Põlevkiviõli

Allikas: Energiatalgud

Kütused.pngEnergiaressursid.png

Põlevkiviõli on põlevkivist toodetud vedelkütus, mis saadakse põlevkivi orgaanilise osa termilisel lagundamisel ja õliaurude kondenseerimisel. Põlevkiviõli iseloomustab tumepruun värvus ning spetsiifiline lõhn.


Peaartikkel: Kütused; Energiaressursid
Seotud artikkel: Põlevkivi energeetiline ressurss; Kütuste ENMAK stsenaariumid; Kaugküte; Soojusvarustus


Põlevkiviõli

Põlevkiviõliks mõiste kontekstis nimetatakse erinevate küllastunud ja küllastumata alifaatsete, tsükliliste ja aromaatsete süsivesinike jt. orgaaniliste ühendite segu, mis saadakse põlevkivi utmisel, ehk poolkoksistamisel (kuumutamisel kuni 500 °C) või põlevkivi koksistamisel (kuumutamisel 1000 - 2000 °C). [1]

Põlevkivis peitub suurim vedeldatava orgaanilise süsiniku varu maailmas, mis ületab 2 – 4 korda vedelal kujul oleva naftavaru. Põlevkivi leidub maailma eri paigus. Teada on rohkem kui 600 leiukohta enam kui 30 riigis kõikidel mandritel. Suurimad põlevkivivarud on USA-s, Brasiilias, Jordaanias, Venemaal, Hiinas, Austraalias ja Marokos. Ameerikas on näiteks hinnanguliselt 70% maailma põlevkivi varudest (Joonis 3). [1].

Põlevkiviõli (raske fraktsioon) tootmist energiaressursina Eestis kirjeldab joonis 1. Põlevkiviõli toodang kütust tootvate ettevõtete põhjal on esitatud joonisel 2.

Omadused

Põlevkiviõli toodetakse erinevate omaduste ja kasutusotstarbega. Põlevkiviõli eeliseks naftamasuudi ees on väike viskoossus, madal hangumistäpp ja väike väävlisisaldus. Põlevkiviõli kasutatakse nii katelde kui ka laevade kütusena. Keemistemperatuuride järgi jaotatakse põlevkiviõlid järgmistesse fraktsioonidesse [1]:

  • kergefraktsioon;
  • keskfraktsioonid;
  • raskefraktsioon;

Põlevkiviõli erinevad fraktsioonid segunevad hästi omavahel ja ka naftamasuutidega (M-100, M-40) ning bensiinidega. Segades on võimalik saada spetsifikatsioonidele vastavaid tooteid (enim leiab kasutamist laevakütustes IFO 380 ja IFO 180) ning sujuvalt üle minna ühelt kütuse liigilt teisele. Võrreldes masuudiga on põlevkiviõlil oluliselt väiksem väävlisisaldus (kuni 1%). Põlevkiviõli erinevate fraktsioonide peamisteks näitajateks on hangumistemperatuur, leektäpp, viskoossus, lisandite sisaldus. Põlevkiviõlide alumine eripõlemissoojus on 39,7 – 41,4 MJ/kg. Põlevkiviõlide fraktsioonide edasisel töötlemise on võimalik saada autotranspordi kütuseid (diiselkütus, bensiin), kuid see tehnoloogia on arendamisel. [1]

Põlevkiviõli tootmine ning tootmismeetodid

Käesoleval ajal kasutatakse põlevkiviõli tootmisel Eestis kahte meetodit [1]:

a) gaasilise soojuskandja (GSKm) meetod (vt. ka Joonis 4);
b) tahke soojuskandja (TSKm) meetod (vt. ka Joonis 5)

Nende meetodite põhiline erinevus seisneb erinevate tehnoloogiate kasutamises, näiteks reaktorite konstruktsioonis. GSK kasutab „Kiviter“ gaasigeneraatori püst-retort-tüüpi reaktorit ja TSK „Galoter“ õligeneraatori pöörlev-retort-tüüpi reaktorit. [1]

GSK

Gaasilise soojuskandja meetodi (GSK) korral kasutatakse rikastatud tükkpõlevkivi. GSK meettodil põlevkivist põlevkiviõli tootes saadakse kõrvalproduktina madala kütteväärtusega (3-4 MJ/Nm3) generaatorgaas, mida teatud aegadel kasutati kamberahjude kütusena, kus toodeti põlevkivigaasi. [2]

