Добыча нефти и битуминозных песков.
Одним из примеров с ближайшими перспективами является предоставление высокотемпературного тепла / пара и электричества в процессах добычи третичной нефти, которые вызывают все больший интерес, поскольку добыча из новых традиционных нефтяных ресурсов уменьшается. Этот сектор, в частности, требует огромных количеств водорода для конверсии тяжелой нефти, битуминозных песков и других низкосортных углеводородов.
В связи с увеличением доли «грязного топлива», такого как тяжелые масла, сланцы и битуминозные пески, поступающих на рынок, потребность в технологическом тепле и водороде также значительно возрастет. В так называемом процессе гравитационного дренажа с водяным паром битумная скважина заливается паром, а добываемая нефть извлекается из отдельной скважины. На температуру и давление пара, нагнетаемого в скважину, влияют различные факторы, такие как состав битума, свойства битума и тип песка; они попадают в типичный диапазон 200–340 ° С и 10–15 МПа. Для более крупных ресурсов атомная энергия может представлять собой большой централизованный источник пара, который будет закачиваться в нескольких местах. Колебания в добыче нефти могут быть компенсированы когенерацией электроэнергии. Канада кажется идеальным кандидатом на такую комбинированную систему из-за огромного количества нефтеносных песков и установленных ядерных установок CANDU.
Переработка сырой нефти.
Нефтеперерабатывающий завод с пропускной способностью 6–7 млн т / год сырой нефти состоит из множества отдельных установок, которые, как правило, нуждаются в стабильном подводе тепла около 400 МВт (тыс. Т). Из-за сложного взаимодействия различных химических процессов, оптимизированных в очень высокой степени, потенциальное снабжение энергией ядерной энергией может быть не предназначено для конкретного процесса, а скорее охватывать общую когенерацию технологического пара, технологического тепла и электричества. Дополнительным подходом будет важное образование водорода, обсуждаемое в следующем разделе. Наиболее широко применяемыми методами получения синтез-газа и водорода являются процессы, которые включают расщепление углеводородов. Наиболее важными, установленными в промышленных масштабах, являются паровая конверсия природного газа, извлечение из тяжелых нефтей и газификация угля. Газификация биомассы в настоящее время проходит испытания в масштабе пилотной установки.
Сжижение и газификация угля.
Из-за обилия угля его преобразование в газообразное или жидкое топливо коммерчески применяется во всем мире. Были разработаны различные типы газификационных реакторов, которые различаются по типу реактора, диапазону температур и давлений, размеру зерна угля и времени его пребывания. В зависимости от требований клиентов соответствующая последующая обработка позволяет оптимизировать выработку водорода или синтетического природного газа (СНГ) или синтез-газа. Выход синтез-газа является оптимальным при высоких температурах и низких давлениях.
В рамках прототипа проекта ядерного теплового процесса (PNP) в Германии были исследованы два процесса газификации угля для производства СНГ. С HTGR тепло, обеспечиваемое горячим гелием, может быть введено непосредственно в газогенератор, при этом другая часть используется для производства пара, а остальная часть все еще используется для производства электроэнергии. Чтобы избежать какой-либо обработки потоков твердого материала и больших количеств CO2, SO2 и золы внутри ядерной защитной оболочки, становится необходимым использовать гелий-гелиевый IHX для передачи тепла от первичного гелия.
В процессе гидрогазификации водород добавляется для превращения - в экзотермической реакции - угля в СНГ до того, как синтез-газ образуется в параллельных реакциях парового риформинга и конверсии водяного газа. Подвод ядерного тепла используется здесь в процессе парового риформинга для подачи исходного водорода. Преимущество гидрогазификации по сравнению с газификацией паром-углем заключается в том, что температура предварительного нагрева на 200 ° C ниже, что снижает вероятность коррозионной атаки. Основным недостатком является низкий коэффициент конверсии не более 50–60% угля. Опять же, последующие процессы позволят генерировать СНГ или метанол.
Деятельность PNP в конечном итоге привела к строительству и эксплуатации пилотных установок для обоих типов газификации угля в ядерных условиях, в которых тепло обеспечивалось гелием, электрически нагретым до 950 ° C. Каталитическая и некаталитическая пароугольная газификация каменного угля была проверена на установке мощностью 1,2 МВт с использованием гелия 950 ° C в качестве источника энергии. Гидрогазификация бурого угля (лигнита) осуществлялась в полутехнической испытательной установке мощностью 1,5 МВт, работающей в течение ~ 27 000 ч, а затем в последующей пилотной установке, работающей с пропускной способностью 9,6 т / ч, что соответствует общей мощности 50 МВт. Производство SNG происходило со скоростью до 6400 Нм³ / ч.27
