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1 Prof. Rosemberg 1º/2011 Gás natural- transporte 1 – Introdução �A comercialização de gás natural no Brasil sofreu alterações estruturais a partir de 1997, quando foi publicada a Lei Federal nº 9.478 de 06 de agosto de 1997, dispondo acerca da política energética nacional, as atividades relativas ao monopólio do petróleo; �A partir deste momento, as estruturas de produção, importação, carregamento, e transporte de gás natural no país foram profundamente alteradas, com vistas à abertura do mercado, que deixava de ter o monopólio da União exercido exclusivamente pela PETROBRAS. �A Agência Nacional de Petróleo, Gás Natural e Biocombustíveis (ANP) tem a função, explicitada no artigo 8º da lei nº 9.478, de promover a regulação, a contratação e a fiscalização das atividades econômicas integrantes da indústria do petróleo, do gás natural e dos biocombustíveis. 2 �A estrutura de comercialização de gás natural no país se apresenta atualmente segundo o diagrama 1 a seguir mostrado, onde as atividades de produção, importação, carregamento, e transporte, são reguladas no âmbito da ANP, e a distribuição estadual, no âmbito das agências reguladoras estaduais. 1 – Introdução �O transporte de gás natural representa o segundo elo da cadeia do gás natural, sendo considerado por muitos autores como sendo o de maior importância; � Findada a etapa de produção o GN encontra-se condicionado para ser fornecido ao mercado consumidor; �Para que o transporte do gás natural esteja apto para ser transportado algumas especificações técnicas devem ser respeitadas: �Teor de umidade(ponto de orvalho da água) �Ponto de orvalho dos HC’s �Teor de gás sulfídrico �Teor de dióxido de carbono 1 – Introdução 3 II - Definições � O Gás Natural - GN - é definido como uma mistura de hidrocarbonetos parafínicos leves, contendo predominantemente metano, etano, propano e outros componentes de maior peso molecular (podendo chegar a faixa do C12, dependendo da sua origem), que à temperatura ambiente e pressão atmosférica permanece no estado gasoso. Apresenta normalmente baixos teores de contaminantes tais como nitrogênio, dióxido de carbono, água e compostos sulfurados, com raras ocorrências de gases nobres ( hélio e argônio ). � Gás Natural Liquefeito (GNL): gás natural resfriado a temperaturas inferiores a 160°C para fins de transferência e est ocagem como líquido. É composto predominantemente de metano e pode conter quantidades mínimas de etano, propano, nitrogênio ou outros componentes normalmente encontrados no GN. � Gás Natural Comprimido (GNC): todo gás natural processado e condicionado para o transporte em ampolas ou cilindros, à temperatura ambiente e pressão próxima à condição de mínimo fator de compressibilidade. � Transporte – É a movimentação de petróleo e seus derivados ou gás natural, em meio de interesse geral; � Transferência - É a movimentação de petróleo e seus derivados ou gás natural, em meio ou percurso considerado de interesse e exclusivo do proprietário ou explorador das facilidades. Os dutos não estão sob o regime de acesso; II - Definições 4 III - Transporte de gás natural �O gás natural pode ser adaptado às condições de transporte; �O transporte de gás natural pode ser classificado em: �Transporte de GN por dutos; �Transporte de GN envasado �Por navios metaneiros; �Por carretas; III.1- Transporte Dutoviário �Define o transporte dutoviário de gás natural como o transporte de gás natural pressão mecânica, através de dutos adequadamente projetados; � Gasoduto é um conjunto de tubos, todos fechados, enterrados no chão a uma profundidade média de 1,5 m; �Em países desenvolvidos, a transferência de mercadorias pelo transporte dutoviário representa uma parcela expressível da matriz de transportes desses países; �No Brasil, a participação das dutovias na matriz de transportes ainda é pequena, visto que os dutos são monopólio da Petrobrás e diferem da realidade mundial. �O transporte dutoviário do gás é composto por gasodutos, sistemas de compressão, redução de pressão, medição e supervisão e controle, com a finalidade de colocar o gás natural disponível às Companhias Distribuidoras; 5 � Normalmente essas tubulações operam a cerca de 120 kgf/cm²; � Para grandes volumes e em regime contínuo; � Requer longo tempo de amortização; � Requer licenciamento ambiental mais complicado; � Requer envolvimento social; III.1- Transporte Dutoviário �Os dutos utilizados para o transporte são de aço especial de grande resistência e durabilidade, totalmente soldado para evitar vazamentos, sendo revestido com uma fita plástica colada para evitar corrosão, o que o torna bastante seguro; �Depois de serem enterrados, são colocadas placas de concreto 50 centímetros acima dos tubos para protegê-los contra acidentes no caso de escavação do local. �É colocada, sobre as placas de proteção, uma faixa laranja indicando o gasoduto enterrado; III.1- Transporte Dutoviário 6 �Para transporte do gás natural, composta de aço de elevada resistência, em forma cilíndrica em seções com 12 metros de comprimento; �Sistema de proteção catódica e também revestimento anticorrosivo externo, para proteção ao ataque corrossivo. �A proteção catódica além de complementar a proteção contra a corrosão pelo solo, protege a tubulação das interferências a que poderá estar sujeita devido às correntes de fuga originárias de sistemas eletrificados. III.1- Transporte Dutoviário - Tubulação �O revestimento interno da tubulação com pintura de tinta epóxi, com cerca de 60 µm de espessura, esmalte de alcatrão de hulha (coal-tar), também é utilizada com a finalidade de proteção contra a corrosão interna e também para reduzir o atrito. Com a redução da rugosidade, a eficiência no transporte do gás representa um aumento em torno de 10%, comparando-se com os gasodutos não revestidos internamente. III.1- Transporte Dutoviário - Tubulação Retificador de proteção catódica 7 � Após estudos preliminares do traçado do gasoduto é efetuado o levantamento de campo e a classificação da locação da diretriz de acordo com as normas. Ao longo da diretriz são instaladas válvulas de bloqueio automáticas com espaçamento determinado pelas normas (1 válvula de bloqueio a cada 15,0 km, aproximadamente), com a finalidade de bloquear o gasoduto em caso de rompimentos e manutenção. III.1- Transporte Dutoviário - Tubulação �A tubulação é lançada ao longo do eixo de uma faixa de terreno com cerca de 20 metros de largura. Como acessórios da tubulação existem os lançadores e recebedores (scraper-traps), que são equipamentos de limpeza, retirada de líquidos e inspeção da tubulação (pigs, esferas,etc.). III.1- Transporte Dutoviário - Tubulação 8 �O gás natural para ser transportado da origem até os centros consumidores necessita de energia, sob a forma de pressão, para vencer os desníveis do terreno e compensar as perdas de pressão do gás, por atrito, na parede interna da tubulação e entre as moléculas de gás. �No