GSK meetodi keskseks sõlmeks on gaasigeneraatori vertikaalne reaktor. Reaktoris põlevkivi utmisel tekkivad õli- ja veeaurud kondenseeruvad kondensaatoris põlevkiviõliks ja fenoolveeks. Kondensaatorist eralduv generaatorgaas suunatakse osaliselt tagasi reaktorisse, kus õhu lisamisel termooksüdatsiooni protsessi tulemusena saadakse vajalik soojus põlevkivi termiliseks lagundamiseks (utmiseks). Utmisel tekkinud poolkoks väljub gaasigeneraatori alaosast.[1]

TSK

Põlevkivi energotehniline töötlus tahket soojuskandjat kasutades annab võimaluse kasutada peeneteralist põlevkivi (kaasa arvatud tolm), mis tekib põlevkivi kaevandamisel. Põlevkivi töödeldakse termiliselt ja saadakse õlisaadused ja kõrge kalorsusega gaas kütteväärtusega kuni 50 MJ/m³. Saadud tooteid kasutatakse puhaste kõrgekvaliteediliste energiakandjatena, aga hinnalisemad keemilised koostisosad on täiendavaks toormebaasiks keemiatööstusele. [2]

Protsessi olemus on selles, et põlevkivi termiliseks lagunemiseks vajalik soojus edastatakse tahke soojuskandjaga – ringleva kuumutatud põlevkivituhaga. Tuhk pidevalt seguneb põlevkiviga enne pöörlevat trummelreaktorit ja selle sees, siis kuumeneb uuesti tehnoloogiliseks koldes segusse jääva tuha ja poolkoksi orgaanilise aine põletamisel eralduva soojuse arvel. Tuha liig, mis vastab selle sisaldusele saabuvas põlevkivis, viiakse süsteemist välja. Tuhast puhastatud tehnoloogilise kolde põlevaid suitsugaase kasutatakse põlevkivi kuivatamiseks.[2]

Tootmismeetodid ning tehnoloogiad Eestis

Tunnelahjud

Kasutati enne Teist Maailmasõda Kiviõlis ja Sillamäel. Pikka aega eelistati ja arendati Kiviõlis just tunnelahjude tehnoloogiat. Põlevkiviõli tootmine tunnelahjudes ei osutunud piisavalt efektiivseks ning hetkel enam seda Eestis ei kasutata. [1]

Kamberahjud

Kamberahjudes on põhiline toodang majapidamisgaas. Kamberahjude tehnoloogiat arendati Eestis pärast Teist Maailmasõda, praeguseks enam Eestis ei kasutata. [1]

Pöörlevad retordid

Davidsoni pöörlevad retordid võeti kasutusele 1931 – 1934 aastal Kohtla-Nõmmele rajatud põlevkiviõli tehases. Pöörlevad retordid olid välisküttega seadmed. Nende puhul piiras tootlikkust soojusülekanne ja seadmete tootlikkus jäi väikeseks ning enam Eestis ei kasutata. [1]

Gaasiline ja tahke soojuskandja

Gaasilise soojuskandja meetod võeti Eesti põlevkivi utmisel esimesena kasutusele 1922. aastal Kohtla-Järvel. Aastakümnete jooksul on lisandunud järjest uusi gaasigeneraatoreid ja täiustunud nende konstruktsioon. Tahke soojuskandjaga seadmeid põlevkivist õli utmiseks on Eestis arendatud 1951. aastast, 1953. aastal anti Kiviõlis käiku esimene tahke soojuskandja tööstuslik seade UTT-200. [1]

Põlevkiviõli tootjad Eestis

Põlevkiviõli toodavad tänapäeval hetkeseisuga Eestis kolm ettevõtet [1]:

1) Eesti Energia Õlitööstus AS;
2) VKG Oil AS;
3) Kiviõli Keemiatööstuse OÜ.

Põlevkiviõli on ka üks Eesti ekspordiartiklitest, mida kirjeldab ka joonis 6.

