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页岩气调研

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页岩 调研
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《化学工艺学》论文学 院 求是学部 专 业 化工材料 学 号 3010207082 姓 名 杨 昊 2013 年 6 月 30 日页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响1页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响杨 昊(天津大学求是学部,天津 300072)摘 要:页岩气是从页岩层中开采出来的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。较常规天然气相比,页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点,大部分产气页岩分布范围广、厚度大,且普遍含气,这使得页岩气井能够长期地以稳定的速率产气。页岩气是一种潜在资源量巨大的非常规天然气资源,作为一种清洁的能源,开发和利用能够改善我国的能源结构。页岩气的大规模开发对世界天然气和石油化工产业的影响已初步显现,自身能源结构将得到优化,合成氨、甲醇、烯烃等石油化工产业呈现发展趋势,世界石油化工产品供求格局将可能发生较大变化。页岩气的开发为经济和社会发展带来诸多机遇的同时,也带来若干环境问题。在总结分析页岩气开发过程中将面临的主要环境问题基础上,提出了当前我国加强对页岩气开发的环境监管、预防开发过程中因环境问题对整体开发战略带来负面影响的主要措施。关键词:页岩气;开发利用;化工产品;社会环境se as 00072,is in it is an to a to a of is a of of as a to s of on of be of it a of In of be is on in to of to of a on of 到迅猛发展。2007 年,美国页岩气页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响2产量 立方米,到 2010 年产量突破千亿,达到 立方米,相当于美国天然气总产量的 23%。预计,到 2035 年,美国页岩气产量将占到本国天然气总产量的 45%,在未来能源格局中扮演更重要的角色。页岩气开采的商业化得益于开采技术的不断提高。水平钻井技术和压裂技术是页岩气开采最核心的技术,近年来这些技术取得了长足的发展,使得页岩气的产量不断提高。根据国际先进能源公司的统计,以美国阿肯色州的费耶特维尔页岩为例,随着技术的进步,从 2007 年到 2010 年下半年,每口页岩气井的新井产气量增长了 而同期的新井初始生产率、30 天平均生产率则分别提高了 先进技术的成功应用,促进了美国页岩气开发的快速发展。中国主要盆地和地区页岩气资源量约为 15 万亿-30 万亿立方米,与美国 济价值巨大。中国许多盆地发育有多套煤系及暗色泥、页岩地层,互层分布大套的致密砂岩存在根缘气、页岩气发育有利条件,不同规模的天然气发现,但目前尚未在大面积区域内实现天然气勘探的进一步突破。我国页岩气资源储量与美国页岩气资源量相当,作为页岩气资源大国,这种优质非常规能源的勘探开发已经进入了我国能源战略的视野。尤其是近年随着一系列政策法规的出台,国内发展页岩气产业的呼声不断升高。但从目前情况来看,我国页岩气开发的软硬件条件与美国相比均有不足。1 岩气开发在全球能源供给的地位日趋重要据世界环境组织(测,石油需求将从2010年的每天8700万桶增长到2035年的9 900万桶,增长主要来自交通运输。汽车保有量将成倍增长,2035年预计达17亿辆。可替代技术如混合动力和电动车,仍需要时间被市场接纳。煤炭的使用,在最近的10年里,几乎占到全球能源需求增长的一半,2035年将达到65%。