La industria del gas de esquisto ha estado tratando de generar demanda de combustibles fósiles provenientes de sus pozos de petróleo y gas extraídos mediante fracturación hidráulica, promoviendo la construcción de Un nuevo corredor petroquímico en el cinturón industrial de Estados Unidos y ampliando el corredor en la costa del Golfo. Para ayudar a desmitificar términos como "líquidos de gas natural" y "plantas de craqueo", DeSmog ha comenzado a elaborar una guía sobre algunos de los equipos y términos utilizados en las industrias del plástico y petroquímica.
Esta guía, que se irá ampliando con el tiempo, pretende servir como una especie de glosario informal y una introducción a lo que ocurre con los combustibles fósiles que se transforman en productos químicos, plásticos, vinilo, poliestireno expandido y una variedad de otros materiales.
Producción petroquímica y el clima
Esta guía de campo forma parte de Fracking para plásticos, una investigación de DeSmog sobre el desarrollo petroquímico propuesto en el Cinturón del Óxido y los principales actores involucrados, junto con las implicaciones ambientales, de salud y socioeconómicas.
Estos combustibles fósiles tienen, por sí mismos, un impacto significativo en el calentamiento global. fugas de metano Los impactos asociados a la industria de perforación y distribución de gas natural son tan pronunciados que muchos expertos afirman que quemar gas natural para generar electricidad es peor para el clima que quemar carbón.
Si bien los hidrocarburos que se utilizan como materias primas para productos petroquímicos no se queman (y, por lo tanto, no liberan dióxido de carbono a la atmósfera), esa infraestructura con fugas sigue generando contaminación por metano. El metano es un potente gas de efecto invernadero, capaz de calentando el clima 86 veces más que una cantidad equivalente de dióxido de carbono durante las dos primeras décadas después de su liberación a la atmósfera.
La producción de productos petroquímicos también requiere una enorme cantidad de energía —algunas de las plantas petroquímicas más grandes, como las de craqueo, pueden tener sus propias centrales eléctricas en el mismo lugar— y esa energía proviene de la quema de combustibles fósiles.
Los ejecutivos de las principales compañías de petróleo y gas, preocupados por el impacto que los controles de la contaminación por dióxido de carbono podrían tener en sus perspectivas a largo plazo, han comunicado a los inversores que consideran que la petroquímica es el sector donde la demanda de combustibles fósiles seguirá creciendo, incluso si el mundo toma medidas serias contra el cambio climático.
El NATURAL GAS LIQUIDOS (NGLs)
"MOJADO GAS" DESDE El WELL: El petróleo y el gas no son lo único que se extrae de un pozo de petróleo y gas. También se extraen, por ejemplo, aguas residuales y líquidos de gas natural, o combustibles fósiles "húmedos", una variedad de moléculas de hidrocarburos que fluyen a la superficie junto con petróleo, agua y metano, el principal componente del gas natural que se utiliza para la calefacción doméstica y la generación de electricidad. Estos hidrocarburos "húmedos" pueden representar una proporción sorprendentemente alta de la producción de un pozo de gas de esquisto. Por cada 1,000 pies cúbicos de metano, algunos pozos de gas húmedo de la formación Marcellus pueden producir hasta aproximadamente 9 galones de líquidos de gas natural, según datos. reportado por el American Oil and Gas Reporter en 2011.
Fuente: El Administración de Información Energética
Etano: El etano suele representar el corte más grande de NGLEl etano se extrae de un pozo de gas de esquisto. A temperatura y presión ambiente, el etano es un gas incoloro e inodoro. Debido a sus dos átomos de carbono, la industria a veces se refiere al etano como C2.
El etano “contribuye al cambio climático de tres maneras”, según DeSmog. reportaron En 2016, después de que los investigadores descubrieran que la contaminación por etano del yacimiento de petróleo de esquisto de Bakken era tan grave que había elevado los niveles de etano en la atmósfera a nivel mundial, «como gas de efecto invernadero en sí mismo (aunque su vida útil en la atmósfera es extremadamente corta, por lo que estos efectos son relativamente efímeros)», prolongando la vida útil del potente gas de efecto invernadero metano (porque consume compuestos que ayudan a descomponer el metano), y porque ayuda a formar smog, que los investigadores describieron como "el tercer mayor contribuyente al calentamiento global causado por el ser humano después del dióxido de carbono y el metano".
