Palaolaj

A Wikipédiából, a szabad enciklopédiából
Ugrás a navigációhoz Ugrás a kereséshez

A olajpala olaj (angolul oil-shale oil) olyan nem-konvencionális nyersolaj-fajta, amelyet magas szervesanyag-tartalmú üledékes kőzetekből (olajpala) állítanak elő. A kibányászott olajpalából különféle módszerekkel (pl. pirolízissel vagy hidrogénezéssel) lehet az olajat kinyerni, a folyamat során az olajpalában található szerves anyagok szintetikus kőolajjá alakulnak át. A művelet eredményeként kinyert olajat fel lehet használni fűtőanyagként vagy a szennyeződések (kén, nitrogén) eltávolítása után olajfinomító alapanyagaként lehet hasznosítani. A finomítási folyamat során a palaolajból ugyanolyan olajszármazékokat lehet kinyerni, mint a kőolajból.

Olajpala zúzalék ipari felhasználásra

Története[szerkesztés]

A 19. századi skót olajpala-kitermelés emléke a három meddőhányó

Az olajpala volt az egyik első forrása az emberek által használt kőolajnak.[1] Hasznosítását legkorábban a 14. században jegyezték fel Svájcból és Ausztriából.[2] 1596-ban I. Frigyes württemberg-stuttgarti gróf orvosa jegyezte fel az olajpalából kinyert olaj feltételezett gyógyító hatásait.[3] A 17. század elején az olaszországi Modena utcáit olajpalából kinyert olajjal világították meg.[3] Nagy-Britanniában az uralkodó 1694-ben királyi szabadalomlevelet adott ki három személynek, akik „módot találtak arra, hogy egy bizonyos kőből nagy mennyiségben nyerjenek ki szurkot, kátrányt és olajat”[4][3][5][6] A később „Betton's British Oil” márkanév alatt forgalmazott termék a gyártó szerint jótékony hatással volt különféle fájások és fájdalmak kúrálásában.[7] Az első nagyüzemi olajpala-kitermelő üzemeket az 1830-as években Franciaországban, majd az 1840-es években Skóciában alapították.[8] A kitermelt palaolajat elsősorban fűtőanyagként, kenőanyagként, illetve lámpaolajként hasznosították. Az ipari forradalom következményeként mindezen termékek iránt jelentős kereslet mutatkozott és egyre inkább átvette a ritkább és drágább bálnaolaj helyét.[3][9][10]

A 19. század második felében olajpala-kitermelő és feldolgozó üzemek létesültek a világ számos országában, többek között Ausztráliában, Brazíliában és az Egyesült Államokban. A 20. század elején jelentős mennyiséget termelt ki a területén található olajpalából Kína, Észtország, Új-Zéland, Dél-afrikai Köztársaság, Spanyolország, Svédország és Svájc. Azonban a Közel-keleten felfedezett kőolaj-lelőhelyek egyszeriben véget vetettek az olajpala kitermelésének, amely a kőolajhoz viszonyítva sokkal körülményesebb és jóval több energiát igényel. Különleges adottságaik miatt Észtországban és Kína északi részén azonban továbbra is folytatták az olajpala bányászatát és feldolgozását.[8][11][12] A 21. század elején a kőolaj árának emelkedése miatt az Egyesült Államokban, Kínában, Ausztráliában és Jordániában vagy újrakezdték a korábbi lelőhelyek kitermelését, vagy pedig új lelőhelyeket kutattak fel és kezdték meg kitermelésüket.[12]

Kitermelése[szerkesztés]

Az 1920-as években épült olajpala-lepárló maradványai Anglia déli részén, Kilve közelében.

Az olajpalából az olajat pirolízissel, hidrogénezéssel vagy magas hőmérsékleten való kifőzéssel nyerik ki.[13][14] Az olajpala feldolgozására kémiai reaktorban kerül sor, amely a lelőhelyen helyben, vagy attól távolabb található. Napjainkban az olajpalát kitermelő vállalatok általában kibányásszák és összetörik az alapanyagot, majd a lepárlóba szállítják. A helyben történő lepárlásra számos kísérleti eljárás fejlesztettek ki. A lepárlás sebessége nagymértékben függ a hőmérséklettől: az olajpalában található szervesanyagok kb. 300 °C hőmérsékleten kezdenek lebomlani szénhidrogén-származékokra, de a folyamat magasabb hőmérsékleten hatékonyabb és gyorsabb. A lepárlás ideális hőmérsékleti tartománya 480 °C és 520 °C között van.[13]

