Quase todas as previsões indicam que nas próximas décadas assistiremos a um crescimento significativo da procura de gás natural. As razões para isso incluem o facto de, segundo os ambientalistas, ser o mais inofensivo dos combustíveis fósseis devido à sua queima limpa e ao menor impacto que tem na acumulação de dióxido de carbono na atmosfera. As empresas, por outro lado, veem oportunidades para expandir os seus mercados através do desenvolvimento de depósitos remotos, mas abundantes em gás natural. Para enfrentar este futuro promissor do sector, a infra-estrutura existente precisa de ser expandida através da construção de novos gasodutos e fábricas de processamento para acomodar os volumes cada vez maiores.
As linhas de gás incluem tubulações de coleta, principais e de distribuição. Os gasodutos de coleta conectam plantas de processamento de gás com plantas de gás, gasodutos de transmissão e plantas de liquefação. Os gasodutos de transporte de gás natural transportam o produto para empresas que o vendem a grandes utilizadores finais e empresas locais de distribuição de gás, para instalações de liquefação ou para instalações de armazenamento de gás.
Semelhante às linhas de coleta de petróleo bruto, os gasodutos servem para coletar o gás bruto dos mesmos campos. A corrente de fluido proveniente dos poços de produção contém uma mistura de moléculas de hidrocarbonetos e impurezas. Existem dois tipos de gás – associado e não associado, sendo este último gerado a partir de poços que produzem apenas gás natural e não petróleo bruto. Em ambos os casos, a água, os sólidos (por exemplo, areia) e o petróleo bruto são separados do gás perto do reservatório. Várias opções de processamento estão disponíveis – separadores de duas, três ou quatro fases, equipamentos horizontais ou verticais.
Plantas de processamento
Na Europa, o gás natural é em grande parte extraído da bacia do Mar do Norte. Uma pequena parte é extraída de depósitos terrestres, de onde também é extraído petróleo bruto. A produção de gás offshore consiste em diversas plataformas centrais e satélites e sistemas de gasodutos para terminais de refino onshore.
O grau de conclusão do processamento do gás no campo depende do tipo de instalações disponíveis e das características do gás extraído. Em alguns campos, o processo envolve a remoção de condensado e água, sendo os produtos separados transportados para terra por outras rotas. Para as correntes de gás restantes, a fração condensada é removida e depois devolvida ao sistema. Nessa etapa também é injetado glicol, além de inibidores que impedem a formação de hidratos nos gasodutos.
Os terminais de recebimento normalmente incluem seções de linha de gás para receber lavadores e seções de baixa pressão e alto volume para remover água e partículas arrastadas por gás.
O objetivo principal das plantas de processamento é purificar o gás natural dos vários produtos químicos de tratamento e remover contaminantes para produzir gás rico em metano, atendendo às especificações regulatórias e contratuais relevantes. As principais impurezas são classificadas em três categorias: na fase sólida – areia, argila, depósitos (carbonatos e sulfatos, inclusive metais radioativos naturais), mercúrio; em fase líquida – água, hidrocarbonetos, produtos químicos adicionados durante a extração; em fase gasosa – gases ácidos, dióxido de carbono, sulfureto de hidrogénio, mercúrio e outros gases (por exemplo, mercaptanos).
As plantas de processamento consistem em instalações para a separação de gases ácidos, como dióxido de carbono, sulfeto de hidrogênio e dióxido de enxofre. O gás natural é considerado “azedo” quando contém quantidades significativamente maiores de sulfeto de hidrogênio do que o exigido pelas especificações do gasoduto, ou quando as concentrações de enxofre e dióxido de carbono são tais que a purificação do gás é impraticável. Na presença de sulfureto de hidrogénio é normalmente aplicada a absorção numa solução de amina, sendo este processo o método mais comum na Europa e nos Estados Unidos. Outras tecnologias também são aplicadas em plantas de remoção de sulfeto de hidrogênio – processos de carbonatação, absorção em leito sólido e absorção física.
O gás natural também costuma conter gasolina, butano e propano, que precisam ser recuperados. Os processos aplicados são separações físicas a temperaturas muito baixas (destilação). A necessidade de remoção desses hidrocarbonetos se deve ao fato de terem temperaturas de liquefação mais baixas que o metano e poderem condensar à medida que o gás passa pelos dutos. Eles se acumulam nas áreas baixas e impedem ou bloqueiam completamente o fluxo de gás. Além disso, são também o principal pré-requisito para a ocorrência de corrosão no interior do gasoduto.
Instalações de liquefação
Como é sabido, o gás natural liquefeito (gás natural liquefeito, GNL) é a forma líquida do gás natural a uma temperatura criogénica de -161°C. Durante a liquefação, o volume de gás natural é reduzido em aproximadamente 600 vezes, o que permite seu transporte econômico por longas distâncias.
