Подземная перегонка

ПОДЗЕМНАЯ ПЕРЕГОНКА полезных ископаемых (а. in-situ mineral distillation, underground mineral distillation; н. Untertagedestillation; ф. distillation souterraine; и. destilacion subterranea de minerales) — способ разработки месторождений полезных ископаемых (сланцев, битумов, угля, торфа и других горючих ископаемых) непосредственно в недрах Земли путём нагрева полезных ископаемых без доступа кислорода (сухая перегонка) для получения газообразных и жидких продуктов. Совокупность процессов, происходящих в залежах при подземной перегонке, аналогична подземной газификации полезных ископаемых за исключением реакций окисления.

Подземная перегонка приводит к большим, по сравнению с подземной газификацией, энергозатратам, т.к. реакций с выделением тепла практически не происходит. Основные продукты подземной перегонки сланцев и битумов: высококалорийный горючий газ, жидкое топливо ("сланцевая нефть"), смолы, масла, сера и др. После подземной перегонки в недрах остаются минеральные негорючие компоненты, залежи и кокс (при подземной перегонке углеродных полезных ископаемых). При значительном образовании кокса или коксоподобного остатка возможна последующая газификация залежи.

Первый патент на перегонку сланца зарегистрирован в Англии в 17 в. Работы в области подземной перегонки сланцев (совместно с их подземной газификацией) впервые начались в США в 1910. Эти работы активизировались в Европе во 2-ю мировую войну 1939-45 в связи с трудностями поставок нефти (Швеция, 1940; метод Ф. Лунгстрема). К 1960 в Швеции получено на установках Лунгстрема 78 тысяч м³ топливного масла, 25,8 тысяч м³ бензина, 10,23 тысяч т сжиженного газа, 32,7 тысяч т серы, 23,2 тысяч т аммиака, 50 тысяч т извести, 143,4 млн. кВт электроэнергии. Впоследствии добыча была прекращена из-за значительного роста стоимости энергии. В период обострения энергетического кризиса в 70-е гг. широкая программа работы по подземной перегонке сланцев и битумов развернулась в США. В 1970-80 в США проводили промышленные испытания подземной перегонки сланца нагретым природным газом в специально сооружённых подземных "ретортах" — выработках с замагазинированной дроблёной сланцевой породой. Горячий природный газ, обогащенный парами сланцевых смол, освобождается от них в наземных конденсаторах и возвращается в процесс. В США в 1985 суммарная мощность установок по подземной перегонке сланцев в бассейне Пайсенс-Крик составила 33 600 л сланцевой смолы в сутки.

Способы подземной перегонки сланцев можно разделить: по методам вскрытия и подготовки залежи — шахтные, скважинные и комбинированные; по виду нагрева залежи — фильтрационные (нагрев горячими нейтральными газами, природными газами и пр.) и электротермические — нагрев залежи электрическим током через скважины (метод Ф. Лунгстрема; рис.).

Подземная перегонка сланцев может сочетаться с их газификацией; в этом случае для перегонки используется тепло внутрипластового очага горения. Такая схема считается наиболее перспективной вследствие её экономичности. При скважинной схеме подземной перегонки сланцев проницаемость залежи повышают путём взрывного дробления, гидроразрывом, электросбойкой (месторождение Рок-Спрингс, США).

Оборудование для подземной перегонки сланцев с использованием газа-теплоносителя аналогично оборудованию для подземной газификации. При электротермических методах подземной перегонке необходимы мощные источники тока и электроды из жаропрочных сплавов. Энергозатраты на получение 1 т жидких сырых продуктов перегонки сланцев составляют 5 МВт с учётом теплоты сгорания сланцевого газа (Швеция, 1960).

Преимущество метода подземной перегонки сланцев по сравнению с их газификацией — высокое качество получаемых жидких и газообразных продуктов; основные недостатки — высокая энергоёмкость и большой объём подготовительных работ по увеличению проницаемости массива. Объём исследований в области подземной перегонки сланцев и битумов возрастает, что обусловлено их большими запасами в недрах.