A hidrogénezés és a termolízis (hőbontás) során az olajpalában található szervesanyagokból oldószerekkel vagy hidrogén-donorok segítségével választják ki a szénhidrogén-származékokat. A termolízis során az olajpalát magas nyomáson, folyékony halmazállapotú reagensek jelenlétében hevítik (ld. Fluid katalitikus krakkolás), amelynek során a nagy molekulasúlyú szerves anyagok illékony, jobban felhasználható szénhidrogén-termékekké alakulnak át. A különféle eljárásokkal kinyert olajpala eltérő tulajdonságokkal rendelkezik.[14][15][16][17]

Az olajpala felhasználásának, kitermelésének egyik kritikus tényezője a folyamat során felhasznált és a folyamat végén kinyert energia (kinyert teljes energia/befektetett teljes energia, KTEBTE) hányadosa (angolul „Energy Returned on Energy Invested”, EROEI). Egy 1984-es tanulmány szerint a világon ismert olajpala-lelőhelyek esetében a kinyert és befektetett energia hányadosa 0,7-13,3 között változik, de a kitermelés csak 2-nél nagyobb hányados esetén gazdaságos.[18] Újabb tanulmányok az energiahányadost 1–2:1 vagy 2–16:1 közé teszik attól függően, hogy az olajpalában lévő energiát is befektetett energiának tekintik vagy csak a külső energiahordozókat számítják ide.[19] A Royal Dutch Shell olajipari vállalat 2006-ban 3-4 közötti energiahányadosú „in-situ” fejlesztésekről számolt be.[20][21]

A lepárlási folyamat során kinyerhető olaj mennyisége változik a felhasznált eljárástól, illetve az olajpala tulajdonságaitól.[12] Az egyesült államokbeli Green River Formation lelőhelyen található olajpala mintegy hatoda aránylag nagy hozamú (95-380 l/tonna), körülbelül egyharmada 38-95 l/tonna hozamú, míg a maradék olajpalából tonnánként általában 35 liternél kevesebb olaj nyerhető ki.[22]

A világ legnagyobb olajpala-kitermelő és előállító vállalatai rendszeresen közzéteszik a nagyüzemi olajpala-feldolgozás hozamával kapcsolatos adatokat, A kínai Fushun Mining Group például 2008-ban 300 000 tonna palaolaj előállításáról számolt be 6,6 millió tonna olajpala feldolgozása után, amely 4,5%-os súly szerinti hozamnak felel meg.[23] Az észt VKG Oil vállalat 250 000 tonna olaj előállítását jelentette 2 millió tonna olajpala feldolgozásával, ami lényegesen magasabb, 13%-os hozamnak felel meg.[24] A brazil Petrobras cég a Petrosix üzemben naponta 550 tonna olajat állít elő 6200 tonna olajpala feldolgozásával, ami átlagosan 9%-os hozamot jelent.[25]

Feljavítás[szerkesztés]

Olajpala-kitermelő bányagép Észtországban

A nyers palaolaj minden további nélkül felhasználható kazánfűtőolajként, de más célra csak az olaj kémiai és fizikai tulajdonságainak módosítása (feljavítása) után használható. A különféle helyről származó és különféle eljárásokkal kinyert olajok eltérő tulajdonságainak eredményeként más és más eljárásokra lehet szükség, mielőtt az olajpalából származó olajat hagyományos kőolaj-finomítóban fel tudják dolgozni.[26]

A nyersolajban jelen lévő szennyeződések többek között dugulást okozhatnak az olajlepárló berendezésekben, míg az olaj kén- és nitrogéntartalma rontja kémiai tulajdonságait, erősen légszennyezővé teszi az olajat. A kén, nitrogén, illetve az olajban szintén megtalálható arzén és vas emellett tönkreteheti a lepárlókban megtalálható katalizátorokat.[27][28] Az olajban megtalálható olefinek oldhatatlan lerakódásokat okoznak, illetve az olaj instabilitását okozzák. A kőolajhoz képest nagyobb mennyiségben megtalálható oxigén pedig szabad gyökök kialakulásához vezet.[29] A katalitikus hidrogénezéssel történő kéntelenítés (hidrodeszulfurálás) és nitrogénmentesítés (hidrodenitrogénezés) ezekre a problémákra ad megoldást, az eljárás végeredménye pedig a kőolajhoz hasonló termék lesz.[30][29][31][32] Az olajban jelen lévő fenolokat elsősorban a víz kivonásával távolítják el.[32] Az olajpalából kinyert olajat üzemanyagként a hidrogén-szén arány módosítása után lehet hasznosítani, amit vagy hidrogén hozzáadásával (hidrokrakkolás) vagy pedig szén eltávolításával (kokszolás) lehet elérni.[31][32]