caso do gás natural, esta energia poderá estar disponível em função das características do reservatório e ser suficiente para efetuar o transporte, condição normalmente encontrada em campos de gás natural não associado ao petróleo. �Quando não se dispõe dessa energia, torna-se necessário fornecer essa energia ao gás natural através da instalação de compressores. III.1- Transporte Dutoviário – Estação de compressão �O lado brasileiro do Gasoduto Brasil-Bolívia possui atualmente 13 estações de compressão em operação com potência instalada total de 353.840 HP III.1- Transporte Dutoviário – Estação de compressão Estação de compressão de campo grande 9 � Todos os pontos de entrega de gás natural existentes ao longoda linha tronco são dotados de estações redutoras e reguladoras de pressão, bem como medidores de vazão de gás natural fornecido. �As estações redutoras de pressão dispõe, no mínimo, de válvulas reguladoras de pressão, de bloqueio automático e alívio que asseguram o fornecimento nas condições contratuais de volume nas pressões máximas e mínimas acordadas e têm como finalidade estabelecer as condições de projeto dos ramais de distribuição. �A pressão máxima dimensionará a espessura da tubulação e a mínima o diâmetro para atender a todos os consumidores; III.1- Transporte Dutoviário – Sistemas de Redução de Pressão e Medição �As estações de medição consistem basicamente de medidores de vazão selecionados de acordo com a vazão e pressão em regime de fornecimento. �Os medidores mais utilizados são do tipo turbina e do tipo placa de orifício e podem ser dotados de equipamentos eletrônicos, para o cálculo do volume fornecido nas condições contratuais e/ou registradores de campo com carta circular; III.1- Transporte Dutoviário – Sistemas de Redução de Pressão e Medição 10 �Em função da complexidade do sistema de transporte é analisado o grau de supervisão e controle. �Os gasodutos modernos são providos de uma central de controle realizando a supervisão das variáveis julgadas importantes no escoamento do gás natural. �Uma unidade informatizada, denominada central de controle operacional, deverá comandar a malha dutoviária, estará localizada nas proximidades da estação de tratamento de gás natural. �Esta unidade estará equipada com computadores e tecnologia de ponta em telecomunicações, permitindo a seus técnicos controlarem, em tempo real, o fluxo do gasoduto em operação. �Controle à distância: A base de operação da central de controle operacional é o programa SCADA(Supervisory Control And Data Acquisition). III.1- Transporte Dutoviário – estação de controle e supervisão �Este sistema de supervisão permite obter informações dos dutos e terminais, por meio de sensores instalados ao longo da malha dutoviária, controlando e supervisionando todo o sistema. �Este sistema SCADA é um dos mais modernos e traz ganhos para a segurança das operações, com softwares que detectam vazamentos em tempo real, permitindo um monitoramento do transporte do gás natural, segundo a segundo. �O sistema reduz a necessidade de operadores. O processo de transporte acontece entre a estação de tratamento, estações de medição e consumidores finais do gás transportado. III.1- Transporte Dutoviário – estação de controle e supervisão 11 III.1- Transporte Dutoviário – estação de controle e supervisão O robô tem estrutura de fibra de vidro e acrílico, duas câmeras acopladas para visualizar os ecossistemas, GPS de posição 3D (latitude, longitude e altitude) e um manipulador (espécie de “braço” eletrônico) para a coleta de informações. Também compõe a máquina: um sensor para medir os parâmetros da água; um coletor e analisador à distância de larvas de mosquito; além de motores de suspensão e rodas especiais para um deslocamento independente do ambiente encontrado. III.1- Transporte Dutoviário – Centralização das Operações �Centralizando o acompanhamento de todo o processo e unificando procedimentos, os operadores dispõem de informações seguras que lhes permitem agir à distância sobre seus equipamentos. �Em caso de impedimento no processo de operação da central de controle operacional,uma outra unidade, será acionada. Esta unidade chamada de back-up, não irá operar diariamente, mas estará pronta para assumir a qualquer instante o controle das operações; 12 �O sistema é controlado a distância por operadores que trabalham em turno; III.1- Transporte Dutoviário – Centralização das Operações Sala de controle da gasbol �Esta estação faz a redução da pressão do gás e sua medição para entrega. �A estação de entrega está equipada para condicionar e medir o gás natural para a entrega nas condições contratadas, padronizadas para diferentes capacidades de vazão e composta por: � skid de filtragem (filtro ciclone e filtros cartuchos); � skid de aquecimento (aquecedores a banho d’água); � skid de redução de pressão; � skid de medição; � skid de controle de vazão; � skid de utilidades (condiciona e mede o gás combustível). III.1- Transporte Dutoviário – estação de entrega 13 III.1- Transporte Dutoviário – estação de entrega EE de campo grande EE de porto feliz/SP � Segundo Cecchi (2007), as características de uma indústria de rede são: � A necessidade de equilíbrio instantâneo entre a oferta e a demanda, dadas as dificuldades técnico-econômicas de estocagem; � Requisito de grandes investimentos de capital, cuja grande parcela apresenta-se como projeto específico, revestindo-se, assim, de custos irrecuperáveis; � Presença de economias de escala, principalmente no transporte e na distribuição, o que caracteriza estes segmentos como exemplos clássicos de monopólio natural; � Imprevisibilidade da demanda, o que obriga a manutenção de uma certa capacidade ociosa, que somada à existência de uma descontinuidade técnica na expansão, requer o crescimento da oferta à frente da demanda; � Combinam segmentos de monopólio natural e atividades potencialmente competitivas (compra e venda de produto), que podem ou não estar sendo exploradas de forma competitiva, e que dependem essencialmente de acesso à rede. III.1- Transporte Dutoviário – MALHA 14 �A partir de 1998, conforme mostra o gráfico abaixo, ocorreu a expansão da rede com a construção do gasoduto destinado ao escoamento do gás natural da Bolívia - o GASBOL. �Outra significativa expansão foi com o novo investimento da Petrobras – Projeto malhas, obra avaliada em mais 1 bilhão de dólares. �O objetivo do projeto é massificar a utilização de gás nacional, além de abastecer usinas termelétricas nas regiões Norte e Nordeste através da nova rede que interliga todo o país. Este projeto deverá entrar totalmente em operação até 2010. III.1- Transporte Dutoviário – MALHA III.1- Transporte Dutoviário – MALHA 15 �O setor de transporte no nosso país se diferencia segundo a origem do combustível. �Conforme o Anexo D existe uma malha para o escoamento de produção nacional e outra que transporta o gás importado totalizando 5.433,2 quilômetros (em operação) de rede e