对于煤炭来说,其对能源政策更敏感,尤其在我国,目前占全球需求量的一半。天然气的未来发展很明确:其在能源增长中所占比例和天然气使用量都可以和煤炭消费量相比较,根据球或许正在进入“天然气黄金时代”。全球市场对所有燃料的需求都在上升,但化石燃料在全球一次能源消费中的占比会从2010年的81%小幅下滑到2035年的75%;到2035年之前,天然气是唯一一种在全球能源结构中占比增加的化石燃料,全球供应量增长1.7万亿m 3,其中非常规天然气(主要是页岩气)占40%,但需要采用方法应对环境方面的挑战。在未来的10年里,经济的发展、繁荣和人口的增长将势必增加对能源的需求,但我们不能继续依赖以不安全的、破坏环境的方式来使用能源。政府必须采取更强有力的措施推动对低碳技术的投资。页岩气作为一种储量丰富,清洁环保的非常规天然气,将会担负起重要的角色。球页岩气分布与开发概况页岩气是指主体位于暗色泥页岩或高碳泥页岩中、以吸附或游离状态聚集的天然气,是一种重要的非常规天然气资源。作为一种新的能源品种,它既是常规天然气的潜在替代能源,也是清洁环保能源。与常规天然气相页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响3比,页岩气开发具有开采寿命长和生产时间长的优点,大部分可产气的页岩分布范围广、厚度大,且普遍含有页岩气,这使得页岩气井能够长期以稳定的速率产气。页岩气开发在美国和加拿大已经起步,并且已成为重要的替代能源,正广泛应用于燃气化工、汽车燃料等行业。全球页岩气资源分布广泛,储量约为456×10 12当于煤层气和致密砂岩气的总和,主要分布在北美、中亚和中国、中东和北非、拉丁美洲、苏联等地区。目前,全球对页岩气的勘探开发并不普遍,仅美国和加拿大做了大量工作,美国是最早进行页岩气研究和开采的国家 [1]。1821年,北美最早的页岩气井钻于美国东部纽约州泥盆系页岩中;1926年,在阿帕拉契亚盆地成功实现了页岩气的商业开发。除美国和加拿大以外,澳大利亚、德国、法国、瑞典、波兰等国家也开始了页岩气的研究和勘探开发。 国页岩气资源分布我国页岩气资源丰富,开发潜力大,商业化条件好。2012年3月,国土资源部召开新闻发布会,初次披露了我国页岩气资源的官方评估数据。,(不含青藏地区)。常规天然气关键在“找气”,而页岩气开发的关键在“采气”,在相对确定的产气区块上,一旦资金大规模投入,极有可能在较短时期内实现规模化发展。我国海相沉积面积广,烃源岩发育良好、演化程度高。在四川盆地、鄂尔多斯盆地、渤海湾盆地、松辽盆地、吐哈盆地、江汉盆地、塔里木盆地、准噶尔盆地等均有页岩气成藏的地质条件,局部有机碳含量在30%以上,发现了典型页岩层中局部的天然气富集。富集层位主体存在于中、古生界地层中,以及东部地区的新生界。岩气资源的开发需要大量技术、资金和技术人员作支撑,而我国页岩气资源的勘探刚起步,技术不成熟,经验匮乏,页岩气资源的规模开发还有很长的路要走。我国页岩气藏储层与美国相比有所差异,如美国页岩气层埋深为800—2600m,而四川盆地页岩气层埋深为2000—3500m,页岩气层埋深的增加无疑增加了开发难度。岩气在改变能源结构中的作用长期以来,我国的能源一直以煤为主,煤炭在一次能源结构中的比例高达70% 多。能源结构的不合理已成为制约经济社会可持续发展的重要因素。从我国和世界一次能源结构的对比中(表1)可以看出,大力开发利用油气资源是改善我国能源结构关键所在,而国际石油价格一直在动荡中攀升,因此开发利用页岩气资源已成为改善我国能源结构的突破口。页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响4表1 我国和世界一次能源消费结构对比石油 天然气 煤炭 其他中国 是低含碳量烷烃的混合物,发热量高,经分离和脱硫后,基本上不含其他有害杂质,是一种高效和洁净的“绿色燃料”;天然气还可以用于合成氨和甲醇等化工产品的生产,也是一种优质的化工原料。我国天然气的消费比例很低,合理利用天然气,开发先进的利用技术,已成为我国21世纪天然气战略的重要组成部分。