Eesti Energia Õlitööstus AS

Eesti Energia (EE) Õlitööstus käivitati 1980. aastal. Eesti Energia Õlitööstuse ASis on hetkel töös kaks TSK-seadet – varasemalt TSK-140, kuid täna nimega Enefit-140. Toorainena kasutatakse madala kütteväärtusega põlevkivi (8,37 MJ/kg), mille tükisuurus ei ole limiteeritud. Kaks Enefit-140 seadet töötlevad projektvõimsuse kohaselt kumbki ööpäevas 3000 t peenpõlevkivi. Nimetatud seadmed annavad kolmandiku Eesti õlitoodangust. [1][2]

Tahke soojuskandja tootmistehnoloogia edasiarendamisega on välja töötatud uus kaks korda võimsam põlevkiviõli tootmisseade Enefit-280. Enefit-280 kasutab põlevkivi tükisuurusega kuni 6 mm. Tehas valmis 2012. aastal, praegu käib sobivaimate tehnoloogiliste režiimide katsetamine. Edaspidi on Eesti Energial plaanis veelgi õlitootmist laiendada. [1]

VKG Oil AS

Kohtla-Järvel alustati põlevkiviõli tootmist juba 1924. aastal kui Riigi Põlevkivitööstuses käivitus Eesti esimene prooviõlivabrik katseseadme tootlikkusega 7 tonni põlevkivi tunnis. Enne teist maailmasõda anti käiku 3 õlitehast, millest üks toodab endiselt kõrgekvaliteetset kütust (kuni 32 000 tonni põlevkiviõli aastas). Põlevkiviõli tootmisvõimsuste arendamine jätkus ka sõja ajal ja järgselt. [1]

2005. aastal toimunud laienduste tulemusena ületas VKG põlevkiviõli toodang 200 000 tonni aastas. Kuni 2009. aastani kasutati Kohtla-Järvel põlevkiviõli tootmiseks Kiviter tüüpi gaasi-generaatoreid. Kuni 2009. aastal Petroter seadme lisandumiseni oli töös kokku 53 erineva tootlikkuse ja eri aegadel rajatud generaatorit, kokku kasutati 1,6 miljonit tonni põlevkivi ja toodeti 252 000 tonni põlevkiviõli. 2009. aastal anti käiku uus tahke soojuskandja meetodil põhinev põlevkiviõli tootmisseade Petroter-3000 (tegelikult saavutati töötlemisvõimsus 3120 tonni põlevkivi ööpäevas). Uue Petroter seadme tootmisvõimsus lubab täiendavalt töödelda aastas kuni 1 miljon tonni põlevkivi tootes 120 000 – 150 000 tonni põlevkiviõli. VKG 2012. a. õlitoodang oli kokku 370 000 tonni. Käivitatud on Petroter II seadme rajamine ning kavandatakse Petroter III seadet. [1]

Kiviõli Keemiatööstuse OÜ

AS Eesti Kiviõli asutati juba 1922. aastal ja alustati ettevalmistusi põlevkiviõli tootmiseks. Tehnoloogiana kasutati tunnelahjusid. Esimene katse-tunnelahi tootlikkusega 75 tonni põlevkivi ööpäevas anti käiku 1928. aastal. 1940. aastaks ehitati juurde veel 4 tunnelahju ja Kiviõli tehase töötlemisvõimsus kasvas 1500 tonnini põlevkivi ööpäevas. Kuni 1953. aastani eelisarendati Kiviõlis põlevkiviõli tootmisel tunnelahjudel põhinevat tehnoloogiat. [1]

Aastatel 1953 kuni 1963 ehitati Kiviõlisse põlevkiviõli tootmiseks 8 generaatorit tootlikkusega ca 200 tonni põlevkivi ööpäevas. Samal ajal 1953. aastal valmis Kiviõlis esimene tahke soojuskandja katseseade UTT-200 tootlikkusega 200 tonni põlevkivi ööpäevas. Aastal 1963 anti käiku tahke soojuskandja seade UTT-500. UTT seadmed töötasid suhteliselt lühikese perioodi. Praegu haldab Kiviõli põlevkivi ümbertöötlemise ettevõtet Kiviõli Keemiatööstuse OÜ. Töös on kaheksa Kiviter tüüpi generaatorit ca 200 tonni põlevkivi ööpäevas ja üks kahe reaktoriga tahke soojuskandja seade TSK-500 tootlikkusega ca 500 tonni põlevkivi ööpäevas. Üheaegselt on töös üks tahke soojuskandja seade ja seitse gaasigeneraatorit (parimal juhul kõik 8), kuna üks generaator on tavaliselt hoolduses. Kiviõli Keemiatööstuse viimase viie aasta keskmine aasta põlevkiviõli toodang on 65 000 tonni. [1]

