Przekształcanie flar gazowych w paliwo

Gaz ziemny może być najczystszym paliwem kopalnym, ale może być niepotrzebnym szkodnikiem, gdy jest produkowany jako odpady z odległych odwiertów naftowych. Brazylijska państwowa firma naftowa Petrobras prowadzi wyścig między dwoma twórcami modułowych reaktorów chemicznych, które mogą przekształcić powiązany gaz w syntetyczną ropę.

Pochłaniacz gazu: Firma Compact GTL od lata 2008 roku wykorzystuje tę pilotażową instalację w Wilton w Wielkiej Brytanii do przekształcania gazu ziemnego w syntetyczną formę ropy naftowej.

Z siedzibą w Wielkiej Brytanii Kompaktowy GTL przedstawi dziś partnerstwo handlowe z Sumitomo Precision Products, japońską firmą przemysłową, z którą Compact GTL buduje pilotażową instalację gaz-ciecz (GTL), która ma zostać dostarczona do Petrobras do lata tego roku. Tymczasem Compact GTL depcze po piętach deweloperowi mikroreaktorów z Columbus Velocys , który ogłosił w zeszłym miesiącu plany budowy pilotażowej instalacji dla Petrobras z wykorzystaniem jej potencjalnie bardziej kompaktowej konstrukcji.

Sukces każdej z firm może zmniejszyć emisje gazów cieplarnianych powstających, gdy odległy gaz ziemny jest po prostu spalany w szybach naftowych (odpowiada to 0,5% wszystkich emisji dwutlenku węgla z paliw kopalnych, według szacunków Oak Ridge National Laboratory z 2005 r.). Dziś spalamy wystarczającą ilość gazu ziemnego, aby zasilić Niemcy, mówi Jeff McDaniel, dyrektor ds. rozwoju biznesu w Velocys.

Petrobras ma szczególnie rygorystyczne zapotrzebowanie na rozwiązanie problemu zmarnowanego gazu ziemnego. Obecnie rozwija swoje pole Tupi, 300 km od brzegu, które będzie największym na świecie głębinowym polem naftowym, według firmy konsultingowej ds. energii i górnictwa Drewno Mackenzie . Jednym z ich największych wyzwań będzie sposób radzenia sobie z powiązanym gazem, mówi Ruaraidh Montgomery, analityk Wood Mackenzie z Houston na Amerykę Łacińską.

Zarówno Compact GTL, jak i Velocys wykorzystują te same reakcje katalityczne, które można znaleźć w ogromnych obiektach GTL: gaz ziemny jest najpierw mieszany z parą wodną w celu wytworzenia tlenku węgla i wodoru; powstały gaz syntezowy jest następnie przekształcany w woskową formę syntetycznej ropy naftowej.

Jest to jednak opłacalne komercyjnie tylko na ogromną skalę, jak na przykład elektrownia wytwarzająca 140 000 baryłek dziennie, którą Shell buduje w Katarze, która będzie wykorzystywać dwa tuziny 1200-tonowych reaktorów. Velocys i Compact GTL muszą zmieścić tę samą chemię w opakowaniu, które zmieści się na platformie morskiej lub na pokładzie pływających statków produkcyjnych, magazynowych i wyładunkowych (FPSO) coraz częściej wykorzystywanych do badania i obsługi przybrzeżnych pól naftowych.

Umożliwia to przeprowadzanie reakcji chemicznych w mikrokanałach o szerokości od jednego do pięciu milimetrów oraz w wyższych temperaturach i ciśnieniu. Szybki transfer ciepła umożliwia bardziej precyzyjną kontrolę temperatury, a to zmniejsza ryzyko niekontrolowanych reakcji, które mogłyby uszkodzić katalizatory lub, w najgorszym przypadku, zniszczyć instalację.

