頁岩油提煉（）是種，用於非常規石油的生產。這種製程利用熱裂解、氫化或是方式把頁岩中所含的油母質轉化為頁岩油。產出的頁岩油或是作為燃料油使用，或是透過添加氫，和去除硫和氮等雜質來，以符合煉油廠的原料規格要求。英國王室於1694年授予三人一項專利，因為這些人“找到一種方法，可從一種石頭中提取和製造大量的瀝青、焦油和石油。” 現代工業化提煉頁岩油起源於法國，採用的是於1838年發明的工藝，10年後將之改進後在蘇格蘭使用。澳大利亞、巴西、加拿大和美國在19世紀後期也開始建立提煉作業。自從有1894年發明的，可大幅減少仰賴煤提供熱能，油頁岩產業自此與煤炭產業分道揚鑣。
截至2010年，愛沙尼亞、巴西和中國仍有油頁岩提煉產業。
這些國家在2008年共生產大約930,000噸（每天17,700桶）頁岩油。目前世上用於商業運作的工藝只有四種：、、撫順工藝和工藝。衡量提煉的效率通常是把產量與之前對頁岩樣本進行的的結果做比較。從廢油頁岩回收副產品（包括氨、硫、芳香化合物、、柏油和蠟）可產生附加價值。有兩種策略可減少甚至消除外部熱能需求：燃燒油頁岩氣和經熱解產生的碳焦，廢油頁岩和油頁岩灰中含有的餘熱也可用於預熱油頁岩進料。現代的in situ工藝，可能需要數月的時間加熱，但在250 °C (480 °F) 的溫度時即可進行分解。溫度低於600 °C (1,110 °F) 較為適合，因為可防止地層內石灰石和白雲石分解，而同時限制二氧化碳的排放和能源消耗。
氫化和熱溶解（反應流體工藝）使用轉移氫化、溶劑，或是兩者的組合來進行。熱溶解的做法是在升高的溫度和壓力下加入溶劑，把溶解的有機物裂化，來增加石油產量。不同的生產方法會產出具有不同特性的頁岩油。
提煉技術分類
產業分析者對提煉頁岩油的技術做以下幾種分類。
“ 按工藝原理：”依利用熱和溶劑的處理方法，有熱裂解、氫化或是熱溶解。熱載體法可再細分為直接法或間接法。
下表按加熱方式、熱載體和位置（in situ或ex situ）作分類。
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!colspan=2|Alan K Burnham對頁岩油提煉，按加熱方式、熱載體和位置的分類
“ 按乾餾爐的方向：”有時異地加工工藝被分為縱向或是橫向。縱向（立式）乾餾爐是種豎窯，頁岩經由重力作用從頂部移往底部。橫向（臥式）乾餾爐是水平旋窯或由螺桿推動，讓頁岩從一端移到另一端。一般而言，立式乾餾爐使用氣體處理塊狀頁岩，而臥式乾餾爐採用固態載體處理粉狀頁岩。
“ 按工藝複雜性：”原位工藝通常分為真正或是修改的形式。所謂真正的原位工藝不涉及開採或壓碎油頁岩。修改形式則對目標礦床進行鑽井和壓裂，在礦床中產生空隙，以便氣體和液體易於流通，可增加頁岩油數量和改善品質。Union工藝和Superior multimineral直接工藝與此模式不同。Union工藝在乾餾爐底部進料，使用泵將其向上推動。TOSCO II工藝使用陶瓷球作為熱回收固體，取代頁岩灰。Alberta Taciuk工藝 (ATP) 的明顯特徵是整個過程在一個旋轉的多室臥式容器中完成。 Ambre Energy工藝的分段電加熱乾餾爐由堆疊的獨立加熱室組成。這類工藝的主要優勢在於其模組化設計，而增強便攜性和適應性。在採礦造成的空地內安裝加熱設施，易於在將來把地貌恢復。這種工藝無法處理細顆粒，由於不利用燃燒碳焦的熱量，因此得使用成本更高的燃料。但由於不燃燒廢頁岩，油頁岩的溫度不會超過500 °C (932 °F)，對於某些油頁岩而言，可避免顯著的碳酸鹽礦物分解和隨後的二氧化碳產生。此外，這類工藝往往比內燃加熱或是熱回收固體工藝更穩定，更容易控制。
反應性流體
油母質與頁岩緊密結合，可抗拒大多數溶劑的溶解能力。反應流體工藝適於含氫量低的油頁岩。氫氣 (H2) 或氫供體（在化學反應過程中提供氫的化學物質）與焦炭前體（油頁岩中的化學結構，在乾餾過程中容易形成炭焦，但尚未形成）發生反應。反應流體工藝包括Hytort工藝（高壓 H2）、供體溶劑工藝和查塔努加（查塔努加工藝）。查塔努加工藝使用流化床反應爐和氫燃料加熱器進行油頁岩熱裂解和氫化。實驗室結果顯示這些工藝通常可獲得比熱裂解工藝高得多的油產量。缺點是有製氫和高壓乾餾爐的額外成本和復雜性。
電漿氣化
曾有過幾次利用電漿技術把油頁岩氣化的實驗。油頁岩受到自由基（離子）的轟炸，自由基裂解油母質分子，形成合成氣和油。空氣、氫氣或氮氣作為電漿氣體，工藝可在電弧、電漿炬或電漿電解模式下運作。 這些技術的主要好處是無需用水。
實業家與1921年在澳大利亞進行過原位提煉實驗，取得一些成功，但當時的技術水準無法讓其雄心壯志實現。