capacidade de 71,5 milhões de metros cúbicos (em operação) de escoamento. �A Petrobras, Transpetro, Nova Transportadora do Nordeste – NTN e a TAGTransportadora são responsáveis pelo transporte do gás de origem nacional, os gasodutos somam 2.533,2 quilômetros (em operação) de extensão e possuem capacidade de escoamento de 36,2 milhões de metros cúbicos por dia (em operação). III.1- Transporte Dutoviário – MALHA �O produto importado passa pelo gasoduto Uruguaiana-Porto Alegre (trechos 1 e 3 operado pela Transportadora Sulbrasileira de gás - TSB), pelo gasoduto Bolívia – Brasil (operado pela Transportadora Brasileira Gasoduto Bolívia Brasil S.A - TBG) e pelo gasoduto Lateral Cuiabá (operado pela Gasocidente), os gasodutos somam 2.900 quilômetros(em operação) de extensão, com capacidade de 35,3 milhões de metros cúbicos por dia (em operação) de escoamento. III.1- Transporte Dutoviário – MALHA 16 III.1- Transporte Dutoviário – MALHA III.1- Transporte Dutoviário – MALHA 17 III.1- Transporte Dutoviário – MALHA III.1- Transporte Dutoviário – MALHA 18 III.1- Transporte Dutoviário – MALHA �Pode-se armazenar gás natural com a finalidade de atender à situações de emergência ou regular o suprimento devido à sazonalidade da demanda. �O armazenamento pode ser considerado como uma decisão exclusivamente econômica ou de segurança no suprimento do gás natural. �A decisãoeconômica normalmente está baseada na otimização da utilização do sistema de transporte dutoviário, principalmente em sistemas em que a fonte de suprimento é única e está distante do mercado, exigindo o transporte através de gasodutos de grande extensão. �O armazenamento localizado próximo ao centro de consumo pode-se aumentar a utilização do sistema de transporte tornando desnecessário ampliações, como por exemplo, duplicação parcial ou total do gasoduto e/ou acréscimo de estações compressoras. III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento 19 �O volume mundial foi contabilizado em 11 bilhões de m³, passando para 53 bilhões de m³, em 1997, chegando em 2003, a uma quantidade de 340 bilhões de m³ de gás. �Deste total, 36,6% se encontram na América, em sua maioria nos Estados Unidos, que concentram aproximadamente 32% do volume mundial armazenado. �No Gráfico abaixo, pode ser observada, claramente, a divisão entre os continentes que apresentam estoques subterrâneos. III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento �A Petrobras só dispõe de cinco sistemas de armazenamento subterrâneo de gás: Campos de Caioba e de Guaricema, na Plataforma Continental de Sergipe; Campos de Aratú e Candeias, na Bahia, e Guamaré, no Rio Grande do Norte. Figura 1 – volume de gás armazenado região 20 �Uma vez tomada a decisão de construção de armazenamento, estudos técnicos deverão ser realizados com a finalidade de identificar as características do sistema, abrangendo: � Localização; �Gasodutos existentes e capacidade de transporte; �Tamanho; �Capacidade de suprimento ao mercado; �Tipo de formação geológica existente na região; III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento �O gás natural pode ser armazenado na forma líquida ou gasosa. �O gás natural torna-se líquido à pressão atmosférica quando refrigerado à temperatura da ordem de -160 ºC, exigindo complexos sistemas de tratamento (retirada de C3+ , H2S, CO2, H2O e outros), de refrigeração e armazenamento. �Em média, 600 m3 (20ºC e 1 atm) de gás natural quando liquefeitos ocupam o volume de l m3, o que torna bastante atraente este tipo de armazenamento. III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento 21 �O armazenamento sob forma de gás comprimido, a pressão máxima de armazenamento será limitada pelos sistemas utilizados, que podem ser desde estações de armazenamento através de feixe de tubos ("pipe clusters") até reservatórios subterrâneos. � Formações geológicas porosas e permeáveis, como reservatórios aquíferos e de óleo ou gás depletados, além de cavernas de sal e antigas minas de carvão são comumente utilizadas para o armazenamento de gás subterrâneo. � Nestes casos, a pressão de armazenamento pode atingir cerca de 250 kgf /cm2 possibilitando armazenar cerca de 400 m3 (20ºC e 1 atm) de gás natural em l m3 de reservatório. III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento 22 �No Brasil, quando não existe reservatório de óleo ou gás depletados próximo ao centro de consumo, só cabe investigar a existência de aquíferos. �Embora a maioria das técnicas utilizadas para o desenvolvimento e estabelecimento de reservatórios aquíferos seja derivada da tecnologia petrolífera, são necessários conhecimentos específicos que permitam analisar a estanqueidade, porosidade, permeabilidade e qualidade da capa do reservatório. As perdas de gás natural nesses reservatórios podem ser expressivas. �A construção de tancagem subterrânea é citada em algumas publicações estrangeiras como sendo de custos significatívamente inferiores aos do sistema de armazenamento de gás natural na forma liquefeita (cerca-de 1/10). III.1- Transporte Dutoviário – armazenamento �Em um sistema tão grande e com tantas variáveis, existem grandes possibilidades de ocorrerem imprevistos. �Estes problemas estão diretamente ligado a qualidade e equipamentos empregados no gasoduto. �De maneira geral, o sistema inicialmente está susceptivo à: � �Problemas ligados a sobrepressão; �Problemas ligados a subpressão; �Transitórios de pressão e vazão; �Falhas em equipamentos; �Vazamentos; III.1- Transporte Dutoviário –Problemas 23 �Sendo que estes últimos são os mais problemáticos, pois os outros podem ser contornados através de ações implementadas nos controles, com a previsão de redundâncias e com manutenção preventiva. �No caso de vazamentos, a indeterminação de onde e como o problema irá acontecer é a pior ocorrência não desejada, que pode ocasionar desastres ambientais e acidentes fatais. �Dentro das soluções encontram-se técnicas de detecção por gradientes de vazão, pressão e acústicas. A tecnologia ALDS (Acoustic Leak Detection System) tem se mostrado a mais eficaz existente na detecção destes problemas. III.1- Transporte Dutoviário –Problemas � Consiste numa técnica que utiliza sensores acústicos em pontos estratégicos da linha de modo a captar ondas sonoras especificas. Estas ondas sonoras têm natureza subsônica (abaixo de 1Hz) e são provocadas pelo gradiente de pressão exercido no sistema quando ocorre uma ruptura. � Os receptores são sincronizados a um sistema GPS que permite a localização do vazamento com uma boa eficácia. � Algumas outras características deste sistema são: � Possibilita a localização do vazamento com a linha sem fluxo (bloqueada); � Localização de vazamento com precisão de ±40m a ±80m; � Detecção muito rápida, entre 20s a 70s da ocorrência; � Baixa taxa de falsos alarmes (uma por ano); � Sensibilidade muito boa (pode detectar furos de 3mm a 5mm de diâmetro); � Interface com sistema SCADA para Alarmes; III.1- Transporte Dutoviário –Problemas 24 A TBG e a Petrobras, mantiveram entendimentos com as distribuidoras de gás natural SCGás e Sulgás, que abastecem os estados de Santa Catarina e do Rio Grande do Sul, a fim de garantir um plano de contingência para o fornecimento de 30 mil metros cúbicos diários - volume suficiente para atender os serviços essenciais durante o período da obra. As empresas BR Distribuidora e Liquigás estão juntando esforços para disponibilizar ao mercado outros combustíveis. A TBG informou que, determinou a restrição de permanência das pessoas localizadas na região de Belchior. Por isso, as equipes da empresa foram obrigadas a evacuar o local. III.1- Transporte Dutoviário –Problemas �O fluido na fase líquida em condições criogênica, composto predominantemente de metano e que pode conter quantidades mínimas de etano, propano, nitrogênio ou outros componentes encontrados no gás natural; �O processo de transporte de GNL compreende três etapas desde a aquisição do produto até o mercado consumidor: �Planta de liquefação- consiste de filtração, secagem e resfriamento; �Sistema de transporte - realizado por navios/tanques criogênicos; �Planta de regaseificação – consiste em retornar o gás a fase gasosa; III.2 – Transporte de GNL 25 Esquema de transporte de LGN III.2 – Transporte de GNL �Somente o Gás Natural Liquefeito possui viabilidade econômica para o transporte de gás natural em navios; �Os navios que levam o GNL das unidades de liquefação aos pontos de regaseificação, �O GNL é normalmente usado como combustível, e uma pequena parte volta com o navio para manter os tanques frios; III.2 – Transporte de GNL 26 �A tecnologia de liquefação de gases, desenvolvida no início do século XX, foi utilizada especificamente para o gás natural na década de 40, com o objetivo de armazenagem desta matriz energética. �O gás natural liquefeito (GNL) possibilitou tanto o atendimento a uma demanda variável quanto a sua armazenagem a um volume 600 vezes menor, viabilizando o transporte a países que não dispunham de gás natural internamente.� Após o primeiro transporte marítimo de GNL com êxito, em 1959, em uma viagem dos Estados Unidos para a Inglaterra, iniciou-se a construção da primeira planta de liquefação contínua de gás natural na Argélia (África) no início da década de 60. III.2.1 – Transporte de GNL - liquefação �O processo de liquefação do gás natural ocorre através de um conjunto de ciclos de refrigeração. O ciclo de refrigeração remove calor da corrente principal, que neste caso é a corrente de gás natural, e utiliza-se, para isso, das propriedades de um fluido refrigerante. �A corrente de gás natural a ser resfriada e, posteriormente, liquefeita é uma mistura de componentes, porém, consiste principalmente de metano (60-98% base molar) com pequenas quantidades de outros hidrocarbonetos combustíveis, além de nitrogênio, dióxido de carbono, hélio e traços de outros gases. �O gás natural é armazenado em sua forma liquefeita a pressões da ordem de 70-500 kPa e à temperatura de -150 ºC ou inferior. �O Processo de liquefação apresenta um rendimento da ordem de 90%, ou seja há bastante perdas; III.2.1 – Transporte de GNL - liquefação 27 �Na refrigeração de gás natural existem três configurações de ciclos termodinâmicos mais utilizados: ciclo em cascata, ciclo com mistura de refrigerantes e ciclo de expansão. �O ciclo em cascata é composto por estágios de refrigeração, sendo que cada estágio utiliza um fluido refrigerante específico. Este ciclo é indicado para plantas de alta capacidade e de produção contínua. �O ciclo com mistura de refrigerantes utiliza apenas um refrigerante, porém, este tem sua composição ajustada de forma a apresentar uma temperatura de evaporação similar à de liquefação do gás natural sendo processado. Desta forma, este ciclo possibilita ajustes no fluido refrigerante, que geralmente é composto de nitrogênio e hidrocarbonetos (C1-C5), conforme ocorre variação na composição do gás natural; �O ciclo de expansão é indicado para plantas pequenas, que trabalham sazonalmente, ou offshore. Apesar dessavantagem, este ciclo apresenta o maior consumo de energia com relação aos outros dois. III.2.1 – Transporte de GNL - liquefação III.2.1 – Transporte de GNL - liquefação Figura – unidade de liquefação em Paulíia/SP 28 �O transporte do GNL pode ser realizado por meio de navios metaneiros ou de caminhão criogênico; �A logística de abastecimento, em caminhões criogênicos, é similar aquela do diesel e da gasolina, consistindo no recebimento do combustível por caminhão-tanque provido de sistema de refrigeração; �A transferência de GNL entre containeres por uma bomba centrífuga; �Os tanques para o transporte de GNL por carretas são normalmente de dupla parede com isolamento ao vazio similar ao de uma garrafa térmica; �O GNL pode ser armazenado nos tanques criogênicos de transporte por até 3 dias sem perdas por vaporização; �A capacidade típica de uma carreta é de 40m3 de GNL(16 toneladas) o que corresponde a 24000m3 de gás natural. III.2.1 – Transporte de GNL - logística III.2.1 – Transporte de GNL - logística Figura – Carreta criogênica de transporte de LGN da gaslocal/MG 29 �Há dois tipos básicos de navios metaneiros, o que armazena o gás em esferas e os que têm tanques nas posições convencionais de petroleiros; � O GNL encontra-se refrigerado a ~ -160ºC e pressão ~ 1 atm � 1 m³ de GNL ≈ 600 m³ de GN a 20ºC, 1 atm � O transporte por mar: até 150 mil m³ (metaneiros) � Transporte fluvial: 600 a 6000 m³ � Viável para grandes volumes e distâncias > 200 km �Geralmente, os terminais para desembarque do gás situam-se próximos aos centros de consumo, em locais de águas profundas e abrigadas. �O transporte do gnl apresenta um rendimento de 95% uma vez que parte do gás é perdido para manter o sistema refrigerado; III.2.1 – Transporte de GNL - logística III.2.1 – Transporte de GNL - logística 30 III.2.1 – Transporte de GNL - logística III.2.1 – Transporte de GNL - logística 31 III.2.1 – Transporte de GNL - logística �O mercado consumidor atual está concentrado em três regiões do globo: Extremo Oriente (Japão, Coréia e Formosa), Europa e Estados Unidos. Estes mercados são bem diferentes, o que gera preços diferentes para o mesmo produto. �O Japão é atualmente o maior consumidor de GNL, aproximadamente 50% do volume mundial. Essa característica deve-se a uma reduzida oferta interna de energia, por questões ambientais e de disponibilidade de espaço físico. �A Coréia ocupa o segundo lugar no ranking de países consumidores de GNL, seguida por Taiwan. A Índia já possui contratos para uma futura importação de GNL e a China deve seguir o mesmo caminho. III.2.1 – Transporte de GNL - logística 32 �A Europa encontra-se em uma posição mais favorável visto que tem a possibilidade de receber gás natural do norte de África e Sibéria através de gasodutos, além de possuir reservas internas consideráveis. �Com isto, o GNL é comercializado na Europa a preços mais competitivos que no mercado