岩气利用技术页岩气可用于发电、燃料电池、汽车燃料、化工、城市燃气,其中许多技术已经成熟,显示了良好的社会和经济效益,一些技术虽然还处于试验阶段,也取得了较大的进展。岩气发电页岩气发电主要有页岩气联合循环发电(热电冷联产(术。前者既可满足局部电力需求,又可以并网发电,易于大型化。后者主要用于大型楼宇的供电、制冷和供热。岩气联合循环发电(岩气燃烧产生的1000温烟气在燃气轮机中做功发电后,排出500- 600℃ 的烟气在余热锅炉中产生约450℃、5动蒸汽轮机做功发电,燃气如图1所示)。页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响5图1 热锅炉、蒸汽轮机、发电机等组成。组合方式有两台燃气轮机配两台余热锅炉和一台汽轮机的“二拖一”方式和一台燃气轮机配一台余热锅炉和一台汽轮机的“二拖一”方式。目前燃气轮机单机容量在10058%。容量,主要通过提高燃气轮机进气温度、余热锅炉三压再热等方式实现。启停迅速,建设周期短,其环保、经济性能都要强于其他发电技术。美国能源部在洁净煤计划中对临界煤粉燃烧、整体煤气化联合循环(进行了技术评估,页岩气发电在环保、发电效率方面都优于燃煤发电,这正是这几年来发达国家大力发展岩气发电占美国发电总量的16%,但我国的燃气电站还刚刚起步,随着“西气东送”的实施,拟建设5400中页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响6包括杭州半山电厂3台和萧山电厂2台。了向建筑物供电外,其余热还能为建筑物提供制冷、采暖、热水等用途。热锅炉、冷温水机组成。冷温水机主要是吸收式溴化锂冷温水机组,包括单效、双效、直燃机等。我国远大集团与美国能源部等合作研制的2],先把燃气轮机尾气导入余热发生器,将尾气余热回收约70%,排出的低温尾气可直接排放,也可再次导入高温燃烧机参与燃料混合燃烧。该系统已应用在北京燃气集团控制中心大楼,热电冷面积负荷为31800m 2,预计适应负荷分别为2226272用此方案比“购电+直燃”的传统模式,地小、保护环境、减少供电线损,缺点是规模小,只能适应一幢楼宇或一个小区的冷热电联供。美国采用内应用主要集中于楼宇等民用建筑中。料电池燃料电池是一种将燃料的化学能通过电化学反应产生电能的装置,通过燃料(H 2)在电池内进行氧化还原反应产生电能。页岩气燃料电池通过页岩气重整制氢,其发电系统由燃料处理装置、电池单元组合装置、交流电转换装置、热回收系统组成(图2) [3] 。燃料处理部分是将页岩气与水蒸气催化转化为氢气和通过变压吸附分离。图2 页岩气燃料电池原理示意图以页岩气为原料的燃料电池按采用的电解质可分为:磷酸燃料电池融碳酸盐燃料电池体氧化物燃料电池子交换膜燃料电池(类,其中处于试验研究阶段,4],但需进一步降低成本。页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响6燃料电池的主要优点是效率高、占地少、无污染,缺点是要用到贵金页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响7属铂,成本居高不下。目前日合资的页岩气为原料,电力输出200电效率40%,余热利用效率42%(热水温度60,5] 。液化页岩气汽车(吸附页岩气汽车(只处于研究和试验阶段,]是将页岩气压缩至20用时经减压器供给内燃机,一次充气可行驶200岩气汽车环境效益显著,与燃油车废气相比,碳氢排放可减少40%,具有安全性好、发动机寿命长、燃料费用低等优点,缺点是需增加车辆的改装费用,加气站建设投资高。它作为一种优质的“绿色汽车”发展快速,世界约有燃气汽车533多万辆,国内的四川、山东、广东和浙江等省已启动了页岩气汽车产业。 岩气化工以页岩气为原料加工的化工产品有合成氨、甲醇、甲醛、乙烯、乙炔、氯代甲烷、二硫化碳、氢氰酸、炭黑等。国内页岩气主要是用于合成氨和甲醇。合成氨技术成熟,工艺发展的主要方向是降低综合能耗;甲醇的合成主要是采用低压法的内低压法合成甲醇技术成熟,但规模不大,仅10万t/a。