淘金热:如何将焦油砂转化为石油 [幻灯片]

越来越多的石油从艾伯塔省广阔的油砂矿藏中流出

艾伯塔省麦克默里堡—美国从哪里获得大部分进口石油来支持其石油瘾?与普遍的看法相反,它不是来自沙特阿拉伯,而是来自加拿大,加拿大每天向美国供应超过 200 万桶石油,占其全部进口石油的四分之一以上。而其中一半以上来自艾伯塔省东北部埋藏的砂层中融化出来的沥青——一个广阔的特重油矿藏,面积超过 142,000 平方公里,大约相当于佛罗里达州的大小。

这个加拿大省份——仅比德克萨斯州略小——在 2011 年出口了价值超过 520 亿美元的原油,因为它“是世界上少数几个可以真正开采石油的地方之一,”艾伯塔省国际和政府间关系部的倡导主管卡梅伦·布朗指出。

观看油砂工艺的幻灯片。


关于支持科学新闻

如果您喜欢这篇文章,请考虑通过以下方式支持我们屡获殊荣的新闻报道 订阅。通过购买订阅,您将有助于确保关于塑造我们今天世界的发现和想法的具有影响力的故事的未来。


如果石油像一位委内瑞拉石油部长曾经抱怨的那样是“魔鬼的排泄物”,那么沥青就是其中最糟糕的。沥青本质上是焦油,因此被称为焦油砂,而且需要大约 12 桶水才能从砂中分离出一桶沥青,但由于循环利用,其中只有三桶水被消耗掉。为了分离出粘性碳氢化合物,水也必须是热的——至少 50 摄氏度,这需要燃烧天然气来加热。

即便如此,开采的沥青仍然过于粘稠而无法流动,因此在一种被称为“升级”的过程中,通过热量和压力进行化学处理,使其变成淡黄色的原油、柴油、航空燃料或其他典型的碳氢化合物产品。或者,它用轻质碳氢化合物液体稀释成漆黑的“稀释沥青”(即“稀释的沥青”),可以通过管道输送到美国。这种来自砂质矿藏的特重原油在世界其他任何地方都没有进行商业开发,尽管委内瑞拉、俄罗斯甚至美国等其他国家也拥有类似的资源。

这只是针对足够接近地表的焦油砂——深度不超过 80 米——可以进行开采。对于更深的矿藏,大量的超热加压蒸汽被泵入地下以融化沥青,以便可以通过平行运行的生产井将其吸到地面。这种所谓的原位生产需要较少的水,但需要更多的能量才能使沥青流动,从而导致温室气体排放量比采矿高约 2.5 倍。到目前为止,大部分沥青生产是通过采矿进行的,但今年,原位生产超过了采矿,成为主要的生产方法——这一趋势在可预见的未来可能会持续下去。

就目前的情况来看,正在建设或已经批准的油砂项目将使产量提高到每天 500 万桶以上,其中包括埃克森美孚的卡尔湖项目,预计将于 2013 年开始开采石油。彭比纳研究所是一家致力于负责任发展的环保组织,该研究所的油砂政策分析师马克·休特指出:“我们现在有环境影响,而且这些影响将变得更大。”

最大的环境影响可能是从焦油砂中提取石油所需的所有能源——暂且不提车辆中燃烧由此产生的燃料。一些科学家,如 NASA 气候学家詹姆斯·汉森,确信使用这种资源——他称其为石油成瘾者的“肮脏的针头”——将意味着“气候变化的末日”。油砂是生产温室气体强度最高的石油形式之一。汉森指出:“从地球角度来看不合理的事情正在被积极鼓励。只要化石燃料是最便宜的燃料,我们就会燃烧它们,而无法解决问题。”

然而,根本问题是化石燃料成瘾本身的增长。自 19 世纪石油时代开始以来,生产的约一万亿桶石油中,整整四分之一是在 21 世纪的第一个十年中燃烧掉的。然而,美国燃煤电厂产生的二氧化碳是艾伯塔省油砂设施的 30 倍以上——温室气体排放量分别为 4500 万吨和近 20 亿吨。“如果你认为使用其他石油来源会好得多,那你就是在妄想,”艾伯塔大学油砂创新中心的科学主管、化学工程师默里·格雷说。“全球煤炭使用量的增加比石油消费模式更让我担忧。”

即使最终在汽油、柴油或喷气发动机中消耗的油砂,每桶精炼石油产品也仅产生 500 公斤的二氧化碳当量,这意味着从油井到车轮的油砂总排放量远低于该国 500 多座燃煤发电厂

也就是说,虽然美国燃煤电厂的二氧化碳排放量有所下降,但自本世纪初以来,油砂的温室气体排放量翻了一番,而且看起来到本世纪末将再次翻一番——这是整个加拿大温室气体排放量增长的主要来源。因此,艾伯塔省的排放量增长速度快于德克萨斯州或佛罗里达州等州。事实上,唯一可能减缓这种排放量增长的是在北达科他州的巴肯页岩等地区开发更轻、更便宜的石油。但即使有所减少,为获得石油而开采焦油砂的问题只会越来越棘手。

观看油砂工艺的幻灯片

© . All rights reserved.