Algunos perforadores dejan el etano mezclado con el metano que venden como gas natural; sin embargo, los compradores de gas natural y las compañías de gasoductos suelen establecer límites a la cantidad de etano que puede permanecer en la mezcla. Una vez que se construye la infraestructura adecuada, la industria petroquímica puede utilizar el etano para producir etileno (véase más abajo).
propano: Familiar para muchos del patio trasero Barbacoa parrilla, propano es el segundo más común NGLSe ha comercializado como un combustible “verde” porque produce Emite menos carbono que la gasolina o el diésel cuando se quema como combustible para automóviles y camiones. En 2016, una empresa de investigación de mercado IHS fundada que la perforación de esquisto estaba causando Estados Unidos Las exportaciones de propano alcanzarán niveles récord. Aproximadamente 6 millones de hogares en el Estados Unidos Ese mismo año dependía del propano para la calefacción. según los estándares MarketWatch, y el combustible también ampliamente utilizado en la industria agrícola.
La industria petroquímica puede transformar el propano en propileno (que luego se convierte en el plástico polipropileno), así como en etileno y otros componentes básicos petroquímicos. El propano tiene tres átomos de carbono por molécula, por lo que a veces se le denomina... C3.
Butano: El butano, otro gas incoloro, inodoro e inflamable, es el combustible de los encendedores de cigarrillos y de algunas estufas de camping. El butano arde a alta temperatura, pero también se puede enfriar y utilizado como refrigerante, porque permanece en estado líquido hasta que las temperaturas alcanzan los 220 grados bajo cero (Fahrenheit). También se suele mezclar con gasolina para coches y camiones. La industria petroquímica puede giro butano en etileno, así como ácido acético y los componentes básicos para resinas.
Gasolina natural/Pentanos Plus: Hidrocarburos con cinco o más átomos de carbono por molécula (C5+) a menudo referido a en la industria petrolera como gasolina natural. Esta mezcla de NGLtiende a alcanzar su punto de ebullición en o alrededor del mismo rango de temperaturas y presiones que la gasolina y es a menudo mezclado en combustibles para vehículos o se utiliza para procesar arenas bituminosas. Pentano, o C5, también se utiliza en la fabricación de poliestireno expandido.
Los bloques de construcción
Estos materiales, a veces llamados olefinas, están a medio camino de convertirse en bienes de consumo como plásticos o productos químicos. A menudo se producen mediante el proceso de "craqueo". NGL(Véase «galletas» más abajo). Aunque muchos consumidores nunca han oído hablar de ellas, son los ingredientes que componen muchos de los productos plásticos y petroquímicos que acaban en los estantes de las tiendas.
Crédito: Contaminación por plásticos: cómo los humanos están convirtiendo el mundo en plástico, una colaboración en vídeo con UN Medio ambiente y su campaña Mares Limpios, por Kerzegesagt, vía YouTube
Etileno: El etileno es muy apreciado por la industria petroquímica porque puede ser convertido en polietileno, espuma de poliestireno, PVCEl etileno se utiliza en disolventes, ingredientes para champús y productos de belleza, y una gran variedad de otros productos. Más del 60 % del etileno producido en todo el mundo se convierte en polietileno, y la mayor parte de este, a su vez, se utiliza para fabricar envases, según el Consejo Estadounidense de Química. Los envases de plástico han sido criticados por los ecologistas, quienes argumentan que no tiene sentido utilizar un material tan duradero para un producto diseñado para desecharse casi de inmediato. Scientific American (aqui) que los plásticos de un solo uso y los envases de plástico pueden permanecer en el medio ambiente durante más de 500 años, causando daños a la vida silvestre, contaminando los mariscos que consumimos y los océanos del mundo.