oriental. Atualmente, menos de um décimo do mercado de gás natural europeu é suprido por GNL. Os países que lideram a comercialização do GNL na Europa são França e Espanha. �Os Estados Unidos, país que iniciou a tecnologia do GNL, eram vistos como promissor mercado na década de 70, porém, têm hoje um consumo de GNL que representa menos de 1% do seu consumo de gás natural. �Esta situação deve ser alterada nos próximos anos pois o gás natural disponível internamente está se tornando cada vez mais escasso. III.2.1 – Transporte de GNL - logística �Com isto, os Estados Unidos têm 30 terminais de regaseificação na costa americana em estudo e espera-se que o país torne-se um grande importador de GNL, consumindo principalmente de Trinidad & Tobago. �Em paralelo às políticas de aumento da produção nacional, a importação de GNL passou a representar importante alternativa para aumentar a confiabilidade no suprimento de gás natural no Brasil. III.2.1 – Transporte de GNL - logística 33 �Sob o prisma do importador, o GNL vem desempenhando uma importante alternativa ao transporte por dutos, principalmente nos casos em que: �Existe incerteza quanto à entrega de gás no volume negociado com o país exportador; � A malha de transporte ainda é incipiente ou inexistente; �Os dutos já estão operando no máximo de sua capacidade; �A demanda total de gás natural de um país é atendida por mais de uma fonte exportadora, por vezes com a utilização de diferentes modais de transporte. III.2.1 – Transporte de GNL - logística �Em 24 de novembro de 2006, o Conselho Nacional de Política Energética(CNPE) editou a Resolução nº 04, a qual “estabelece diretrizes e recomenda ações para a implementação de Projetos de Importação de GNL, a serem disponibilizados ao mercado brasileiro, de forma a garantir suprimento confiável, seguro e diversificado de Gás Natural”; �Visando flexibilização da oferta de gás natural, principalmente para garantir o atendimento ao mercado elétrico, quando o nível dos reservatórios das hidrelétricas indicarem capacidade de geração insuficiente para suprir a demanda, a Petrobras construiu dois terminais de regaseificação para a importação de GNL, localizados em Pecém/CE e na Baía de Guanabara/RJ. III.2.1 – Transporte de GNL - logística 34 �Sob o ponto de vista técnico, pode-se descrever resumidamente o Projeto de GNL em Pecém como englobando a instalação: �Das facilidades para recebimento de GNL, regaseificação e escoamento de gás natural no Píer 2 do Porto de Pecém; �Do gasoduto que interligará as facilidades neste Porto à malha de gasodutos de transporte existente (Gasoduto Guamaré – Pecém/ GASFOR), projetado para escoar 7 milhões de metros cúbico por dia (pressão máxima de 100 kgf/cm2),tendo 20 polegadas de diâmetro e 19,1 quilômetros de extensão (ANP, 2008b). III.2.1 – Transporte de GNL - logística �O Projeto de GNL da Baía de Guanabara, abrange a instalação � das facilidades para recebimento de GNL, regaseificação e escoamento de gás natural no Píer de GNL da Baía de Guanabara; � do gasoduto que interligará as facilidades do Píer à Estação de Campos Elíseos, projetado para escoar até 20 milhões de metros cúbicos por dia (pressão máxima de 100 kgf/cm2), tendo 28 polegadas de diâmetro e 16 quilômetros de extensão (ANP, 2008b). III.2.1 – Transporte de GNL - logística 35 �A partir de 2008 a Petrobrás importou cerca de 20milhões de metro cúbico de GNL; � O GNL será regaseificado em uma umidade na Baía da Guanabara com capacidade para processar 14 milhões de GNL por dia; � O terminal do Ceará regaseificará 6 milhões de metro cúbico por dia; �O gás obtido será enviado através de gasodutos para as termelétricas; III.2.1 – Transporte de GNL - logística III.2.1 – Transporte de GNL - logística 36 III.2.1 – Transporte de GNL - logística �A regaseificação e a introdução na rede de transporte consiste na terceira etapa da cadeia de GNL; �Nesta parte da cadeia o volume de gás natural aumenta 600 vezes ao passar do estado líquido para o gasoso, em seguida comprime-se o gás à pressão com que ingressará na rede de transporte pelos gasodutos; �A regaseificação apresenta rendimento mais alto dentro da corrente integrada do GNL, com 98%, sendo que 2% é utilizado pelo equipamento para levar o GNL ao estado gasoso; III.2.1 – Transporte de GNL - regaseificação 37 Figura – Unidade de regaseificação de Andradas/MG III.2.1 – Transporte de GNL - regaseificação �O gás natural é acondicionado em cilindros, a temperatura ambiente e a pressão de aproximadamente 220bar; �O GNC ocupa um volume aproximadamente 268 vezes menor do que o volume ocupado em condições normais; �Esse processo requer três etapas: compressão, transporte e descompressão conforme esquematizado abaixo; �Nesse sistema de transporte de GNC, primeiro retira-se o gás natural em um ponto de coleta do gasoduto e em seguida um compressor comprime o gás até 220bar dentro dos módulos de transporte; �Os módulos se encontram em plataformas, permitindo o intercâmbio de módulos com o transporte de forma segura e eficiente. III.3 – Transporte de GNC por carretas 38 III.3 – Transporte de GNC por carretas Figura – Esquema da infra-estrutura de transporte de GNC �Operacionalmente os módulos vazios transportados por caminhões são substituídos por módulos cheios essa troca realizada por máquinas, minimizando o tempo de carga e descarga dos mesmos; �Ao chegar ao ponto de consumo, os módulos são descarregados e plataformas e após passar por uma estação de redução, finalmente os módulos são conectados à rede de abastecimento doméstica ou industrial; III.3 – Transporte de GNC por carretas 39 �A pressão de entrega do compressor está na faixa de 250bar e a capacidade da estação é variável dentro de uma faixa e vai depender da pressão de sucção; �Existem unidades de compressão compactas montadas sobre skids, são modulares e incluem filtros de entrada de entrada, tanque pulmão, sistema de medição, sistema de refrigeração, sistema de recuperação de condensado, unidade de compressão, válvulas de fechamento e despressurização, sistema contra incêndio, etc; �Segundo a empresa Galileo, o compressor apresenta uma vazão de saída na faixa de 300-3000Nm3/h sempre utilizando uma unidade e a variedade de compressores permite trabalhar com pressão de 0,5-60bar; III.3 – Transporte de GNC- compressão III.3 – Transporte de GNC- compressão Figura – Unidade compacta de compressão(microbox- empresa Galileo) 40 �Após compressão o gás deve ser armazenado em recipiente que suportam a alta pressão e que possam ser transportados facilmente; �A melhor opção para o transporte consiste em armazenamento composto de vários tubos montados em forma fixa sobre um reboque, conforme mostra na figura abaixo; �Existe ainda no mercado um sistema de armazenamento de cilindros menores, similares aos utilizados nos automóveis como combustível, e são montados em módulos, tendo a particularidade de estar independente do veículo transportador; III.3 – Transporte de GNC- carretas III.3 – Transporte de GNC- carretas 41 III.3 – Transporte de GNC- carretas �Para suprir o mercado, a White Martins tem duas unidades de compressão de GNC: uma em Contagem (MG), em parceria com a Gásmig e a Gás Natural Serviços, e outra em Vitória (ES), em parceria com a BR Distribuidora e a Solidez Engenharia. �A capacidade por carretas pode variar segundo o modelo do caminhão e conforme mostrado na tabela abaixo, o GNC pode esta armazenado a pressões de 165bar até 250bar e um volume máximo por carreta de 2150Nm3 até 10050Nm3; III.3 – Transporte de GNC- carretas 42 �Segundo a resolução 41 da ANP, os veículos que transportam módulos de armazenamento de GNC devem atender as diretrizes das normas para o transporte de produtos perigosos; III.3 – Transporte de GNC- carretas �A redução de pressão é realizada em uma estação de descompressão visando disponibilizar o gás para seus usuários finais; �O sistema de descompressão está composto de equipamentos que se refere a medição, odorização, controle e regulação de pressão e equipamentos opcionais como cromatógrafos; �A figura abaixo mostra uma unidade de descompressão da NEO gás que possui uma unidade de redução de pressão especialmente desenvolvida para manter a vazão constante para qualquer nível de pressão de consumo; �Esse sistema de descompressão apresenta também uma unidade de pressão hidráulica capaz de transferir em menor tempo grande volume de gás, com vazão e pressão constantes, sem aumento de temperatura; III.3 – Transporte de GNC- descompressão 43 III.3 – Transporte de GNC- descompressão Figura –Estações de descompressão- unidade de descompressão e a de pressão hidrostático �O gás natural como matéria prima ou insumo é utilizado em quatro conjuntos principais de processos: a alimentação direta (combustão e potência), a siderurgia, a produção de combustíveis sintéticos e a produção de gasoquímicos. O enfoque de valorização do insumo gás natural é diferenciado em cada uma destas vias principais. �A primeira via caracteriza o gás natural como um combustível para atendimento térmico direto residencial, comercial ou industrial, para geração de potência de acionamento em termelétricas ou processos industriais, proporcionando a menor valorização possível. �A segunda via, que exige menor investimento inicial, quando comparada às seguintes, e resulta em menor valorização do insumo é, por exemplo, a aplicação siderúrgica, onde o gás natural é usado como redutor siderúrgico no processamento de minérios. IV – Aplicações do gás natural 44 �A terceira via necessita de investimento maiores e agrega mais valor ao insumo, utilizando o gás natural como matéria prima básica de processos de produção de combustíveis sintéticos como gasolina, nafta, querosene, gasóleo, óleos lubrificantes, óleo diesel, parafina e outros. �A quarta via, que requer investimentos de magnitude bastante elevada e valoriza o insumo gás natural de forma específica é a produção de gasoquímicos, que são a base da indústria moderna. Gasoquímica é a produção de petroquímicos à partir do gás natural que se diferencia da produção tradicional a partir de derivados do petróleo pelo insumo básico e por inúmeras vantagens, em particular a redução expressiva de impactos ambientais. Os produtos são os mesmos, eteno, propeno, buteno, polímeros(polietileno e polipropileno), matéria prima na fabricação de fibrassintéticas, borrachas sintéticas, plásticos, revestimentos, química automotiva, produtos nitrogenados, detergentes e outros. IV – Aplicações do gás natural � Neste segmento industrial, o gás pode ser usado em fornos de tratamento térmico, estufas de secagem, no aquecimento de cadinhos de fundição, no corte de chapas e em estufas litográficas; � O gás natural é aplicado na siderurgia principalmente como redutor na fabricação de ferro esponja. Este processo de produção de ferro esponja, matéria prima rica em ferro e carbono utilizada para a produção de aço; � O minério é introduzido em um reator onde, numa zona de redução, é aquecido e o oxigênio removido e substituído pelo carbono contido no contrafluxo de gás de redução contendo hidrogênio e monóxido de cabono; IV – Aplicações do gás natural- siderúrgica CH4 + H20 => CO + 3 H2 3Fe + CH4 => Fe3C + 2H2 Fe2O3 + 3CO => 2Fe + 3CO2 CH4 + CO2 => 2CO + 2H2 3Fe + 2CO=>Fe3C + CO2 Fe2O3 + 3H2 => 2Fe + 3H2O ReformaCarbonizaçãoRedução 45 �Nos países desenvolvidos, o gás natural tornou-se o combustível predominante na indústria do vidro principalmente pela capacidade de proporcionar um controle preciso da temperatura nas fases de fabricação e pós-fabricação que é fundamental para os processos produtivos de vidros não planos e vidros de uso automotivo, residencial e arquitetônico, tradicionalmente obtido somente por fornos elétricos de radiação. IV – Aplicações do gás natural-ind. de vidro �Neste setor, os processos que mais utilizam energia são os de lavagem, esterilização, pasteurização, cozimento, aquecimento, secagem e evaporação. �Além do mais, as tendências internacionais apontam para uma maior demanda de alimentos industrializados e pré-preparados. Para permitir que estes produtos sejam conservados com uma aparência de frescor, novas tecnologias de tratamento e empacotamento estão em desenvolvimento. �Por exemplo da aplicação de gás natural na torrefação de café no Estado de São Paulo. Após a conversão do processo passando do óleo diesel para o gás natural foi obtida uma economia de 42,2%. IV – Aplicações do GN -ind. alimentícia 46 �A utilização do gás natural na indústria do papel e da celulose vem ocorrendo rapidamente devido à implantação de processos muito eficientes que permitem o aumento da produtividade com aproveitamento pleno das instalações industriais existentes e sem a exigência de grandes investimentos. �No caso da fabricação de papéis de parede, os fornos a gás permitem pré-aquecer o papel antes de sua entrada nos secadores convencionais. Acelera-se, assim, o processo de secagem, obtendo-se um aumento de produtividade e um ganho em termos de eficiência energética para toda a planta. IV – Aplicações do GN -ind. de celulose �Este é um dos segmentos que mais se presta ao uso do gás natural, devido ao aspecto qualidade do produto, notadamente no ramo das cerâmicas brancas o qual necessita de secagem e cozimento a fogo direto, bem como controle automatizado de temperatura. �Além disto, o gás natural permite a possibilidade do uso de queimadores de alta velocidade de combustão, favorecendo as trocas por convecção, reduzindo assim o consumo de energia em até 40% (SANTOS,2002). IV – Aplicações do GN -ind. cerâmica 47 �Do ponto de vista ambiental, a grande vantagem do GNV é a quase ausência das emissões de fuligem e de compostos de enxofre, sendo reduzidas em cerca de 90% quando comparadas aos motores a diesel, álcool ou gasolina; � No que tange a outros gases tóxicos emitidos pelos automóveis, o gás natural apresenta índices de poluição atmosférica inferiores, conforme mostra a Tabela IV – Aplicações