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Trasformare le torce a gas in carburante
Il gas naturale può essere il combustibile fossile più pulito, ma può essere un parassita non necessario quando viene prodotto come rifiuto da remoti pozzi petroliferi offshore. La compagnia petrolifera statale brasiliana Petrobras sta alimentando una corsa tra due sviluppatori di reattori chimici modulari che potrebbero trasformare questo gas associato in greggio sintetico.
Divoratore di gas: Compact GTL ha utilizzato questo impianto pilota a Wilton, nel Regno Unito, per trasformare il gas naturale in una forma sintetica di petrolio greggio dall'estate del 2008.
con sede nel Regno Unito GTL compatto svelerà oggi una partnership commerciale con Sumitomo Precision Products, una società industriale giapponese con la quale Compact GTL sta costruendo un impianto pilota gas-to-liquid (GTL) da consegnare a Petrobras entro l'estate. A stringere i piedi a Compact GTL, nel frattempo, è lo sviluppatore di microreattori basato su Columbus Velocys , che il mese scorso ha annunciato l'intenzione di costruire un impianto pilota per Petrobras utilizzando il suo design potenzialmente più compatto.
Il successo di entrambe le società potrebbe ridurre drasticamente le emissioni di gas serra generate quando il gas naturale remoto viene semplicemente bruciato nei pozzi petroliferi (questo rappresenta lo 0,5% di tutte le emissioni di anidride carbonica da combustibili fossili, secondo una stima del 2005 dell'Oak Ridge National Laboratory). Oggi diamo gas naturale a sufficienza per alimentare la Germania, afferma Jeff McDaniel, direttore dello sviluppo aziendale di Velocys.
Petrobras ha un bisogno particolarmente stringente di una soluzione a questo gas naturale sprecato. Ora sta sviluppando il suo giacimento di Tupi, a 300 chilometri al largo, che sarà il più grande giacimento petrolifero in acque profonde del mondo, secondo la società di consulenza energetica e mineraria Wood Mackenzie . Una delle loro grandi sfide sarà come gestire il gas associato, afferma Ruaraidh Montgomery, analista di Wood Mackenzie con sede a Houston per l'America Latina.
Sia Compact GTL che Velocys utilizzano le stesse reazioni catalitiche che si trovano negli enormi impianti GTL: il gas naturale viene prima miscelato con il vapore per produrre monossido di carbonio e idrogeno; il syngas risultante viene quindi convertito in una forma cerosa di petrolio greggio sintetico.
Tuttavia, questo è commercialmente fattibile solo su vasta scala, come l'impianto da 140.000 barili al giorno che Shell sta costruendo in Qatar, che utilizzerà due dozzine di reattori da 1.200 tonnellate. Velocys e Compact GTL devono spremere la stessa chimica in un pacchetto che si adatti a una piattaforma offshore o sul ponte delle navi galleggianti di produzione, stoccaggio e scarico (FPSO) sempre più utilizzate per esplorare e servire i giacimenti petroliferi offshore.
Ciò che lo rende possibile è eseguire le reazioni chimiche in microcanali larghi tra uno e cinque millimetri ea temperature e pressioni più elevate. Il rapido trasferimento di calore consente un controllo più preciso della temperatura e questo riduce il rischio di reazioni fuori controllo che potrebbero danneggiare i catalizzatori o, nel peggiore dei casi, distruggere l'impianto.
Il risultato, secondo Velocys, è un'accelerazione di circa 200 volte del reforming a vapore del metano in syngas. Il tempo di contatto [per i reagenti] in un riformatore a vapore convenzionale è di circa un secondo. Nei microcanali, sono circa cinque millisecondi, afferma McDaniel. Il passaggio del grezzo sintetico a microcanali è circa 10-15 volte più veloce. Nel complesso, ciò dovrebbe ridurre di circa dieci volte il volume delle attrezzature necessarie per un impianto GTL integrato.
L'impianto pilota di Velocys dovrebbe generare da 5 a 10 barili di greggio sintetico. Utilizzerà un design modulare, raggruppando migliaia di microcanali in cubi di reattore di circa due piedi per lato. I catalizzatori sono progettati dalla società madre di Velocys, la Oxford Catalysts con sede nel Regno Unito. L'impianto pilota sarà costruito in Giappone dai partner di Velocys Kobe Steel e Modec, produttore di apparecchiature offshore con sede a Tokyo, e consegnato a Petrobras il prossimo anno per i test.
Il Compact GTL sta adottando un approccio modulare simile, con cubi di reattore contenenti canali più grandi, da circa 5 a 10 millimetri di diametro, che secondo lui si tradurranno in una produzione più semplice e in una maggiore affidabilità. Siamo stati prudenti nel nostro grado di intensificazione dei processi, afferma Iain Baxter, direttore generale di Compact GTL. L'industria petrolifera non è una con cui scherzare quando si tratta di affidabilità e operatività.
Hanno anche un grande salto su Velocys. Petrobras ha pagato 45 milioni di dollari per l'impianto pilota da 20 barili al giorno di Compact GTL, che dovrebbe operare in un sito Petrobras onshore in Brasile entro agosto. E Petrobras sta già finanziando l'ingegneria di un impianto Compact GTL da 2.000 barili al giorno per l'inclusione su una nave FPSO pianificata, la Guanambi 1 .
Montgomery afferma che Petrobras sta esplorando altre opzioni per il gas associato del giacimento di Tupi, tra cui l'esecuzione di un gasdotto di 300 chilometri fino al giacimento, la costruzione di FPSO in grado di liquefare il gas e la reiniezione del gas naturale nei giacimenti petroliferi.
L'olio a Tupi si trova sotto due chilometri di acqua e altri cinque chilometri di roccia e sale, rendendo difficile ottenere un'immagine accurata dei serbatoi. Quindi, invece di perforare pozzi da uno a tre mesi, Petrobras prevede di costruire una flotta di FPSO in grado di far funzionare pozzi di prova da sei a 18 mesi, abbastanza a lungo da generare molto gas ma non abbastanza da giustificare la costruzione di un gasdotto o perforazione di costosi pozzi di reiniezione.
Gli impianti GTL modulari, afferma Baxter, potrebbero essere la chiave per mantenere i piani di sviluppo dei giacimenti petroliferi nei tempi previsti. GTL, tra le altre alternative, offre probabilmente la soluzione di gas più semplice per i vasi di prova per pozzi estesi.
Una volta lanciati, sia Compact GTL che Velocys scommettono che gli impianti GTL modulari troveranno molte opportunità sia offshore che a terra. Baxter afferma che questo è il messaggio che vedono nel fatto che i partner di Velocys, Modec e Kobe Steel, stanno spendendo i propri soldi per costruire un reattore pilota per Petrobras: invia un segnale che questo sarà un grande spazio di mercato e c'è vera concorrenza aggressiva per questo. Altre persone stanno mettendo sul tavolo un serio rischio di denaro per cercare di entrare in questo.