Propileno: En la industria petroquímica, el propileno puede ser utilizado como combustible — es atractivo porque arde a mayor temperatura que el propano — o puede utilizarse como materia prima. Casi dos tercios del propileno mundial se transforman en el plástico polipropileno (2007). cifras espectáculo. El el tercer restante podría terminar en fibras acrílicas (a veces , que son “lana artificial” (que se utiliza para fabricar calcetines, alfombras y más), caucho artificial, ABS plásticos (los plásticos Bloques de lego están hechos de), o espuma flexible que se encuentra en muebles y automóviles.
Metanol: Aunque el metanol se fabrica con tanta frecuencia a partir de madera que es también conocido como También conocido como “alcohol de madera” o “espíritu de madera”, puede elaborarse a partir de gas de esquisto. Una empresa, Estados Unidos Metanol, actualmente está trabajando en desmantelar plantas de metanol en Brasil y Eslovenia y trasladarlas a Virginia Occidental, donde estarán solía hacer El metanol se obtiene del gas de esquisto. El metanol es Acostumbrado a Producen formaldehído y ácido acético, que a su vez pueden convertirse en pinturas, adhesivos, resinas y aislantes.
Separar NGLs
Separadores y tanques de condensado: Una mezcla de petróleo crudo y gas natural, NGLCuando un pozo de petróleo y gas entra en producción, los gases y las aguas residuales fluyen hacia la superficie. En la plataforma del pozo, o en las estaciones de procesamiento conectadas a un grupo de cabezales de pozo, se pueden separar los gases y los líquidos. Dentro de los separadores, gases como el metano ascienden a la superficie mientras que los fluidos se acumulan debajo y se almacenan en tanques. Los tanques cercanos a un pozo de gas pueden contener aguas residuales (a veces llamadas salmuera) o pueden contener otros fluidos. NGLen forma líquida.
Este 2016 FLIR Un vídeo del grupo ecologista Earthworks muestra las emisiones de los tanques de condensado de un pozo de gas en el condado de Payne, Oklahoma.
Crédito: Earthworks, 2016, vía YouTube
Planta procesadora: Las plantas de procesamiento pueden separar los diversos hidrocarburos de los pozos de petróleo y gas de forma más completa que en una plataforma de perforación. La mezcla de fluidos y gases viaja a través de líneas de recolección, que son oleoductos menos regulados, generalmente de menor diámetro, desde la boca del pozo hasta una planta de procesamiento centralizada. En una planta de procesamiento, el vapor de agua puede ser remoto mediante un proceso llamado deshidratación con glicol, que utiliza un desecante para absorber el vapor de agua. NGLLos hidrocarburos se pueden separar en las plantas de procesamiento mediante un proceso similar o aprovechando que cada hidrocarburo tiene diferentes puntos de ebullición y congelación, de modo que las corrientes de gas se pueden enfriar, calentar o someter a diferentes presiones para aislarlos. NGLEn los estados del Cinturón del Óxido de Pensilvania, Virginia Occidental y Ohio, Estados Unidos Administración de Información Energética (EIA) estima que la capacidad de procesamiento de gas creció casi 10 veces entre 2010 y 2016, cuando alcanzó los 10 mil millones de pies cúbicos diarios.
Planta criogénica: Separación criogénica Es un método de procesamiento de gas que aprovecha el hecho de que el metano permanece en estado gaseoso a temperaturas muy bajas. Para ello, se utilizan separadores criogénicos que enfrían los gases combinados y los envían a través de una tubería de pequeño diámetro a una cámara de expansión. Allí, el metano continúa fluyendo en estado gaseoso, pero la mayor parte se enfría. NGLs se condensan en formas líquidas y caen al fondo de la cámara de expansión.
Fraccionamiento: Fraccionadores termina el trabajo de separar NGLy generalmente constan de desetanizadores, despropanizadores, desbutanizadores y desisobutanizadores. A medida que la corriente de gas pasa por las torres, donde encuentra diferentes presiones y temperaturas, un solo tipo de NGL se extrae de la mezcla. Este vídeo de Shell Oil de la década de 1950 utiliza una combinación de animación e imágenes reales para explicar a los espectadores la ciencia que hay detrás del proceso de separación de los diferentes tipos de hidrocarburos:
Crédito: Cómo funciona una refinería de petróleo. Película histórica de Shell Oil, por PeriscopeFilm. a través de YouTube.