do GN – setor veicular Tabela-Redução de emissões do GN em relação aos demais combustíveis �No caso das residências, o fornecimento de gás natural domiciliar é um dos mercados de maior expansão e que deve aumentar depois do fim do subsídio ao Gás Liquefeito de Petróleo (GLP). � Com praticidade e segurança, o gás natural pode ser usado em residências para climatizar ambientes, aquecer água e cozinhar, entre outras aplicações. IV – Aplicações do GN – setor residencial 48 �As unidades de geração de energia elétrica a gás natural começaram a ter um papel cada vez mais importante; �Existem em operação no Brasil cerca de 50 termelétricas; �Grandes centrais elétricas alimentadas por gás natural começaram a ser construídas para operação na base, visando principalmente adaptar o setor elétrico a regulamentações ambientais cada vez mais rigorosas e que impõem sérias restrições ao uso do óleo combustível, do diesel e do carvão. IV – Aplicações do GN – setor termelétrico IV – Aplicações do GN – setor termelétrico Figura- termelétricas brasileiras em operação (Aneel) 49 �As tecnologias disponíveis para transporte de gás natural são extremamente limitadas e caras, sendo os métodos mais utilizados o GNL (Gás Natural Liquefeito) e o Gasoduto. � Contudo, estas tecnologias necessitam de enormes reservas provadas de gás e de alto investimento inicial em infra-estrutura, não viabilizando economicamente o desenvolvimento de muito campos de exploração de gás (associados ou não associados). � Muitas pesquisas são realizadas visando descobrir formas mais baratas de transportar o gás natural. Algumas já se tornaram viáveis, mas outras carecem de maior avanço tecnológico para a viabilização. V – Formas alternativas de transporte de GN �A principal causa da formação de hidratos está na combinação de HC’s com água livre em baixa temperatura e alta pressão; �Os inibidores de formação de hidratos; �Resolver esse problema se traduz em minimizar perdas de óleo e gás; �Garantia de escoamento do gás natural para o continente. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos V.1.1 - Formação dos Hidratos 50 �São soluções sólidas, de composição variável, constituída de hidrocarbonetos e água livre; �São cristais formados que encapsulam a hidrocarbonetos no interior da estrutura; �Os hidrocarbonetos de cadeia curta(C1 e C2) favorecem a formação de hidratos enquanto C4 e C5 formam hidratos instáveis; �A sua formação é resultante de um processo de solidificação , logo, favorecido pela baixa temperatura e altas pressões; V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos �A água livre condensa nos dutos(gasodutos e manifold de gás lift) devido a diminuição de temperatura e/ou aumento de pressão; �A medida que a temperatura atinge a temperatura de formação de hidratos, cristais começarão aparecer e se acumularem; �A obstrução do duto passa ser uma questão de tempo; V.1.2 - Formação dos Hidratos em dutos V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos 51 �Não apresenta ligação química entre o hospedeiro e o hóspede; �Apresenta uma estrutura estável que permite sua permanência no estado sólido a temperatura inferior a 0°C; �Apresenta propriedades físicas semelhante a do gelo; �Uma estrutura normal de hidrato de metano contém 46 moléculas de água e 8 de metano; V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos V.1.3 – Propriedades dos Hidratos �Mais de 50% do carbono do planeta está no fundo do mar sob a forma de hidrato de metano ; �A espessura da zona de estabilidade do hidrato de gás na margem continental é controlada pela pressão hidrostática e pelo gradiente de temperatura; �A uma lâmina d’água mais profunda a temperatura de derretimento de hidratos fica mais elevada; �Vasto volume de hidratos submarinos; �O crescimento da demanda de gás natural; �A presença de hidratos em águas territoriais de países como Japão e Índia que possuem pouco combustível fóssil; V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos V.1.4 – Ocorrência dos Hidratos 52 �É possível transportar o gás natural sob a forma sólida utilizando hidratos gasosos. O hidratode gás natural (HGN) é produto da mistura de gás natural com água líquida, que nas condições adequadas formam uma substância sólida, estável, com aspecto similar ao gelo. �A tecnologia gás-to-solid(GTS) envolve três estágios: produção, transporte e re-gaseificação. �Em 1 m³ de hidrato temos 0,85 m³ de água e o restante de gás natural, e essa quantidade de gás natural é equivalente a aproximadamente 170 m³ de gás natural em condições normais de temperatura e pressão. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos V.1.5 – Transporte dos Hidratos �Se comparado com tecnologias concorrentes como o GNC ou GNL, a quantidade de gás transportada por metro cúbico de hidrato é menor, porém as condições de transporte são melhores quando comparadas às altas pressões dos cilindros de GNC e temperaturas criogênicas no transporte de GNL, o que torna o HGN promissor. �Para o desenvolvimento de um processo de transporte de gás natural viável economicamente, existem três etapas do processo que são determinantes: produção, separação e o transporte. �O desafio da produção é armazenar a maior quantidade possível de gás natural no hidrato. O desafio da separação é saber como retirar os hidratos formados que se encontram misturados com a água após sua produção, pois água e hidrato possuem densidades similares. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos 53 �O desafio do transporte está em como armazenar e transportar grandes volumes de hidrato formado, evitando o uso de altas pressões e temperaturas muito baixas. �O derretimento do hidrato para posterior uso do gás natural não é considerado um desafio, pois em países como o Brasil é possível utilizar a temperatura ambiente para derreter o hidrato. �Para produção de hidrato, J. S. Gudmundsson e F. Hveding (GUDMUNSON et al., 1995) propõem um modelo chamado de “Gas-in-Ice process” (processo gás em gelo). � A produção do hidrato é feita em um reator tipo tanque, continuamente agitado, onde o gás natural é injetado em água líquida. O reator opera a aproximadamente 50 bar e 10ºC. �Para remover a energia liberada durante a formação do hidrato, gelo é misturado com a água, dessa forma o gelo derrete enquanto o hidrato é formado, mantendo a temperatura constante. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos �De um a três reatores podem ser usados, e o processo está demonstrado na figura 16: V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos 54 �A temperatura de equilíbrio do hidrato sob condições ambientais de pressão varia de acordo com a composição do gás natural. No entanto, o transporte e armazenamento não precisam ser realizados na temperatura de equilíbrio do hidrato, podem ser feitos em temperaturas maiores. �Quando a parte externa do hidrato de gás natural de decompõe, deixa pra trás uma camada de gelo que atua como uma espécie de revestimento que evita que o hidrato se decomponha ainda mais. � Dessa forma o hidrato pode ser armazenado e transportado a temperaturas entre -5ºC e -15ºC, sem necessitar de refrigeração externa, apenas isolado nas condições mais adiabáticas possíveis. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos �Outro ponto importante a ser pensado é a questão da água. O que fazer com a água utilizada na produção do hidrato após o derretimento do mesmo para utilização do gás natural. �Essa água deve transportada de volta para ser reutilizada na produção de hidrato, pois contém pequenos cristais de hidrato que aumentam a velocidade de formação do hidrato no reator. V.1 – Transporte de GN na forma de hidratos 55 �Atualmente, grande parte do gás natural é utilizado como combustível de termelétricas, para geração de eletricidade, no entanto essa eletricidade pode ser gerada em qualquer lugar, inclusive perto das reservas de gás, sendo transportada via cabos para os pontos de destino. �Pode-se até pensar na construção de uma usina offshore, que geraria energia para ser vendida onshore, ou para outros consumidores offshore. �Esta tecnologia envolve muitas perdas de energia nos cabos ao longo das grandes distâncias percorridas durante o transporte, e reduz a flexibilidade de consumo que se tem ao transportar o gás propriamente. V.2 – Transporte de GN na forma de energia elétrica (gas to wire) �O conceito GTWe é caracterizado pela geração de energia elétrica próximo ao local de produção do gás e transmissão dessa energia por cabos submarinos. � A cadeia produtiva do GTWe contempla a planta de processo para tratamento do gás, a planta de geração de energia elétrica e o sistema de transmissão CCAT – Corrente Contínua em Alta Tensão-(HVDC - High Voltage Direct Current), conforme apresentado na figura abaixo. V.2 – Transporte de GN na forma de energia elétrica (gas to wire) 56 V.2 – Transporte de GN na forma de energia elétrica (gas to wire) Figura-16-Cadeia Produtiva do GTW ( adaptada de WATANABE et al, 2006) �O processo de tratamento tem a finalidade de especificar o gás para os níveis de impurezas recomendados pelo fabricante para turbina a gás. �Estes equipamentos não são muito restritivos em relação às impurezas contidas no gás e também propiciam tanto a queima de gás como a queima de condensado. Desta forma, apenas um tratamento básico do gás é necessário, consistindo em separação de condensado (C5+), remoção de mercúrio e remoção de compostos sulfurados. V.2 – Transporte de GN na forma de energia elétrica (gas to wire) 57 �A reação química onde o gás de síntese (Monóxido de Carbono + Hidrogênio) é convertido em hidrocarbonetos líquidos foi descoberta em 1920, no Kaiser Wilhelm Institute, por Franz Fischer e Hans Tropsch. �Durante a segunda guerra mundial esta tecnologia foi utilizada em larga escala na Alemanha e no Japão. �Há três áreas extremamente promissoras no que tange à transformação química do gás natural. � A primeira é a transformação do gás natural em gás de síntese (monóxido de carbono e hidrogênio), pelo processo de reforma a vapor, reforma auto-térmica ou oxidação parcial. �O gás de síntese passa por uma reação de Fischer- Tropsch, formando hidrocarbonetos no intervalo do diesel e nafta petroquímica, numa rota conhecida como GTL Tradicional V.2 – Transporte de GN na forma de líquido (gas to liquid) � Esta rota é conhecida como GTG (Gas-to- Gas). � A segunda é a transformação do gás natural em gás de síntese, como no caso anterior, mas este, entretanto, reage para formar outros gases, do qual o dimetileter é sem dúvida o mais importante. V.2 – Transporte de GN na forma de líquido (gas to liquid) H 3 CO 0H CH 2H 2CO CO CH 224 224 +→+ +→+ 58 � Finalmente, muito esforço deve ser empregado no desenvolvimento de um catalisador que permita a síntese direta de hidrocarbonetos de alto peso molecular a partir do metano. � Esta rota evitará a instalação da unidade de produção de gás de síntese. A geração de gás de síntese compreende a maior parte do custo de investimento e operação, sendo responsável por 60% do custo dos bens de capital. V.2 – Transporte de GN na forma de líquido (gas to liquid) �Atualmente, a tecnologia GTL Tradicional é aplicada em escala comercial em três plantas ao redor do mundo. �A Shell foi a primeira com Bintulu, na Malásia, com inicio deoperações em 1993 e produção atual de 15.000 barris por dia. � A South Africa’s PetroSA tem uma planta com 22,000 barris por dia de capacidade, operando na Baia de Mossel. �A Sasol-Chevron’s Oryx iniciou a operação de uma planta no Qatar em 2006, que continua em processo de ampliação para produzir 34.000 barris por dia. �Outros dois projetos � significantes estão em desenvolvimento, Escravos na Nigéria, e a gigante Shell Qatar, com capacidade de 140.000 barris por dia (COTTRILL, 2008a). V.2– Transporte de GN na forma de líquido (gas to liquid) 59 �O gás natural adsorvido aparece como uma alternativa para o GNC onde sólidos microporosos empacotados em um tanque aumentam a densidade de armazenamento possibilitando operações a baixas pressões. O GNA possui uma capacidade de armazenagem bem próxima ao GNC (~2/3) com uma pressão muito menor (~1/6). �A faixa de pressão empregada é em torno de 500 a 600psi e utilizam-se, preferencialmente, carbonos ativados altamente microporosos como adsorventes. V.3 – Transporte de GN adsorvido-GNA �O fenômeno da condensação capilar do gás natural nos microporos do carbono adsorvente permite que mais gás seja armazenado do que ocorreria no armazenamento em fase gasosa. �Esta maneira de armazenagem do gás natural apresenta algumas vantagens frente ao GNC: � Devido a baixas pressões, tanques não cilíndricos podem ser construídos maximizando o espaço útil do automóvel; �menores custos são obtidos com a compressão pois, com uma pressão de abastecimento mais baixa, os veículos podem ser abastecidos diretamente das tubulações de gás e menos riscos são gerados devido a menores energias requeridas para comprimir o gás natural V.3 – Transporte de GN adsorvido-GNA 60 Bibliografia � [1] – Célio Eduardo, João Luis e Waldir Gomes. Tecnologia da Indústria do gás natural. Editora. Blucher, 2009. � [2] – Frederico Vieira e Robson Dourado. Processamento Primário de Petróleo. Instituto Brasileiro de Engenharia de Custo � [3] – José Eduardo Thomas. Fundamentos da Engenharia de Petróleo. Editora: interciência. � [4] - Liza Cipolato. Análise Exergética de um Ciclo em Cascata para Liquefação de Gás Natural. Dissertação apresentada à Faculdade de Engenharia Química. Universidade Estadual de Campinas. Julho/2008; � [5] – Marko Antonio Lopez Bendezu. Avaliação técnico-econômica das alternativas tecnológicas de transporte de gás natural. Dissertação apresentada à PUC. Fevereiro/2009. � [6] - Eduardo Rocha Praça. Distribuição de gás natural no Brasil: um enfoque crítico e de minimização de custos. Dissertação apresentada a Universidade Federal do Ceará. /2003.
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