市燃气页岩气是理想的城市燃气,其单位体积的发热量是人工煤气(如焦炉气)的两倍多,m 3。页岩气与人工煤气相比,其热值、火焰传播速度、供气压力、组成等均有较大差异,从人工煤气向页岩气转换时,需对输配管网、计量器具进行改造,对于用户而言,需更换燃烧器具。3 页岩气对大宗化工产品生产格局的影响页岩气不仅加强了北美上游化石能源的供应能力,而且改变了下游化工产业的原料格局。目前,北美以天然气乙烷为原料的乙烯项目已经具备了和中东抗衡的能力。天然气化工促使北美引领全球化工行业竞争力排行榜。当前全球化工产品需求的增长比全球增长还要快1 倍,尤其是在亚洲和新兴市场。发展中国家是化工行业增长的主要驱动力,其巨大的人口规模会对化工行业的需求产生深刻的影响。未来化工行业的需求和供应都将多元化。在需求方面,亚太地区对石化产品的需求是非常高的,从1990 年到2000 年,基础石化产品需求的增长主要来自亚太地区。中国和其他一些亚洲国家的化工产品进口仍在增加,这也就带动了亚太地区的供给。我们应继续在这些地方投资建厂,保证他们的需求。在供应方面,随着全球化工需求的大幅增长,物流将会是一个非常大的问题,我们必须能够以低成本的方式把产品送到消费者手里,因此要保证供应的可持续性,这关系到行业能否健康发展。而要实现低成本的供应,页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响7就必须深入了解原料来源的变化。北美页岩气对化工行业最大的影响是原料成本降低。2002 年到2003 年,北美天然气价格和石油价格基本持平,当时许多人准备在中东投资,因为中东的石油相对便宜。但现在由于新技术的出现,美国天然气价格下降了,导致美国化工产业原料成本降页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响8低。未来北美化工行业的竞争力会增强,并迎来更多的投资。北美将成为除中东外另一个成本较低的化工生产区。页岩气的发展将给化工行业带来许多机会,这不仅会对北美化工生产商产生影响,还会让全球生产商受益。是中国转变发展道路的重要机遇。页岩气对中国能源需求杯水车薪,中国传统煤化工产业整体布局较为分散,技术落后、生产规模小、产能过剩、开工率不高。天然气化工可能对煤化工形成巨大的挑战,但即使页岩气能在中国形成上百亿立方米的产能,对中国的能源需求而言还是杯水车薪。中国应加强环境、水资源和矿产资源的立法与执行,使煤化工发展进入法制轨道。传统煤化工要加快整合与技术升级改造、完善环保设施、扩大规模、降低成本、提高竞争力。煤制烯烃的商业运行表明,与石脑油裂解相比,聚烯烃产品具有较大成本优势,未来会有较大发展空间。这种成本优势是市场性的,神华煤制烯烃所使用的煤炭是从自己的上市公司中购买的,因此是市场价,甚至比当地的煤炭价格还偏高,即使在这种情况下,前8个月的利润还很好。煤制油的工业实践也证明,工厂可以稳定运行,并能实现盈利。当然中国煤化工行业也面临诸多问题,一是环境,二是水资源,三是技术,四是矿产资源。中国煤化工项目不能盲目冒进,不能为了控制对环境的影响,要有大量的高素质技术人员,对矿产资源要有约束,要实行保护性开发。国家可以考虑在煤化工规划区内,按照既定的优选项目规则,批准两亿吨/年的煤制油项目,一方面可以给世界经济注入活力,另一方面可以降低世界各国对石油的敏感度,降低国际石油价格,从而降低石油进口国的运营成本,使国际政治格局从石油战争真正转向和平发展。天然气供求格局的影响页岩气的开发使美国近几年逐渐趋于天然气自给自足的能源独立,产量从2007年的5456亿立方米增加到2011年6513亿立方米,进口量从2007年的1304亿立方米减少为2011年979亿立方米,出口量从2007年的233亿立方米增加到2011年的427亿立方米,详见表2。据国将在2016年成为液化天然气(净出口国,到2025年将成为管道天然气净出口国,而2021年将成为整体的净出口国 [7]。页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响9表3 2007—2011年美国天然气产量和进出口量单位:亿立方米从进出口国家来看,美国管道天然气进口几乎全部来自加拿大,还有极少一部分来自墨西哥;有一部分来自卡达尔、也门、埃及、秘鲁、挪威、埃及等国家。