En la región del Cinturón del Óxido, se prevé que la capacidad fraccionada alcance los 1.1 millones de barriles (bbl) diarios en 2019, frente a los 41,000 bbl/día anteriores, según el informe. EIA.
Entregas
NGL Tubería: Construyendo un NGLLa industria dependiente de los oleoductos requiere la construcción de una enorme red de tuberías, incluidas las líneas de recolección que conectan los pozos con las plantas de procesamiento (como el oleoducto Revolution que explosionada en septiembre de 2018, siete días después de su primera entrada en servicio) y tuberías para transportar tuberías específicas NGLs a los compradores, como el Proyecto de oleoducto Mariner East (plagado de problemas de construcción) y El oleoducto Falcon propuesto por Shell, que abastecerá su planta de craqueo de etano de 6 mil millones de dólares en el condado de Potter, Pensilvania. NGL Los oleoductos también pueden transportar etileno, propileno y cloro. El Consejo Estadounidense de Química estima que aproximadamente 500 millas de nuevo NGL Se requerirán oleoductos que atraviesen Pensilvania hasta Kentucky para dar soporte a un nuevo corredor petroquímico en el Cinturón del Óxido.
Estación de compresores: En las estaciones compresoras de oleoductos, el condensado y las aguas residuales puede recoger Al comprimirse el gas para impulsarlo a largas distancias, las altas presiones pueden provocar la separación de líquidos. Es posible que vea tanques de condensado en estas estaciones compresoras.
NGL Terminal de exportación: Cuando el etano y el propano crudos se exportan para su procesamiento en el extranjero, se requieren terminales de envío especializadas para cargar el gas licuado. NGLpara el transporte marítimo. La terminal Marcus Hook en el condado de Chester, Pensilvania, a las afueras de Filadelfia, conecta con el oleoducto Mariner East 1, y Energy Transfer está trabajando actualmente en la conexión de dos sistemas de oleoductos de mayor diámetro, el Mariner East 2 y el Mariner East 2X, también a la terminal de exportación.
Barcaza: Las plantas de craqueo, que son enormes complejos petroquímicos, a menudo se construyen a orillas de los ríos, no solo porque los productos terminados, como las diminutas bolitas de plástico, pueden transportarse en barcaza, sino también porque las propias plantas suelen requerir equipos demasiado grandes para transportarlos por carretera o ferrocarril. Por ejemplo, el desetanizador y el C2 Las dos divisiones de la planta de craqueo de etano de Shell en Potter Township eran enormes, con una altura de 200 y 187 pies respectivamente y un peso de cientos de toneladas cada una. llegado En la planta de craqueo, el material se transportaba en barcaza por el río Ohio, ya que habría sido prácticamente imposible llevarlo hasta allí por carretera. Por este motivo, cuando las empresas buscan ubicaciones para construir plantas de craqueo, a menudo deben buscar terrenos ribereños.
La gasolinera
NGL Sitio de almacenamiento: Uno de los mayores problemas logísticos a los que se enfrenta la industria del gas natural es que su producto suele ser, como su nombre indica, un gas. Los gases son difíciles de almacenar y la oferta debe ajustarse a la demanda para evitar que los precios se vuelvan volátiles. Con los líquidos de gas natural, el almacenamiento puede ser más sencillo, pero para dar cabida a los volúmenes de NGLDado que el petróleo proviene de la formación Marcellus Shale, la industria aún debe encontrar enormes formaciones subterráneas de sal donde las empresas puedan almacenarlo. NGLs bajo tierra en condiciones que los mantengan líquidos. Una vez que estos NGL Una vez construidos los depósitos de almacenamiento, pueden servir como "estaciones de servicio" para las plantas de craqueo de etano, las gigantescas instalaciones que constituyen el corazón de la industria petroquímica. NGL Un sitio de almacenamiento puede soportar múltiples descifradores. Un ejemplo de ello es Mountaineer. NGL Se planea construir un sitio de almacenamiento en el condado de Monroe, Ohio. DeSmog tiene se informó anteriormente sobre cómo los reguladores estatales de Ohio, que nunca se habían enfrentado a la concesión de permisos para un sitio como Mountaineer, se vieron sorprendidos por lo que los funcionarios de Mountaineer denominaron “un entorno relativamente indefinido” para la regulación.
