Transformer les torchères en carburant

Le gaz naturel est peut-être le combustible fossile le plus propre, mais il peut être un parasite inutile lorsqu'il est produit sous forme de déchets à partir de puits de pétrole offshore éloignés. La compagnie pétrolière d'État brésilienne Petrobras alimente une course entre deux développeurs de réacteurs chimiques modulaires qui pourraient transformer ce gaz associé en brut synthétique.

Gourmande en essence: Compact GTL utilise cette usine pilote de Wilton, au Royaume-Uni, pour transformer le gaz naturel en une forme synthétique de pétrole brut depuis l'été 2008.

Basé au Royaume-Uni GTL compacte dévoilera aujourd'hui un partenariat commercial avec Sumitomo Precision Products, une société industrielle japonaise avec laquelle Compact GTL construit une usine pilote de gaz à liquide (GTL) qui sera livrée à Petrobras d'ici cet été. Dans la foulée de Compact GTL, le développeur de microréacteurs basé à Columbus Vélocités , qui a annoncé le mois dernier son intention de construire une usine pilote pour Petrobras en utilisant sa conception potentiellement plus compacte.

Le succès de l'une ou l'autre entreprise pourrait réduire les émissions de gaz à effet de serre générées lorsque le gaz naturel à distance est simplement brûlé dans les puits de pétrole (cela représente 0,5% de toutes les émissions de dioxyde de carbone provenant des combustibles fossiles, selon une estimation de 2005 du Oak Ridge National Laboratory). Aujourd'hui, nous brûlons suffisamment de gaz naturel pour alimenter l'Allemagne, déclare Jeff McDaniel, directeur du développement commercial de Velocys.

Petrobras a un besoin particulièrement exigeant d'une solution à ce gaspillage de gaz naturel. Elle développe actuellement son champ Tupi, à 300 kilomètres au large, qui sera le plus grand champ pétrolier en eau profonde au monde, selon le cabinet de conseil en énergie et exploitation minière. Bois Mackenzie . L'un de leurs grands défis sera de savoir comment gérer le gaz associé, explique Ruaraidh Montgomery, analyste de Wood Mackenzie basé à Houston pour l'Amérique latine.

Compact GTL et Velocys utilisent tous deux les mêmes réactions catalytiques que celles trouvées dans les installations GTL massives : le gaz naturel est d'abord mélangé à de la vapeur pour produire du monoxyde de carbone et de l'hydrogène ; le gaz de synthèse résultant est ensuite converti en une forme cireuse de pétrole brut synthétique.

Cependant, cela n'est commercialement viable qu'à grande échelle, comme l'usine de 140 000 barils par jour que Shell construit au Qatar, qui utilisera deux douzaines de cuves de réacteur de 1 200 tonnes. Velocys et Compact GTL doivent intégrer la même chimie dans un ensemble qui s'adaptera sur une plate-forme offshore ou sur le pont des navires flottants de production, de stockage et de déchargement (FPSO) de plus en plus utilisés pour explorer et entretenir les champs pétroliers offshore.

Ce qui rend cela possible, c'est d'effectuer les réactions chimiques dans des microcanaux d'une largeur comprise entre un et cinq millimètres, et à des températures et des pressions plus élevées. Un transfert de chaleur rapide permet un contrôle plus précis de la température, ce qui réduit le risque d'emballement des réactions qui pourraient endommager les catalyseurs ou, dans le pire des cas, détruire l'installation.

Le résultat, selon Velocys, est une accélération d'environ 200 fois du reformage à la vapeur du méthane en gaz de synthèse. Le temps de contact [pour les réactifs] dans un reformeur à vapeur conventionnel est d'environ une seconde. Dans les microcanaux, c'est environ cinq millisecondes, explique McDaniel. L'étape de brut synthétique à microcanaux est environ 10 à 15 fois plus rapide. Globalement, cela devrait permettre de décupler environ le volume d'équipements nécessaires à une usine GTL intégrée.

L'usine pilote de Velocys devrait générer 5 à 10 barils de brut synthétique. Il utilisera une conception modulaire, regroupant des milliers de microcanaux dans des cubes de réacteur d'environ 60 cm de côté. Les catalyseurs sont conçus par la société mère de Velocys, Oxford Catalysts, basée au Royaume-Uni. L'usine pilote sera construite au Japon par les partenaires de Velocys Kobe Steel et le constructeur d'équipements offshore Modec basé à Tokyo, et livrée à Petrobras l'année prochaine pour des tests.

Compact GTL adopte une approche modulaire similaire, avec des cubes de réacteur contenant des canaux plus larges – environ cinq à 10 millimètres de diamètre – qui, selon lui, se traduiront par une fabrication plus facile et une fiabilité accrue. Nous avons été prudents dans notre degré d'intensification des processus, déclare Iain Baxter, directeur général de Compact GTL. L'industrie pétrolière n'est pas du genre à déconner en matière de fiabilité et d'opérabilité.

Ils ont également un grand saut sur Velocys. Petrobras a payé 45 millions de dollars pour l'usine pilote de 20 barils par jour de Compact GTL, qui devrait fonctionner sur un site terrestre de Petrobras au Brésil d'ici août. Et Petrobras finance déjà l'ingénierie d'une usine Compact GTL de 2 000 barils par jour à intégrer sur un navire FPSO, le Guanambi 1 .

Montgomery dit que Petrobras explore d'autres options pour le gaz associé du champ Tupi, notamment l'exploitation d'un pipeline de 300 kilomètres jusqu'au champ, la construction de FPSO pouvant liquéfier le gaz et la réinjection du gaz naturel dans les réservoirs de pétrole.

Le pétrole de Tupi repose sous deux kilomètres d'eau et cinq autres kilomètres de roche et de sel, ce qui rend difficile l'obtention d'une image précise des réservoirs. Ainsi, au lieu de forer des puits d'essai pendant un à trois mois, Petrobras prévoit de construire une flotte de FPSO pouvant exploiter des puits d'essai pendant six à 18 mois, assez longtemps pour générer beaucoup de gaz mais pas assez longtemps pour justifier la construction d'un pipeline ou forer des puits de réinjection coûteux.

Les usines GTL modulaires, selon Baxter, pourraient être essentielles pour maintenir les plans de développement des champs pétrolifères dans les délais. GTL, parmi les autres alternatives, offre sans doute la solution de gaz la plus simple pour les navires d'essai de puits étendus.

Une fois lancés, Compact GTL et Velocys parient que les usines GTL modulaires trouveront de nombreuses opportunités à la fois en mer et à terre. Baxter dit que c'est le message qu'ils voient dans le fait que les partenaires de Velocys, Modec et Kobe Steel, dépensent leur propre argent pour construire un réacteur pilote pour Petrobras : cela envoie un signal que cela va être un grand espace de marché et il y a une véritable concurrence agressive pour cela. D'autres personnes mettent de l'argent à risque sur la table pour essayer d'entrer dans ce domaine.

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