petrol yükseltmesi konusunda inisiyatiflere sahiptir. Kanada'nın Temiz Kaynakları İnovasyon Programı, pilotları katletmiş ve elektromanyetik (mikrodal) süreçleri destekler. Avrupa Birliği'nin Ufuk Avrupa programı, plazma kimyasını kontrol etmek için yapay zeka ile birleştiren projeler.

Petrol şirketleri, teknoloji geliştiricileri ve akademik kurumlar arasındaki stratejik işbirliği, Athabasca petrol kumları için yeni yöntemler getirmek için kritik önem taşıyor. Örneğin, [[Ulusal Enerji Teknolojisi Laboratuvarı (NETL) kapsamlı bir teknolojik analizler yayınladı[Döneticileri ve Chevron, mikrodalga yükseltme ve hidrotermal sıvı enjeksiyon süreci ve C2V (mikro) 6K olarak başlayanlar.

İleriye bakıldığında, bir portföy yaklaşımı büyük olasılıkla: tek bir gelişen teknoloji tüm geleneksel yöntemleri değiştirmeyecek. Bunun yerine, iyi bir şekilde kullanılan çözücüyü ilk kesintiye uğratabilecek, ağır kesikler için yeterince hamal çatlakların vibrasyonunu azaltacak, mikrodalga veya plazmayı yatıştırma, son çevresel uyum için biyolojik bir şekilde parlatacak.

Hibrit süreçlere yapılan araştırmalar da yoğunlaşıyor. Soğutmalı mikrodalga ısıtmayı kedialitik hidroişlem ile birleştirerek gerekli katalizör hacmi azaltır ve katalizör yaşamı genişletir.Finans-assisted yöntemleri, in-situ yanma ile birlikte yağ yükseltme potansiyelini sunar, minimizing yüzey tesisleri. Makine öğrenme ve dijital ikizler bu karmaşıkları optimize etmek için uygulanır, gerçek zamanlı olarak çok değişkenli reaksiyon sistemleri.

Malzemelerin biliminde sürekli gelişme -özellikle de yüksek derecedek su reaktörleri için korozyona dayanıklı alaşımlar, yüksek sıcaklık ayrılıkları için sağlam membranlar ve stabil biyocatalyst desteği - teknik riski daha da azaltacaktır. Bu teknolojiler olgun olarak, maliyet eğrileri güneş enerjisi ve doğal gaz işleme için gözlemlenen öğrenme eğilimi takip etmek bekleniyor.

Sonuç olarak, ağır ve ekstra-heavy hamslerinin geliştirilmesi, çevresel kısıtlamalar, ekonomik baskılar ve teknolojik ingenuity. Branson-assisted, hidrotermal, mikrodalga, plazma, biyolojik ve membran bazlı süreçler her biri enerji verimliliği, verim artışı ve çevresel performans açısından eşsiz avantajlar sunuyor.