美国管道天然气出口国家主要是加拿大和墨西哥;班牙、英国等欧洲国家,中国、印度、日本、韩国等亚洲国家。受美国页岩气影响,加拿大天然气产量从2006年的1884亿立方米减少至2011年的1605亿立方米,对美国的天然气出口量也由2007年的1071亿立方米减少至2011年的879亿立方米。为了开拓新的出口市场,加拿大正在积极开展划在西海岸建造5个中的两个极寻求亚洲买家,届时,日本有可能成为加拿大口最大市场。卡塔尔是世界最大的011年对美国出口为美国着美国、澳大利亚、非洲以及中东国家不断扩大塔尔正将亚洲作为主攻区域,加紧重新布局着美国些量的011年俄罗斯对欧洲的出口量为1406亿立方米,占欧洲总进口量的31%。如果波兰、匈牙利和其它国家能够实现本国页岩气商业化生产,俄罗斯天然气对欧洲的影响将不断缩小,继而会影响到未来俄罗斯的天然气贸易流向,俄罗斯会更加重视对亚洲天然气出口,尤其是中俄天然气管线的建设。美国能源结构和天然气工业的影响页岩气的开发使美国的一次能源消费结构发生了变化,原油、原煤分别从2005 在美国天然气的消费领域中,电力和工业用气是主要的两个领域,其次是民用气、商用气和交页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响9通燃料用气等。页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响102011年,美国燃煤发电占发电总量的比例由2006 年的49%降至42%,而天然气发电比例则由2006年的20%升至25%,煤炭消费受到天然气的严重挤压,这是由于在页岩气开采的推动下,美国天然气管道建设、天然气产量迅速增加,天然气价格呈现降低趋势,2007—2012年8月美国天然气价格曲线见图3,工业用天然气价格和发电用天然气价格基本吻合,自2000年开始,美国的天然气价格一路攀升,在2008 年7 着天然气的大量供应,加上受经济衰退的影响,天然气价格大幅下降,2012年5月更是跌至3 美元/右 [8],预计未来两年,仍将会维持在3~4 美元/样就使天然气发电具备成本优势。图3 2007—2012 年8 月美国天然气价格曲线天然气价格下降带来的低能源使用成本将使美国部分制造业在全球竞争格局中具备较大的竞争力。美国历来是甲醇和合成氨的进口国,2011年美国甲醇和合成氨进口量分别为500 万吨和700万吨左右。目前诸多公司开始考虑在美国扩大甲醇和合成氨的生产,全球最大的甲醇生厂商计2014 年下半年投产,产能将达到100万吨/年;美国化肥制造商F)将在路易斯安娜州能合计为190万吨/年。以甲醇为例,丰富的页岩气资源可以用于发展甲醇产业,既满足美国自身的甲醇需求,又可通过甲醇制烯烃技术,进一步发展下游乙烯、丙烯工业。以天然气价格为3美元/算(方米),天然气制甲醇成本为900元/吨左右,虽然高于中东地区的甲醇成本(,甲醇成本为500元/吨左右),但对于亚洲和其它地区来说,仍然具备较大优势。烯烃工业的影响页岩气开发使乙烷的价格也随之页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响10下滑,但中间有较大的波动,2010—2012 年8月美国乙烷价格曲线见图4,页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响11在2011年11月,乙烷价格达到近两年的高点,约90美分/加仑,随后迅速下跌,2012年6月更是跌至30美分/加仑(约223美元/吨),达到2002年11月以来的最低水平。虽然高于中东价格(),伊朗为3美元/148美元/吨),但美国用乙烷制成乙烯的成本略大于400美元/吨,远低于石脑油制烯烃成本 [9]。图4 2010—2012 年8月美国乙烷价格曲线在充足的低成本原料促使下,美国乙烯原料轻质化趋势日渐明显,尤其是乙烷裂解制乙烯,页岩气的开发使这种趋势将会更加明显。