德國在第二次世界大戰期間曾採用一種改進的原位提煉工藝，但並未獲得重大成功。 美國在1980年代前曾嘗試許多調整過的原位工藝。西方石油公司於1972年在科羅拉多州洛根沃什河進行美國首次改良原位油頁岩提煉實驗。作業區域受周圍地下水形成的凍結牆隔離，凍結牆由充滿循環超冷流體的井組成。這項測試自20世紀80年代初期以來在的Mahogany試驗場進行。 2004年，在一個9×12米（30×40英尺）的試驗區成功抽取出270立方米（1,700桶）的石油。
CCR in situ process facility. Horizontal and vertical wells apply steam to the oil shale deposit and vertical wells recover the oil.|American Shale Oil CCR工藝提煉示意圖。]]
由提出的CCR工藝，過熱蒸汽或其他傳熱介質經置於油頁岩下方的管道循環。這種工藝把蒸汽通過的水平井和豎井結合，垂直井利用轉化的頁岩油回流提供熱傳遞，以收集產生的碳氫化合物。初階段採燃燒天然氣或丙烷提供熱量，後頭則由油頁岩氣提供熱量。
Independent Energy Partners提出的地熱燃料電池工藝 (IEP GFC) 利用堆疊的高溫燃料電池來提煉頁岩油。放置在油頁岩地層中的燃料電池，在預熱期由天然氣作為燃料，然後由油頁岩氣作為加熱燃料。General Synfuels International提出的Omnishale工藝，把過熱空氣注入油頁岩地層。
埃克森美孚電力壓裂
埃克森美孚電力壓裂工藝 （原位提煉工藝）把電加熱與壁傳導和容積加熱方法的元素結合。導電材料（如煅燒石油焦）被注入油頁岩地層裡由水力壓裂產生的裂縫中，而形成加熱元件。 加熱井平行排列，在其尾端再鑽平行井以九十度方向排列，在兩端施用相反的電荷。 這種工藝的缺點有為密集的電力需求，以及地下水或炭焦會吸收過多能量的可能。
微波加熱工藝與無線電波加熱的原理相同，但人們認為無線電波加熱是由微波加熱演進而來，因為前者能量可以更深入滲透到油頁岩地層中。微波加熱過程由Global Resource Corporation進行測試。Electro-Petroleum提出經由生產井中的陰極和位於地表或其他井深處的陽極之間的直流電來提高石油採收率（因為電流通過油頁岩地層會有電阻焦耳加熱的效果）。通常其流動性低於原油，傾點溫度在24至27 °C（75至81 °F），而傳統原油的傾點在-60至30 °C（-76至86 °F））;這種屬性影響到頁岩油在一般管道中的輸送能力。
頁岩油含有會致癌的多環芳香烴。頁岩油原油被描述為具有輕微的致癌潛力，與某些中間煉油產品相似，而經升級頁岩油的致癌潛力會被降低，因為大多數多環芳香烴被認為會因氫化而分解。
頁岩油原油可立即作燃料油使用，但許多其他應用須經升級後方可。這類原油有不同特性，在送往傳統煉油廠精煉之前需做相應的預（升級）處理。
原油中顆粒物會堵塞管道；所含的硫和氮會造成空氣污染。硫和氮，以及可能存在的砷和鐵，也會破壞精煉用的催化劑。烯烴會形成不溶性的沉澱物，導致不穩定。油中的氧含量高於原油，有助於形成具有破壞性的自由基。酚類可通過水萃法去除。進一步裂解可產生較輕的碳氫化合物（如汽油）。
經濟學
light-sweet crude oil price changes from 1996 to 2009 (not adjusted for inflation). In 1996, the price was about $20 per barrel. Since then, the prices saw a sharp rise, peaking at over $140 per barrel in 2008. It dropped to about $70 per barrel in mid 2009.|紐約商品交易所1996年到2009年價格走勢圖（未做通膨價格調整）。]]
關於生產頁岩油的主要問題是在何種條件下能達到符合經濟的效果。根據美國能源部的數據，每天生產100,000桶（16,000立方米/天）的異地工藝，需要投入的資本支出為3-100億美元。只有特定地區的頁岩油生產成本低於石油，或是低於其他替代品時，才有成功的可能。根據智庫蘭德公司所做的調查，在一個美國假設的地上乾餾綜合組成（包括礦山、乾餾廠、升級廠、配套公用設施和廢油頁岩回收），生產頁岩油的成本（依據2005年的美金價值作調整）會落在每桶70-95美元（440-600美元/立方米）。假設在商業生產啟動後，產量逐漸增加，預計在達到10億桶（160×106立方米）的里程碑後，加工成本將逐漸降低至每桶30-40美元（190-250美元/立方米）。美國能源部估計，當世界平均油價持續高於每桶54美元時，異地工藝具有經濟價值，而在價格高於每桶35美元的情況下，原位工藝具有經濟價值（投資回報率均設定為15%）。