Felhasználása[szerkesztés]

A második világháború előtt az olajpalából kinyert olajat feljavították és hajtóanyagként hasznosították. A háború után erre a célra inkább kőolajat használtak, míg az olajpalából inkább kemikáliákat és ipari alapanyagokat állítottak elő, illetve a vasutak talpfáit tartósító anyagot gyártotak belőle. Napjainkban az olajpalát elsődleges fűtőanyagként (kazánfűtőolaj), illetve a tengerhajózásban hajtóanyagként (hajódízel) hasznosítják, kisebb mennyiségből továbbra is kemikáliákat állítanak elő.[26]

Az olajpala összetétele alapján jól felhasználható még közepesen nehéz kőolaj-párlatok (kerozin és gyorsjárású dízelolaj előállítására is.[29][33][34] További krakkolással a benzint alkotó könnyebb párlatok is előállíthatók.[29][35]

Kitermelés, ismert tartalékok[szerkesztés]

Palaolaj-kitermelés országonként 1880 és 2010 között, millió tonna.

A jelenlegi technológiákkal gazdaságosan kitermelhető palaolaj mennyiségét globálisan 2,8-3,3 trillió hordóra becsülik ((450×109 - 520×109 m3), amelynek a legnagyobb része az Egyesült Államokban található (kb. 1,5–2,6 trillió hordó, azaz 240×109–410×109 m3).[11][33] [36][37] 2002-ben világszerte 11 600 hordónyi palaolajat termeltek ki, a legnagyobb termelők Észtország (5500 hordó/nap), Brazília (3100 hordó/nap) és Kína (2000 hordó/nap) voltak.[38] 2008-ban a termelők rangsorát Kína vezette, évi 470 millió liter olaj termelésével, ezután következett Észtország (445 millió liter) és Brazília (250 millió liter).[39]

Az olajpala-kitermelés és feldolgozás elterjedését a közelmúltig nagymértékben hátráltatták a technológiai nehézségek, illetve a magas költségek - az olaj ilyen módon történő kitermelése csak akkor gazdaságos, ha a nemzetközi piacokon tartósan magas szinten marad a kőolaj ára.[40] 2011 márciusában az Egyesült Államok Földhivatala (Bureau of Land Management) megkérdőjelezte a kereskedelmi célú olajpala-kitermelés létjogosultságát, mondván: „Nem létezik olyan eljárás az olajpala kinyerésére és feldolgozására, amely közgazdaságilag életképes lenne.[41]

Jegyzetek[szerkesztés]