目前,多家公司如埃克森氏化学、壳牌、雪佛龙菲利普斯、台塑、西湖化学、威廉姆斯、英力士、利安德巴塞尔等公司均在德克萨斯州和路易斯安那州富含乙烷的页岩气区重启、扩建或新建乙烷裂解装置,合计产能达到约800万吨/年,详见表5。另外,特基础工业公司、巴西化学集团、泰国司、学公司等也在美国积极寻求机会发展乙烷裂解装置,预计2020年,乙烷作为乙烯原料的比例将突破70%。美国2010年乙烯当量出口约600万吨,主要出口产品为聚乙烯和乙二醇,随着乙烷裂解装置的陆续投产,未来几年,乙烯当量出口还会继续增加,会对中东乙烯市场造成一定的冲击。另外,陶氏、台塑、美国企业产品公司等3家企业还将在德克萨斯州建设丙烷脱氢装置,以页岩气副产的丙烷为原料,合计产能为210万吨/年。化工行业的影响页岩气是一种赋存于泥页岩中的非常规天然气,成分以甲烷为主,是一种非常重要的化工原料。美国能源信息署(011年针对全球页岩气储量的评估显示,全球32个国家的页岩气技术可采资源量高达187万亿立方米,相比全球天然气约为453万亿立方米的技术可采资源量,页岩气的发现将极大地改善全球天然气的供应能力。中国和美国作为全球能源消费大国,页岩气储量巨大,其中美国页岩气的影响正在逐步扩大。如果未来页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响11得到全面开采,页岩气作为一种新的化页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响12工原料,将冲击全球化工生产体系,对下游大宗商品影响也将十分显著。可能改变塑料、统塑料、比天然气—乙烯的生产工艺,原油和煤炭的成分复杂,乙烯生产工序较多。因此天然气生产乙烯的工艺优势非常明显。据汇丰银行计算,按目前的天然气价格,美国使用天然气为原料生产乙烯的成本为550~600美元/吨,而目前乙烯价格高于1100美元/吨。对于一些生产成本较高的生产商,使用原油为原料生产乙烯的成本已经接近产品售价,这意味着以天然气为原料的美国乙烯生产商具有较大的利润。据此估计,美国化学品的出口可能会复苏。其中,欧洲和亚洲生产商所受影响最大,世界上以原油为原料的乙烯装置大多分布在这些地区。因为随着时间的推移,通过出口颇具成本优势的产品,美国以天然气为原料乙烯装置将有望替代亚洲和欧洲以原油为原料的装置。韩国生产商,如60美元/桶原油价格和6美元/百万英热单位天然气价格情况下,韩国生产商使用石脑油为原料的生产成本为1015美元/吨乙烯;相对而言,美国使用天然气为原料的乙烯生产成本仅为540美元/吨乙烯。对目前占我国电石法要受到页岩气生产的低价乙烯的强烈冲击外,供应充沛、价格低廉的天然气将有可能改变电石法乙炔的工艺路线。有人通过计算表明:时,每吨电石价格3500元/吨时,每吨然气作为原料生产 目前全球天然气产量较少,若未来页岩气得到大量开采,低价天然气产量急剧增长,有可能引发天然气—乙烯和天然气—乙炔工艺产能大面积扩张,塑料、其产品价格产生利空影响。醇上游生产原料是煤炭、天然气和焦炉气,下游主要用来生产甲醛、二甲醚和醋酸等一系列有机化工产品。首先,页岩气的发现,将直接改变甲醇上游生产原料的格局。目前,欧美国家主要采用天然气为原料生产甲醇,该工艺具备投资低、无污染的优点,且无需过多考虑副产物销路。在很长一段时间内,煤炭是我国甲醇生产最重要的原料,而页岩气的出现将有可能完全改变这一现状。特别考虑到,中国是全球最大的页岩气储量国,一旦开采技术成熟,页岩气产量大幅增加,将冲击以煤炭为原料的甲醇生产工艺,产能缩减的可能性较大。而未来以天然气为原料的工艺产能扩张,将降低甲醇的生产成本。其次,页岩气还将影响甲醇下游最主要的产品——甲醛。甲烷—甲醇—甲醛工艺相比甲烷—甲醛工艺,不仅在热力学上不合理,而且过程复杂,需要高压条件。而甲烷—甲醛工艺,仅需要在常压下完成,唯一的缺点就是对催化剂要求较高,国内外对其已进行了大量的研究工作,尽管都未取得较为满意的结果,但随时存在爆发的可能,将时刻影响甲醇的下游需求。