Kiviõli Keemiatööstuse OÜ on koostanud ka ettevõtte standardi generaatorgaasile, mis saadakse põlevkivi poolkoksistamisel ja kasutatakse kütusena. [2]

Kõrvalproduktid

Energia

Põlevkiviõli tootmise protsessis toodetakse soojust, mis kasutatakse väljaspool õlitootmise protsessi ainult Petroter (vt. TSK tehnoloogia) tehnoloogia korral. Auru tootmine toimub utilisatsioonkatlas. Auru tarbijaks on elektrijaam. Tuha jahutamisel tuha-veesoojusvahetis tekkiv soojus kasutatakse küttevee soojendamiseks. Elektrienergiat põlevkiviõli tootmisprotsessist ei saada. [1]

Fenoolvesi

Põlevkivi termilisel töötlemisel ning saadud toorõli edasisel töötlemisel tekib fenoolvett, mis vajab eraldi käitlemist - fenoolvesi sisaldab ühe- ja kahealuselisi fenoole ja veel palju erinevaid keemilisi ühendeid. GSK meetodiga õli tootmisel tekib fenoolvett suurtes kogustes ja seda saab kasutada keemiatööstuse toorainena. Fenoolvee defenoleerimisel saadud summaarsete fenoolide lahutamisel saadakse erinevaid fraktsioone, mida turustatakse kaubaartiklitena. Osa fenoolvett, mis ei lähe defenoloeerimisse, tsirkuleerib õli ettevalmistuse tehnoloogilises tsüklis. [1]

Tuharikas raskõli

Tekib GSK ning samuti ka TSK protsessides. Seda suunatakse korduvalt tagasi termilisesse töötlusesse. Osa tuharikast raskeõlist saadetakse alternatiivkütusena tsemenditööstusesse. [1]

Keemiatööstuse toorained

Saadakse põlevkiviõlide tootmisega kaasnevate ainevoogude täiendaval töötlemisel. Oluliseima rühma moodustavad fenoolvee defenoleerimisel saadavad põlevkivifenoolid, mis on liimvaikude ja peenkeemiatoodete tooraineks. Valmistatakse tehisparkaineid, tampoonimissegusid. Peenkeemiatooteid müüakse parfümeeria- ja farmaatsiatööstusele, kosmeetikatööstusele. Neid kasutatakse ka fotokemikaalide ning lisanditena polümeeride ja fungitsiidide valmistamisel. [1]

Bituumenid

Samuti ka teeõlisid toodetakse gaasigeneraatorites põlevkivi utmisel saadava raskeõli destillatsioonil saadavast jäägist. Toodetakse erineva voolavusega ja pehmenemise temperatuuriga bituumeneid, mida saab kasutada teedeehituses kas tee aluskihis või kattekihis. [1]

Õlikoks ning õlipigi

Saadakse põlevkiviõlide destillatsioonijäägi termilisel töötlemisel. Neid kasutatakse toormena anoodmassi ja elektroodide tootmisel. [1]

Uttegaas

Tänapäeva kontekstis on põlevkiviõli tootmise olulisimaks kõrvalproduktiks uttegaas. Põlevkiviõli tootmise protsessi kõrvaltootena tekib uttegaas, mida kasutatakse seni kohapeal elektrienergia ja soojuse tootmiseks (vt. ka Joonis 7) . Tegemist on põlevkivi utmisprotsessil tekkiva põletamiseks piisava kütteväärtusega (vt. ka Joonis 8) gaasiga.