Nas últimas décadas, o comércio significativo de GNL desenvolveu-se globalmente. O GNL representa atualmente uma componente significativa do consumo de energia de muitos países e está associado a receitas tanto para os exportadores como para as suas empresas energéticas parceiras. O GNL é responsável por 4% do consumo total de gás, mas também por 25% da quantidade de gás natural comercializada internacionalmente.
Os principais componentes da cadeia de GNL incluem um campo de gás, uma planta de liquefação, navios-tanque de GNL, terminais de recepção e sistemas de regaseificação, bem como instalações de armazenamento. O processo de liquefação consiste em resfriar o gás a -161°C, temperatura na qual o metano, principal componente do gás natural, se liquefaz. A esta temperatura, todos os outros hidrocarbonetos contidos no gás natural também estão no estado líquido. Como refrigerantes, sozinhos ou em mistura, são normalmente utilizados os constituintes do gás natural. Na maioria dos casos, o pré-tratamento do gás e a recuperação do refrigerante também são realizados nas instalações de liquefação.
A principal diferença entre os navios-tanque de GNL e outros transportadores está nos sistemas de armazenamento e manuseio. Os sistemas de armazenamento são de dois tipos – tanques autoportantes e tanques de membrana.
A principal função dos terminais de GNL é a recepção de gás natural liquefeito, seu armazenamento e regaseificação. Caso o gás seja exportado através de uma rede de distribuição, poderá ser necessária a injeção de um odorante. Existem dois métodos de regaseificação: no primeiro, o gás natural liquefeito passa por tubulações imersas em banho-maria, que é aquecido por queimadores; a segunda tecnologia utiliza evaporadores abertos, geralmente funcionando com água de rio ou mar.
O custo do transporte de grandes quantidades de gás através de infra-estruturas de gasodutos aumenta substancialmente com o aumento da distância, altura em que o transporte de GNL se torna mais rentável. De acordo com vários estudos, o transporte de GNL e de gasodutos é competitivo em distâncias superiores a 2.500 km. Em comparação com os gasodutos, o GNL oferece as vantagens da construção modular e menos problemas com passagens de fronteira e licenças de rota.
Instalações para gás natural comprimido
O transporte de gás natural comprimido (gás natural comprimido, GNV) é aplicado em sistemas muito pequenos em áreas ambientalmente sensíveis. O gás é transportado por caminhão ou navio de um campo remoto para um gasoduto ou de um gasoduto para um cliente. Às vezes, o gás também é transportado para postos de abastecimento de veículos a GNV em áreas remotas. O transporte de gás natural comprimido em larga escala ainda não foi comercializado, mas é considerado economicamente viável e diversas empresas estão trabalhando ativamente na área.
A cadeia de recebimento do GNV compreende as etapas de produção, transporte, recepção e armazenamento. A planta de produção de GNV é mais simples que outras alternativas de aproveitamento de gás de campos remotos. Geralmente envolve os processos de compressão, resfriamento, desidratação e, às vezes, separação de propano-butano, também conhecido como gás liquefeito de petróleo (GLP). O grau de compressão e resfriamento varia de acordo com os diferentes processos de GNV. O alcance destas instalações depende da qualidade e pressão do gás.
Grande parte do custo de capital dos navios-tanque de GNV é para os sistemas de transporte de gás e sistemas de segurança e controle associados. A pressão e a temperatura nas quais o gás natural comprimido é armazenado varia dependendo dos processos utilizados. Uma faixa típica de pressão de armazenamento está entre 140 e 200 bar.
Dos navios transportadores de GNV, o gás passa para um gasoduto ou estação de recepção. O terminal de recepção de GNV tem uma configuração relativamente simples – inclui uma plataforma de carregamento com ligações a gasodutos de alta pressão e, em alguns casos, uma instalação expansora para aproveitamento da energia do volume de gás em expansão. Às vezes, é necessário um compressor de purga para esvaziar os recipientes de GNV sob pressão da tubulação. Isto permite o transporte de maiores quantidades de gás, o que reduz o número de cursos necessários e, consequentemente, os custos.
O armazenamento de GNV no terminal de produção e recebimento é necessário para manter um modo operacional contínuo. Nos casos em que os intervalos entre os cursos não são os ideais, pode ser prático adquirir sistemas de transporte adicionais para serem utilizados no armazenamento.
O grau de redução de volume do GNC depende das condições sob as quais o gás comprimido é armazenado, mas é normalmente da ordem de 250 a 300 vezes o do gás atmosférico. O GNV é considerado uma opção de transporte econômica quando o terminal receptor está localizado a até 1.000 km da fonte de gás. À medida que a distância aumenta, soluções alternativas como a liquefação e a conversão tornam-se mais económicas, desde que haja gás suficiente disponível. O processo de GNV é energeticamente eficiente, com aproximadamente metade do consumo das plantas de liquefação.