Według Velocysa rezultatem jest około 200-krotne przyspieszenie parowego reformingu metanu w gaz syntezowy. Czas kontaktu [w przypadku reagentów] w konwencjonalnym reformerze parowym wynosi około jednej sekundy. W mikrokanałach jest to około pięciu milisekund, mówi McDaniel. Syntetyczny etap mikrokanałowej surowej ropy jest około 10 do 15 razy szybszy. Ogólnie rzecz biorąc, powinno to zmniejszyć ilość sprzętu potrzebnego do zintegrowanej fabryki GTL około dziesięciokrotnie.

Zakład pilotażowy Velocys powinien generować od 5 do 10 baryłek syntetycznej ropy naftowej. Będzie wykorzystywał konstrukcję modułową, łącząc tysiące mikrokanałów w kostkach reaktora, które mają mniej więcej półtora metra długości z każdej strony. Katalizatory zostały zaprojektowane przez macierzystą firmę Velocys, brytyjską firmę Oxford Catalysts. Pilotażowa fabryka zostanie zbudowana w Japonii przez partnerów Velocys, Kobe Steel i firmę Modec z siedzibą w Tokio, i dostarczona do Petrobras w przyszłym roku do testów.

Compact GTL stosuje podobnie modułowe podejście, z kostkami reaktora zawierającymi większe kanały – o średnicy około pięciu do 10 milimetrów – które, jego zdaniem, przełożą się na łatwiejszą produkcję i wyższą niezawodność. Byliśmy konserwatywni pod względem stopnia intensyfikacji procesów, mówi Iain Baxter, dyrektor generalny Compact GTL. Przemysł naftowy nie jest kimś, z kim można zadzierać, jeśli chodzi o niezawodność i funkcjonalność.

Mają też duży skok na Velocys. Petrobras zapłacił 45 milionów dolarów za pilotażową instalację 20 baryłek dziennie Compact GTL, która ma działać w nabrzeżnym zakładzie Petrobras w Brazylii do sierpnia. Petrobras już finansuje inżynierię kompaktowego zakładu GTL o wydajności 2000 baryłek dziennie, który ma zostać włączony do planowanego statku FPSO, Guanambi 1 .

Montgomery mówi, że Petrobras bada inne opcje związane z gazem ze złoża Tupi, w tym poprowadzenie 300-kilometrowego rurociągu na złoże, budowę FPSO, które mogą skraplać gaz, i ponowne wtłaczanie gazu ziemnego do złóż ropy naftowej.

Ropa w Tupi znajduje się pod dwoma kilometrami wody i kolejnych pięciu kilometrów skał i soli, co utrudnia uzyskanie dokładnego obrazu zbiorników. Dlatego zamiast próbnego wiercenia odwiertów przez okres od jednego do trzech miesięcy, Petrobras planuje zbudować flotę FPSO, które mogą obsługiwać odwierty testowe przez sześć do 18 miesięcy – wystarczająco długo, aby wygenerować dużo gazu, ale nie na tyle długo, aby uzasadnić budowę rurociągu lub wiercenie kosztownych studni reiniekcyjnych.

Według Baxtera, modułowe elektrownie GTL mogą być kluczem do realizacji planów zagospodarowania pól naftowych zgodnie z harmonogramem. GTL, wśród innych alternatyw, prawdopodobnie oferuje najprostsze rozwiązanie gazowe do zbiorników testowych z rozszerzonym odwiertem.

Po uruchomieniu zarówno Compact GTL, jak i Velocys założą się, że modułowe zakłady GTL znajdą wiele możliwości zarówno na morzu, jak i na lądzie. Baxter mówi, że takie przesłanie widzą w fakcie, że partnerzy Velocys, Modec i Kobe Steel, wydają własne pieniądze na budowę reaktora pilotażowego dla Petrobras: Wysyła to sygnał, że będzie to duża przestrzeń rynkowa i jest naprawdę agresywna konkurencja o to. Inni ludzie kładą na stole pieniądze z dużym ryzykiem, aby spróbować się w to wplątać.

ukryć