Praegu kasutatava põlevkiviõli tootmistehnoloogia juures saadakse kahte erinevate omadustega põlevkivigaasi. GSK tehnoloogiaga generaatoritest saadakse madala kütteväärtusega (3 – 4 MJ/m3) generaatorgaasi. Tahke soojuskandja meetodil töötavad seadmed annavad põlevkivi utmise kõrvalsaadusena kõrge kütteväärtusega (42 – 46 MJ/m3) uttegaasi. [1][2]

Põlevkiviõli tootmine tulevikus

Seotud artiklid: Kütuste ENMAK stsenaariumid


Vastavalt Eesti pikaajalise energiamajanduse arengukavale 2030+ on koostatud erinevaid stsenaariume kütustele. Analoogselt kehtivad erinevad stsenaariumid ka põlevkivikasutusele (siinkohal silmas peetuna: põlevkiviõli, uttegaas, põlevkivielekter).

Põlevkivikasutuse stsenaariumid

Järgnevalt tuuakse tutvustuseks põlevkivikasutuse stsenaariumid Eesti pikaajalise energiamajanduse arengukava 2030+ raames.

  • Sekkuv - Stsenaariumi Sekkuv korral kehtestatakse alates 2015. aastast põlevkivi geoloogilisele varule kaevandusmaht 15 000 000 t/a.
  • Minimaalselt sekkuv riik - Stsenaariumi Minimaalselt sekkuv riik korral jääb kehtima praegune põlevkivi geoloogilise varu kaevandusmaht 20 000 000 t/a.
  • Mittesekkuv - Stsenaariumi Mittesekkuv riik korral tõstetakse põlevkivi kaevandusmaht 25 000 000 t/a.

Konkreetselt põlevkiviõli tootmise tulevikku ning tootmismahtusid kirjeldab tabel 1.

RSS uudisvoog

Joonis 4. Gaasilise soojuskandja meetod[1]
GSK.jpg
Joonis 5. Tahke soojuskandja meetod[1]
TSK.jpg

Viited

  1. 1,00 1,01 1,02 1,03 1,04 1,05 1,06 1,07 1,08 1,09 1,10 1,11 1,12 1,13 1,14 1,15 1,16 1,17 1,18 1,19 1,20 1,21 1,22 1,23 1,24 1,25 1,26 1,27 Keskkonnainvesteeringute Keskus. AF Consulting. Eesti Põlevkiviõli tootmise parim võimalik tehnika.
  2. 2,0 2,1 2,2 2,3 2,4 2,5 2,6 Konist, A. Aruanne. Põlevkiviõli tootmisel tekkiva uttegaasi kasutusvõimaluste uuring.
  3. Statistikaamet. Põlevkiviõli tootmine 2003 - 2014, 1000 t. (24.10.2015)
  4. Statistikaamet. Põlevkiviõli tootmine 2003 - 2014, GWh. (24.10.2015)
  5. Mäeinstituudi teemaleht. Põlevkivi kaevandamine ja kasutamine.
  6. Statistikaamet. Põlevkiviõli eksport 2003 - 2014. (02.11.2015)
  7. Statistikaamet. Põlevkivigaas elektri- ning soojusenergia tootmiseks. (02.11.2015)
  8. Vali, L. Eesti Arengufond. Põlevkivi stsenaariumid.