脑油—管苯与甲烷可页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响13在特定条件下生成实现条件较为苛刻,经济性上不可行。因此页岩气主要通过对原油的利空影响,减弱对样对于以煤炭为原料的焦炭、焦煤等,页岩气产量大幅增加的最大影响也无疑是减弱其成本支撑。(四)调整橡胶供需结构页岩气对天胶的影响,主要是合成橡胶替代作用将会变大。2011年合成橡胶和天胶消费比高达82%。如果后市页岩气产量大幅增加,将加剧乙烯供应量,而乙烯作为丁苯橡胶和顺丁橡胶最主要的生产原料,产量大幅增加将会降低合成橡胶的生产成本,从而有可能改变天胶的供需结构,对未来胶价产生利空影响。总之,随着开采技术的逐步成熟,未来页岩气的蝴蝶效应将在各个行业显现,大宗化工商品价格受此影响,全面走低的可能性也在逐步变大。伴随着我国经济的高速发展,能源的消耗需求将逐渐加大。根据国家统计局的数据,2010年我国能源消费中,煤炭占比为68%、石油为19%,较去年21%大幅提高。而天然气的对进口依赖过大可能会影响国家未来的能源安全。因此,开发页岩气逐步提高天然气的自给率是十分急迫的。同时,我国已经承诺,到2020年单位45%。而天然气作为一种目前比较成熟的清洁能源,其对比煤炭等传统燃料明显的低碳排放的优势(天然气燃烧产物几乎不含二氧化硫、粉尘和其他有害物质,二氧化碳排放量仅为等量热值煤炭的56%、石油的70%。如果到2030年天然气消费比例提高到15%,将减少煤炭消费量的10%,每年仅燃料替代一项即可减少二氧化碳排放8亿吨以上。4 染地下水目前国际上较为成熟的水力压裂技术将大量使用压裂添加剂,含有上百种化学产品如苯、铅等物质,这些注入的化学物质和地壳中原本含有的大量盐类、放射性物质,可通过断裂、裂缝系统自地下深处缓慢向上运移至地表或浅层,污染河流、湖泊、蓄水层等水资源。我国赋存页岩气的区域主要集中在川渝湘黔等地区,地质条件复杂,地下暗河溶洞多,开发过程中大量进入地下的添加剂和地层中被释放的盐类及放射性物质,使地下水环境更加复杂和多变,预防与控制难度更大。坏生态我国页岩气主要赋存地为西南地区,受地形地貌影响,开发过程中的大量钻井作业、工程运输和管道建设对当地生态功能和多样性破坏较为突出。而赋存于新疆南部和陕西西南部的页岩气资源位于我国的生态脆弱区和水资源匮乏区,对水资源和生态环境带来双重压力。这些地区生态环境一旦遭到破坏,恢复难度非常大。生环境风险页岩气在开发过程中,每次压裂完成之后,将有30%~70%的压裂返排液回流至地表循环再利用,返排液产生量大、成分复杂、回收率低,液体中不仅含有注入时的压裂液添加剂,页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响13同时也将地壳中原本含有的放射性物质盐类一同带回地表。目前国际上对页岩气的利用及其对化工生产和社会环境的影响16返排液处理技术尚不成熟。另外,钻井废弃泥浆产生量较大,成分也较为复杂,处理处置成本较高。因此,页岩气开发过程中的钻井液、压裂液、压裂返排液和废弃泥浆若处理处置不当将引起土壤、生态、地下水和地表水污染等,存在较大的次生环境风险。页岩气开发初期用水量极大。每口页岩气井在开发初期需耗费近2万立方米的水才能使页岩断裂,这使得水资源匮乏地区的页岩气开发受到限制,影响开采区域内水资源的可持续利用。我国页岩构造中含有大于1%的硫化氢,同时伴有少量的苯、正己烷等,收集处置不当,将影响局部空气质量。主要赋存地的西南地区人口稠密,据预测,甲烷泄露存在较大的环境隐患。岩气处理与温室气体排放化石能源的燃烧都会排放一定当量的、NO x、等有害或导致温室效应的气体,对环境造成一定的污染。从油页岩处理的3大类方法来说,原位处理法都是在地下进行,油页岩层原位、靠近地面的采用直接加热,在地下较深处的采取压裂后再加热的方式。比如壳牌公司的地下300~600左右,使得油页岩层缓慢热裂解,产出页岩油气,同时因油页岩内含有大量以,为主的碳酸盐,也会产生分气体会随页岩油气一起从生产井上升到地面,但是这个量是相对可控的,并
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