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Convirtiendo bengalas de gas en combustible
El gas natural puede ser el combustible fósil más limpio, pero puede ser una plaga innecesaria cuando se produce como desecho de pozos petrolíferos remotos en alta mar. La petrolera estatal brasileña Petrobras está impulsando una carrera entre dos desarrolladores de reactores químicos modulares que podrían convertir este gas asociado en crudo sintético.
Consumidor de gas: Compact GTL ha utilizado esta planta piloto en Wilton, Reino Unido, para convertir el gas natural en una forma sintética de petróleo crudo desde el verano de 2008.
Con sede en Reino Unido GTL compacto presentará hoy una asociación comercial con Sumitomo Precision Products, una empresa industrial japonesa con la que Compact GTL está construyendo una planta piloto de conversión de gas a líquido (GTL) que se entregará a Petrobras este verano. Mientras tanto, pisándole los talones a Compact GTL, se encuentra el desarrollador de microrreactores con sede en Columbus Velocys , que anunció planes el mes pasado para construir una planta piloto para Petrobras utilizando su diseño potencialmente más compacto.
El éxito de cualquiera de las empresas podría reducir las emisiones de gases de efecto invernadero generadas cuando el gas natural remoto simplemente se quema en los pozos de petróleo (esto representa el 0,5% de todas las emisiones de dióxido de carbono de los combustibles fósiles, según una estimación de 2005 del Laboratorio Nacional Oak Ridge). Hoy quemamos suficiente gas natural para alimentar a Alemania, dice Jeff McDaniel, director de desarrollo comercial de Velocys.
Petrobras tiene una necesidad particularmente estricta de encontrar una solución a este desperdicio de gas natural. Ahora está desarrollando su campo Tupi, a 300 kilómetros de la costa, que será el campo petrolífero de aguas profundas más grande del mundo, según la consultora de energía y minería. Madera Mackenzie . Uno de sus grandes desafíos será cómo lidiar con el gas asociado, dice Ruaraidh Montgomery, analista de Wood Mackenzie para América Latina con sede en Houston.
Tanto Compact GTL como Velocys utilizan las mismas reacciones catalíticas que se encuentran en las enormes instalaciones de GTL: primero se mezcla gas natural con vapor para producir monóxido de carbono e hidrógeno; el gas de síntesis resultante se convierte luego en una forma cerosa de petróleo crudo sintético.
Sin embargo, esto es comercialmente viable solo a gran escala, como la planta de 140.000 barriles por día que Shell está construyendo en Qatar, que utilizará dos docenas de recipientes reactores de 1.200 toneladas. Velocys y Compact GTL deben exprimir la misma química en un paquete que quepa en una plataforma costa afuera o en la cubierta de las embarcaciones flotantes de producción, almacenamiento y descarga (FPSO) que se utilizan cada vez más para explorar y dar servicio a los campos petroleros costa afuera.
Lo que lo hace posible es realizar las reacciones químicas en microcanales de entre uno y cinco milímetros de ancho, ya temperaturas y presiones más elevadas. La transferencia de calor rápida permite un control más preciso de la temperatura y esto reduce el riesgo de reacciones descontroladas que podrían dañar los catalizadores o, en el peor de los casos, destruir la planta.
El resultado, según Velocys, es una aceleración de aproximadamente 200 veces del reformado con vapor de metano en gas de síntesis. El tiempo de contacto [para los reactivos] en un reformador de vapor convencional es de alrededor de un segundo. En microcanales, es alrededor de cinco milisegundos, dice McDaniel. El paso de crudo sintético de microcanal es aproximadamente de 10 a 15 veces más rápido. En general, eso debería reducir el volumen de equipo necesario para una planta GTL integrada en aproximadamente diez veces.
La planta piloto de Velocys debería generar de cinco a 10 barriles de crudo sintético. Empleará un diseño modular, agrupando miles de microcanales en cubos de reactores que tienen aproximadamente dos pies por lado. Los catalizadores están diseñados por la empresa matriz de Velocys, Oxford Catalysts, con sede en el Reino Unido. La planta piloto será construida en Japón por los socios de Velocys, Kobe Steel, y el constructor de equipos costa afuera Modec, con sede en Tokio, y se entregará a Petrobras el próximo año para su prueba.
Compact GTL está adoptando un enfoque modular similar, con cubos de reactor que contienen canales más grandes, de entre cinco y 10 milímetros de ancho, que cree que se traducirán en una fabricación más fácil y una mayor confiabilidad. Hemos sido conservadores en nuestro grado de intensificación de procesos, dice Iain Baxter, gerente general de Compact GTL. La industria petrolera no es una con la que meterse cuando se trata de confiabilidad y operatividad.
También tienen un gran salto en Velocys. Petrobras pagó $ 45 millones por la planta piloto de 20 barriles por día de Compact GTL, que se espera que opere en un sitio de Petrobras en tierra en Brasil en agosto. Y Petrobras ya está financiando la ingeniería de una planta Compact GTL de 2.000 barriles por día para su inclusión en un buque FPSO planificado, el Guanambi 1 .
Montgomery dice que Petrobras está explorando otras opciones para el gas asociado del campo Tupi, incluida la ejecución de un gasoducto de 300 kilómetros hasta el campo, la construcción de FPSO que pueden licuar el gas y la reinyección del gas natural en los reservorios de petróleo.
El petróleo en Tupi se encuentra bajo dos kilómetros de agua y otros cinco kilómetros de roca y sal, lo que dificulta obtener una imagen precisa de los reservorios. Entonces, en lugar de perforar pozos de prueba durante uno a tres meses, Petrobras planea construir una flota de FPSO que puedan operar pozos de prueba durante seis a 18 meses, lo suficiente para generar una gran cantidad de gas, pero no lo suficiente para justificar la construcción de un gasoducto o perforación de costosos pozos de reinyección.
Las plantas modulares de GTL, dice Baxter, podrían ser clave para mantener los planes de desarrollo de campos petrolíferos a tiempo. GTL, entre las otras alternativas, posiblemente ofrece la solución de gas más simple para recipientes de prueba de pozos extendidos.
Una vez lanzadas, tanto Compact GTL como Velocys apuestan a que las plantas modulares GTL encontrarán muchas oportunidades tanto en alta mar como en tierra. Baxter dice que ese es el mensaje que ven en el hecho de que los socios de Velocys, Modec y Kobe Steel, están gastando su propio dinero para construir un reactor piloto para Petrobras: envía una señal de que este va a ser un gran espacio de mercado y hay competencia realmente agresiva por ello. Otras personas están poniendo mucho dinero en riesgo sobre la mesa para intentar meterse en esto.