Täiendavat lugemist

Aasta Kategooria Pealkiri
2014 Uuring Keskkonnatasude seaduse muutmise seaduse mõju analüüs
2014 Uuring Estonian oil shale mining and oil production macroeconomic impacts study
2014 Uuring Põlevkivi kaevandamise ja kasutamise kumulatiivne mõju loodus- ja elukeskkonnale ning selle indikaatorid
2014 Uuring Põlevkivitööstuse mõju demograafilistele arengutele kuni aastani 2030
2014 Uuring Põlevkiviõli tootmisel tekkiva uttegaasi kasutusvõimaluste uuring
2014 Uuring Põlevkiviõli tootmise erinevate stsenaariumide realiseerimisega kaasneva mõjude hindamine
2014 Uuring Riigi tegevus põlevkivi kasutamise suunamisel
2012 Analüüs Põlevkiviõli tootmisel põlevkivi riigitulu põhimõtte rakendamine ja selle alternatiivid
2013 Analüüs Põlevkivisektori konkurentsiolukorra analüüs
2013 Ettekanne Riigi ootused põlevkivisektorile
2012 Uuring Tehniline ja majanduslik hinnang vedelkütusel töötavate katlamajade üleviimiseks veeldatud maagaasi kasutamisele
2010 Uuring Kliimapaketi ja heitmekaubanduse negatiivsete mõjude pehmendamine. Lühikokkuvõte
2013 Konverentsikogumik Põlevkivi tulevik - innovatsioon
2012 Konverentsikogumik Põlevkivi - kelle rikkus?
2010 Konverentsikogumik Innovaatilised lahendused ja säästvad tehnoloogiad
2009 Konverentsikogumik Põlevkivi kaevandamise, töötlemise ja hariduse perspektiivid
2005 Uuring Life Cycle Analysis of the Estonian Oil Shale Industry
2013 Uuring Põlevkivi kaevandamise ja töötlemise sotsiaalmajanduslike mõjude hindamine
2011 Uuring Põlevkiviõli tootmise väärtusahela majandusliku mõju analüüs
2013 Doktoritöö Methodology for Calculating CO2 Emission from Estonian Shale Oil Industry
2006 Arengukava Põlevkivi kasutamise riiklik arengukava 2008-2015
2014 Arengukava Põlevkivi kasutamise riikliku arengukava 2016-2030 koostamine
2014 Arengukava Põlevkivi kasutamise riikliku arengukava 2016-2030 koostamine
2013 Aruanne Viru Keemia Grupp AS Põlevkiviõlide järeltöötluse kompleksi rajamise detailplaneering. KSH aruanne
2013 Aruanne Eesti Energia Õlitööstus AS Õlitehase maa-ala detailplaneeringu KSH aruanne
2013 Uuring Eesti Põlevkiviõli tootmise parim võimalik tehnika
2007 Aruanne AS Narva Elektrijaamad energiakompleksi arendusprojekti KSH aruanne
2005 Uuring Kasutamissuundadele vastava põlevkivi varu hindamise kriteeriumite loomine ja koguste hindamine vastavalt arenevale kütuse ja energiamajandusele
- Õppematerjal Põlevkiviõli
2012 Aruanne Põlevkivist toodetud elektrienergia ja põlevkiviõli ekspordi impordi võimalused 2016-2030
2014 Aruanne Riigikontroll. Keskkonnatasud, maksud, arengukavad ja põlevkivisektor
2014 Ettekanne Põlevkivikaevanduste veekasutuse mõju veeökosüsteemidele
2014 Ettekanne Mäeinseneride järelkasv ja arendamine ettevõtte vaatevinklist
2014 Ettekanne Mäeinseneride õppekavade ja küttesüsteemi arengud
2014 Ettekanne Ülevaade põlevkivi sektori tervisemõju uuringust
2014 Ettekanne Riigi ja ettevõtte huvide käsitlemine põlevkivi arengukavas
2014 Ettekanne Keskkonnatasude eesmärk ja peamised muudatused
2014 Ettekanne Põlevkivi kasutamise riiklik arengukava 2016-2030 (eelnõu)
2014 Ettekanne Kuidas soodustada investeeringuid põlevkivitööstusesse. Finantseerija vaade
2014 Ettekanne Innovatsioon põlevkivivaldkonnas
2014 Ettekanne Kuidas riik saaks maksimaalselt teenida põlevkivi kasutusest
2014 Kogumik Tasakaal põlevkivi majandamisel
2011 Artikkel Suletud põlevkivikaevanduste ressurss - kaevandusvesi
2013 Aruanne Eesti põlevkiviõli tootmise parim võimalik tehnika


Kontaktvõrgustik

Artikli kontaktvõrgustik on koostamisel. Kontaktvõrgustikuga liitumiseks võtke ühendust artikli teemahalduriga.


On Teil ettepanekuid, kuidas "PÕLEVKIVIÕLI" artiklit täiendada? Leidsite infot, mis ei ole enam ajakohane või vajab täpsustamist? Võtke ühendust artikli "PÕLEVKIVIÕLI" teemahalduriga MARGUS ALTEMENT e-aadressil margus.altement@arengufond.ee või avaldage arvamust selle artikli ARUTELU all.

Personaalsed tööriistad
Energiatalgud Energiaühistud
Nimeruumid

Variandid
vaatamisi
Toimingud
Tööriistad