211service.com
Gasfakkels omzetten in brandstof
Aardgas is misschien wel de schoonste fossiele brandstof, maar het kan een onnodige plaag zijn als het wordt geproduceerd als afval van afgelegen offshore-oliebronnen. Het Braziliaanse staatsoliebedrijf Petrobras voedt een race tussen twee ontwikkelaars van modulaire chemische reactoren die dit geassocieerde gas kunnen omzetten in synthetische ruwe olie.
Gasslurper: Compact GTL gebruikt deze proeffabriek in Wilton, VK sinds de zomer van 2008 om aardgas om te zetten in een synthetische vorm van ruwe olie.
in het VK gevestigd Compacte GTL zal vandaag een commerciële samenwerking onthullen met Sumitomo Precision Products, een Japans industrieel bedrijf waarmee Compact GTL een gas-to-liquid (GTL) proeffabriek bouwt die deze zomer aan Petrobras zal worden opgeleverd. Ondertussen op de hielen van Compact GTL knijpen, is de in Columbus gebaseerde microreactorontwikkelaar Velocys , dat vorige maand plannen aankondigde om een proeffabriek voor Petrobras te bouwen met behulp van het potentieel compactere ontwerp.
Het succes van beide bedrijven zou de uitstoot van broeikasgassen kunnen verminderen die worden gegenereerd wanneer aardgas op afstand eenvoudigweg wordt verbrand in oliebronnen (dit is goed voor 0,5% van alle kooldioxide-emissies van fossiele brandstoffen, volgens een schatting uit 2005 van Oak Ridge National Laboratory). Vandaag fakkelen we genoeg aardgas om Duitsland van stroom te voorzien, zegt Jeff McDaniel, directeur bedrijfsontwikkeling bij Velocys.
Petrobras heeft een bijzonder grote behoefte aan een oplossing voor dit verspilde aardgas. Het ontwikkelt nu zijn Tupi-veld, 300 kilometer uit de kust, dat 's werelds grootste diepwaterolieveld zal worden, volgens energie- en mijnbouwadviesbureau Wood Mackenzie . Een van hun grote uitdagingen zal zijn hoe om te gaan met het bijbehorende gas, zegt Ruaraidh Montgomery, een Wood Mackenzie-analist uit Houston voor Latijns-Amerika.
Zowel Compact GTL als Velocys gebruiken dezelfde katalytische reacties als in enorme GTL-faciliteiten: aardgas wordt eerst gemengd met stoom om koolmonoxide en waterstof te produceren; het resulterende syngas wordt vervolgens omgezet in een wasachtige vorm van synthetische ruwe olie.
Dit is echter alleen commercieel haalbaar op grote schaal, zoals de 140.000-vat-per-dag-fabriek die Shell in Qatar bouwt, die twee dozijn reactorvaten van 1.200 ton zal gebruiken. Velocys en Compact GTL moeten dezelfde chemie in een pakket persen dat past op een offshore-platform of op het dek van de drijvende productie-, opslag- en losschepen (FPSO) die steeds vaker worden gebruikt om offshore-olievelden te verkennen en te onderhouden.
Wat dit mogelijk maakt, is het uitvoeren van de chemische reacties in microkanaaltjes van één tot vijf millimeter breed, en bij hogere temperaturen en drukken. Snelle warmteoverdracht maakt een nauwkeurigere regeling van de temperatuur mogelijk, en dit vermindert het risico op op hol geslagen reacties die de katalysatoren kunnen beschadigen of, in het ergste geval, de plant kunnen vernietigen.
Het resultaat is volgens Velocys een ongeveer 200-voudige versnelling van de stoomreforming van methaan tot syngas. De contacttijd [voor reactanten] in een conventionele stoomreformer is ongeveer één seconde. In microkanalen is het ongeveer vijf milliseconden, zegt McDaniel. De microkanaal synthetische ruwe stap is ongeveer 10 tot 15 keer sneller. Al met al zou dat het volume aan apparatuur dat nodig is voor een geïntegreerde GTL-fabriek ongeveer vertienvoudigen.
De proeffabriek van Velocys zou vijf tot tien vaten synthetische ruwe olie moeten produceren. Het zal een modulair ontwerp gebruiken, waarbij duizenden microkanalen worden samengevoegd in reactorkubussen van ongeveer 60 cm per zijde. De katalysatoren zijn ontworpen door het moederbedrijf van Velocys, het in het Verenigd Koninkrijk gevestigde Oxford Catalysts. De proeffabriek zal in Japan worden gebouwd door Velocys-partners Kobe Steel en de in Tokio gevestigde offshore-apparatuurbouwer Modec, en volgend jaar aan Petrobras worden opgeleverd voor tests.
Compact GTL hanteert een vergelijkbare modulaire aanpak, met reactorkubussen met grotere kanalen - ongeveer vijf tot tien millimeter breed - waarvan het denkt dat dit zich zal vertalen in eenvoudigere productie en hogere betrouwbaarheid. We zijn conservatief geweest in onze mate van procesintensificatie, zegt Iain Baxter, algemeen directeur van Compact GTL. De olie-industrie is niet iemand om mee te rotzooien als het gaat om betrouwbaarheid en bruikbaarheid.
Ze hebben ook een grote sprong op Velocys. Petrobras betaalde $ 45 miljoen voor Compact GTL's 20-vaten-per-dag proeffabriek, die naar verwachting in augustus op een onshore Petrobras-site in Brazilië zal draaien. En Petrobras financiert al de engineering van een Compact GTL-fabriek met 2.000 vaten per dag voor opname op een gepland FPSO-schip, de Guanambi 1 .
Montgomery zegt dat Petrobras andere opties onderzoekt voor het bijbehorende gas van het Tupi-veld, waaronder het aanleggen van een 300 kilometer lange pijpleiding naar het veld, het bouwen van FPSO's die gas vloeibaar kunnen maken en het opnieuw injecteren van het aardgas in de oliereservoirs.
De olie in Tupi zit onder twee kilometer water en nog eens vijf kilometer steen en zout, waardoor het moeilijk is om een nauwkeurig beeld te krijgen van de reservoirs. Dus in plaats van putten te testen gedurende één tot drie maanden, is Petrobras van plan om een vloot van FPSO's te bouwen die zes tot 18 maanden testbronnen kunnen laten werken - lang genoeg om veel gas te genereren, maar niet lang genoeg om het bouwen van een pijpleiding of het boren van kostbare herinjectieputten.
Modulaire GTL-fabrieken, zegt Baxter, kunnen de sleutel zijn om de ontwikkelingsplannen voor olievelden op schema te houden. GTL, naast de andere alternatieven, biedt aantoonbaar de eenvoudigste gasoplossing voor testvaten met verlengde putten.
Eenmaal gelanceerd, wedden zowel Compact GTL als Velocys dat modulaire GTL-fabrieken zowel offshore als op het land volop kansen zullen vinden. Baxter zegt dat dit de boodschap is die ze zien in het feit dat de partners van Velocys, Modec en Kobe Steel, hun eigen geld uitgeven om een proefreactor voor Petrobras te bouwen: het geeft een signaal af dat dit een grote marktruimte gaat worden en er is echte agressieve concurrentie ervoor. Andere mensen leggen serieus risicogeld op tafel om te proberen hierin te komen.