  1. Dostrovsky, I.. Energy and the Missing Resource: A View from the Laboratory. Cambridge University Press, 18. o. (1988). ISBN 978-0-521-31965-2. Hozzáférés ideje: 2009. június 2. 
  2. (2008) „Oil Shale” (PDF), 2. o, Kiadó: Colorado School of Mines. (Hozzáférés ideje: 2008. december 24.)  [halott link]
  3. a b c d Moody, Richard (2007. április 20.). „Oil & Gas Shales, Definitions & Distribution In Time & Space. In The History of On-Shore Hydrocarbon Use in the UK” (PDF), 1. o, Kiadó: Geological Society of London. [2012. február 6-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés ideje: 2009. január 10.)  
  4. "found a way to extract and make great quantities of pitch, tarr, and oyle out of a sort of stone"
  5. (1985) „Studies of the Scottish oil shale industry. Vol.1 History of the industry, working conditions, and mineralogy of Scottish and Green River formation shales. Final report on US Department of Energy” (PDF), 35. o, Kiadó: Institute of Occupational Medicine. [2011. július 26-i dátummal az eredetiből archiválva]. DE-ACO2 – 82ER60036. (Hozzáférés ideje: 2009. június 5.)  
  6. Cane, R.F.. Oil Shale. Amsterdam: Elsevier, 56. o. (1976). ISBN 978-0-444-41408-3. Hozzáférés ideje: 2009. június 5. 
  7. Forbes, R.J.. A Short History of the Art of Distillation from the Beginnings Up to the Death of Cellier Blumenthal. Brill Publishers, 250. o. (1970). ISBN 978-90-04-00617-1. Hozzáférés ideje: 2009. június 2. 
  8. a b (2007. május 1.) „A study on the EU oil shale industry viewed in the light of the Estonian experience. A report by EASAC to the Committee on Industry, Research and Energy of the European Parliament” (PDF), 1; 5; 12. o, Kiadó: European Academies Science Advisory Council. (Hozzáférés ideje: 2011. május 7.)  
  9. Doscher, Todd M.: Petroleum. MSN Encarta. [2008. április 21-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2008. április 22.)
  10. Oil Shale. American Association of Petroleum Geologists. (Hozzáférés: 2008. március 31.)
  11. a b Survey of energy resources (PDF), 21, World Energy Council (WEC) (2007). ISBN 0-946121-26-5. Hozzáférés ideje: 2007. november 13.  Archiválva 2011. április 9-i dátummal a Wayback Machine-ben
  12. a b c Dyni, John R. (2006). „Geology and resources of some world oil-shale deposits. Scientific Investigations Report 2005–5294” (PDF), Kiadó: United States Department of the Interior, United States Geological Survey. (Hozzáférés ideje: 2007. július 9.)  
  13. a b Koel, Mihkel (1999). „Estonian oil shale”. Oil Shale. A Scientific-Technical Journal (Extra), Kiadó: Estonian Academy Publishers. ISSN 0208-189X. (Hozzáférés ideje: 2008. december 24.)  
  14. a b Luik, Hans (2009. június 8.). „Alternative technologies for oil shale liquefaction and upgrading” (PDF) International Oil Shale Symposium.. [2012. február 24-i dátummal az eredetiből archiválva]. Hozzáférés: 2009. június 9.. 
  15. Gorlov, E.G. (2007. October). „Thermal Dissolution Of Solid Fossil Fuels” (PDF). Solid Fuel Chemistry 41 (5), 290–298. o, Kiadó: Allerton Press, Inc.. DOI:10.3103/S0361521907050047. ISSN 1934-8029. (Hozzáférés ideje: 2009. június 9.)  
  16. (2001) „Using neoteric solvents in oil shale studies” (PDF). Pure and Applied Chemistry 73 (1), 153–159. o, Kiadó: Blackwell Science. DOI:10.1351/pac200173010153. ISSN 0033-4545. (Hozzáférés ideje: 2010. január 22.)  
  17. (1984) „Reactivity of oil shale towards solvent hydrogenation” (PDF). American Chemical Society. Division of Petroleum Chemistry 29 (1), 148–153. o, Kiadó: American Chemical Society. ISSN 0569-3799. (Hozzáférés ideje: 2010. január 22.)  
  18. Cleveland, Cutler J. (1984. augusztus 31.). „Energy and the U.S. Economy: A Biophysical Perspective” (PDF). Science 225 (4665), 890–897. o, Kiadó: American Association for the Advancement of Science. DOI:10.1126/science.225.4665.890. ISSN 00368075. PMID 17779848. (Hozzáférés ideje: 2007. augusztus 28.)  
  19. Brandt, Adam R. (2009). „Converting Green River oil shale to liquid fuels with the Alberta Taciuk Processor: energy inputs and greenhouse gas emissions” (PDF). Energy & Fuels 23 (12), 6253–6258. o, Kiadó: American Chemical Society. DOI:10.1021/ef900678d. ISSN 0887-0624. (Hozzáférés ideje: 2011. július 4.)  
  20. (2006. február 15.) „Oil Shale Test Project. Oil Shale Research and Development Project” (PDF), Kiadó: Shell Frontier Oil and Gas. [2008. május 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés ideje: 2007. június 30.)  