為提高乾餾的效率並由此提高頁岩油生產的可行性，研究人員提出，也測試過幾種共同熱裂解工藝，加入其他材料，如生物質、泥炭、廢瀝青或橡膠和塑料廢料一起進行。有改良建議，把流化床乾餾爐與循環流化床爐相結合，以燃燒熱裂解副產品（碳焦和油頁岩氣）來提高生產率、增加產量並減少乾餾所需的時間。
提高頁岩油提煉經濟性的其他方法包括有擴大作業以實現規模經濟、使用開採煤礦附帶生產的油頁岩（例如在中國撫順）、生產特種化學品（如愛沙尼亞的）、利用廢熱發電以及採用高品質油頁岩加工，以提高單位產量。
衡量提煉可行性的一個關鍵指標，是油頁岩產生的能量與其開採和加工過程中所需能量的比率，這種比率稱為“能源投資回報率”(EROEI)。 當EROEI為2（即2:1比率）時，表示要生產2桶石油，必須燃燒/消耗1桶石油的等量能量。 在1984年所做的一項研究，估計各種已知油頁岩礦床的EROEI落在0.7–13.3之間。有些公司和較新的技術聲稱EROEI在3和10之間。根據國際能源機構發表的2010年世界能源展望，異地工藝的EROEI通常是4到5，而原位處工藝甚至可能會低至2。
為增加EROEI，曾有幾種組合工藝被提出。包括使用製程中的廢熱（例如殘餘碳焦的氣化或燃燒），以及利用來自其他的工業廢熱(例如煤氣化和核能發電）。
在水資源稀缺的地區，提煉過程的用水是個額外需考慮的經濟因素。
環境問題
開採油頁岩會差生許多環境影響，露天開採比地下開採更為明顯。 包括埋在地下材料突然快速暴露，和隨後氧化引起的酸排放，把包括汞在內的金屬引入地表水和地下水，侵蝕作用加劇，含硫氣體排放，以及加工、運輸和支持活動產生的懸浮微粒而造成的污染。愛沙尼亞在2002年，約97%的空氣污染、86%的總廢棄物和23%的水污染來自電力行業，而這個行業燃燒油頁岩作為主要能源。
油頁岩開採會破壞礦區土地和生態系統的生物和娛樂價值。燃燒和熱處理會產生廢料。此外，油頁岩加工和燃燒產生的大氣排放物包括溫室氣體 - 二氧化碳。環保主義者反對油頁岩的生產和使用，因為它比傳統的化石燃料會產生更多的溫室氣體。實驗性原位轉化過程和碳捕集與封存技術可能在未來可將其中一些擔憂降低，但同時又會產生其他問題，包括地下水污染。通常與油頁岩生產相關的水污染物包括氧和氮雜環化合物。常可檢測到的物質包括喹啉衍生物、吡啶和吡啶的各種烷基同系物（甲基吡啶、）。
水資源是乾旱地區的敏感問題，例如美國西部和以色列的內蓋夫沙漠，在的情況下仍計劃擴大油頁岩開採。 根據不同技術，地上乾餾每生產1桶頁岩油需用到1到5桶水。 美國內政部土地管理局發布的2008年指出，露天採礦和乾餾作業每產生1短噸（0.91 噸）加工油頁岩，會產生2至10美制加侖（7.6至37.9升；1.7至8.3英制加侖）的污水。據一項估計，原位工藝所用的水量約為原來的10分之1。包括綠色和平組織成員在內的環境保護主義組織針對油頁岩產業的強烈抗議活動，導致於2004年把擬議中的擱置。
參見
- 中國油頁岩
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*
*
- 油頁岩儲量
*頁岩油
*油頁岩經濟學
參考文獻
外部連結
*[http://www.kirj.ee/oilshale Oil Shale. A Scientific-Technical Journal] ()
*[https://web.archive.org/web/20080314013800/http://www.ostseis.anl.gov/ Oil Shale and Tar Sands Programmatic Environmental Impact Statement (EIS) Information Center.] Concerning potential leases of Federal oil sands lands in Utah and oil shale lands in Utah, Wyoming, and Colorado.
*[http://www.oilshaleassoc.org/ The United States National Oil Shale Association (NOSA)]
石油生產
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