Mountaineer, cuyo coste se estima en 500 millones de dólares, no es el único NGL Se prevé que pronto se diseñe un centro de almacenamiento en la región. En junio, un banquero de inversión y experto en mercados de capitales, que solicitó el anonimato, declaró a Kallanish Energy, una publicación especializada, que esperaba una inversión de 10 millones de dólares. universidad de nuevo NGL Se dispondría de capacidad de almacenamiento. Una inversión de 10 millones de dólares se traduciría en instalaciones de almacenamiento con capacidad para almacenar entre 75 y 100 millones de barriles de etano, etileno, propano y propileno. según los estándares El Consejo Estadounidense de Química.
Transformación de materias primas
Galleta de etileno/Galleta de etano: Las plantas de craqueo son enormes complejos petroquímicos que desempeñan un papel fundamental en la producción de plásticos y se las considera el corazón de la industria petroquímica. Dentro de las plantas de craqueo de etileno (que se utilizan para producir etileno), las moléculas de hidrocarburos como el etano o la nafta se calientan a temperaturas que pueden alcanzar los 1,580 grados Fahrenheit, tan altas como lava volcánica fluyendo — o superiores. A esas temperaturas, los enlaces moleculares se rompen y se forman etileno, propileno y otros subproductos. Estos son alimentado rápidamente en sistemas de enfriamiento para detener el proceso de craqueo y evitar la formación de otras sustancias indeseadas. Diversos contaminantes, como el alquitrán y el coque, deben eliminarse, y el propileno, el etileno y otros componentes petroquímicos se separan.
Desde allíEl etileno se puede purificar para eliminar el azufre, el amoníaco y otras impurezas, y luego se expone a un catalizador, lo que provoca una reacción química que crea polietileno. Este polietileno se puede moldear en pequeños gránulos de plástico llamados nurdles (la materia prima para la producción de muchos productos plásticos) y transportar a los compradores en camión, ferrocarril o barcaza.
Con frecuencia, el procesamiento, el fraccionamiento y la catálisis se realizan in situ en las plantas de craqueo de etano. Por ejemplo, la planta de craqueo de etano de Shell, actualmente en construcción en Pensilvania, es diseñado Recibir gas natural crudo y transformarlo en polietileno, todo ello in situ.
Históricamente, muchas plantas de craqueo utilizaban nafta, derivada del petróleo crudo, en lugar de etano. Sin embargo, con el auge de la industria de la perforación de esquisto, el excedente de etano ha aumentado, lo que ha provocado que los precios alcancen mínimos históricos. Las plantas de craqueo que utilizan etano como materia prima para la producción de etileno se denominan plantas de craqueo de etano o de etileno.
"Se espera que nueve nuevos descifradores entren en funcionamiento en el futuro. Estados Unidos Para 2020, esto representaría 10.7 millones de toneladas anuales de nueva capacidad de producción de etileno”, según la publicación especializada Petrochemical Update. escribí en octubre de 2018.
Crédito: Royal Dutch Shell Ethane Cracker, agosto de 2018, por T. Lynskey, Sr. vía YouTube
Deshidrogenación de propano (PDH) Planta: De manera similar, el propano puede transformarse en propileno mediante un proceso denominado deshidrogenación. Consejo Estadounidense de Química predice que la región de los Apalaches puede albergar dos nuevos PDH ambas plantas tienen capacidad para convertir propileno en 490,000 toneladas métricas de resina de polipropileno al día.
Planta de fabricación aguas abajo: Una vez que se obtienen los componentes básicos de la industria petroquímica, como el etileno y el propileno, la gama de materiales sintéticos que se pueden producir a partir de ellos es enorme. Pinturas, vinilo, espumas, tensioactivos (o productos similares al jabón), pesticidas y gran parte del repertorio completo de la industria química moderna se pueden obtener a partir de los subproductos de la industria del petróleo y el gas.
Sigue la serie de investigación DeSmog: Fracturación hidráulica para la extracción de plásticos
Imagen principal: Planta petroquímica en Arabia Saudita. Créditos: Secl, CC BY 3.0