  21. Reiss, Spencer: Tapping the Rock Field. WIRED Magazine, 2005. december 13. (Hozzáférés: 2007. augusztus 27.)
  22. Fact Sheet: U.S. Oil Shale Resources (PDF). United States Department of Energy. (Hozzáférés: 2009. január 10.)
  23. Promitis, Guntis (2008. november 3.). „Oil shale promise” (PDF). Oil & Gas Journal, 16. o, Kiadó: PennWell Corporation. (Hozzáférés ideje: 2011. október 9.)  [halott link]
  24. VKG Oil AS. Viru Keemia Grupp. (Hozzáférés: 2011. október 9.)
  25. Qian, Jialin; Wang Jianqiu (2006. november 7.). „World oil shale retorting technologies” (PDF) International Oil Shale Conference., Amman, Jordánia: Jordanian Natural Resources Authority. [2008. május 27-i dátummal az eredetiből archiválva]. Hozzáférés: 2007. június 29.. 
  26. a b Purga, Jaanus (2007. október 16.). „Shale Products – Production, Quality and Market Challenges” (PDF) 27th Oil Shale Symposium., Golden, Colorado: Colorado School of Mines. Hozzáférés: 2008. december 24.. 
  27. Bo Yu; Ping Xu; Shanshan Zhu; Xiaofeng Cai; Ying Wang; Li Li; Fuli Li; Xiaoyong Liu; Cuiqing Ma (2006. March). „Selective Biodegradation of S and N Heterocycles by a Recombinant Rhodococcus erythropolis Strain Containing Carbazole Dioxygenase” (PDF). Applied and Environmental Microbiology 72 (3), 2235–2238. o, Kiadó: American Society for Microbiology. DOI:10.1128/AEM.72.3.2235-2238.2006. PMID 16517679. (Hozzáférés ideje: 2008. december 28.)  
  28. Process for treating hot shale oil effluent from a retort – US Patent # 4181596. freepatentsonline.com. (Hozzáférés: 2008. december 28.)
  29. a b c d Speight, James. Synthetic Fuels Handbook. McGraw-Hill Professional, 188. o. (2008). ISBN 978-0-07-149023-8. Hozzáférés ideje: 2008. december 24. 
  30. Lee, Sunggyu. Oil Shale Technology. CRC Press, 7. o. (1991). ISBN 0-8493-4615-0. Hozzáférés ideje: 2008. december 24. 
  31. a b Oja, Vahur (2006). „A brief overview of motor fuels from shale oil of kukersite” (PDF). Oil Shale. A Scientific-Technical Journal 23 (2), 160–163. o, Kiadó: Estonian Academy Publishers. ISSN 0208-189X. (Hozzáférés ideje: 2008. december 24.)  
  32. a b c Mölder, Leevi (2004). „Estonian Oil Shale Retorting Industry at a Crossroads” (PDF). Oil Shale. A Scientific-Technical Journal 21 (2), 97–98. o, Kiadó: Estonian Academy Publishers. ISSN 0208-189X. (Hozzáférés ideje: 2008. december 25.)  
  33. a b Andrews, Anthony (2006. április 13.). „Oil Shale: History, Incentives, and Policy” (PDF), Kiadó: Congressional Research Service. RL33359. (Hozzáférés ideje: 2008. december 24.)  
  34. Andrews, Anthony (2008. november 17.). „Developments in Oil Shale” (PDF), Kiadó: Congressional Research Service. RL34748. (Hozzáférés ideje: 2008. december 24.)  
  35. James Girard. Principles of Environmental Chemistry. Jones & Bartlett (2004). ISBN 978-0-7637-2471-9 „Fractional distillation yields mainly high molecular weight hydrocarbons, which can then be cracked to yield desirable hydrocarbons in the gasoline range.” 
  36. (2006. február 1.) „Annual Energy Outlook 2006” (PDF), Kiadó: Energy Information Administration. (Hozzáférés ideje: 2007. június 22.)  
  37. (2006. április 1.) „NPR's National Strategic Unconventional Resource Model” (PDF), Kiadó: United States Department of Energy. (Hozzáférés ideje: 2007. július 9.)  
  38. Laherrère, Jean H. (2005). „Review on oil shale data” (PDF), 8. o, Kiadó: Hubbert Peak. (Hozzáférés ideje: 2008. december 28.)  
  39. Shale Oil. Government of Australia (Australian Atlas of Mineral Resources, Mines, and Processing Centres). [2011. február 17-i dátummal az eredetiből archiválva]. (Hozzáférés: 2010. november 27.)
  40. Kraushaar, Jack P., and Robert A. Ristinen. Energy and the Environment-2nd ed. New York, NY: Wiley & Sons Inc., 2006. 54–56.
  41. Bureau of Land Management (2011. április 14.). „Notice of Intent To Prepare a Programmatic Environmental Impact Statement (EIS) and Possible Land Use Plan Amendments for Allocation of Oil Shale and Tar Sands Resources on Lands Administered by the Bureau of Land Management in Colorado, Utah, and Wyoming” (PDF). Federal Register 76 (72), 21003–21005. o. (Hozzáférés ideje: 2011. október 9.)  

Források[szerkesztés]

Fordítás[szerkesztés]

Ez a szócikk részben vagy egészben a Shale oil című angol Wikipédia-szócikk fordításán alapul. Az eredeti cikk szerkesztőit annak laptörténete sorolja fel.

Külső hivatkozások[szerkesztés]