La liquéfaction se tourne aussi vers de petites unités. Journées annuelles des hydrocarbures GEP/AFTP Paris, 8 Octobre 2014 B Brèthes D Blanchard

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1 La liquéfaction se tourne aussi vers de petites unités Journées annuelles des hydrocarbures GEP/AFTP Paris, 8 Octobre 2014 B Brèthes D Blanchard

2 Cryostar et la chaîne du gaz naturel Cryostar, filiale du groupe Linde, a un CA de 300 m et emploie plus de 500 personnes. Présence sur toute la chaîne du gaz naturel: Pompes de distribution de GNL Pompes d injection de GNL-carburant Systèmes de pompage pour stations de carburant GNL Turbines de détente pour les procédés gaziers (amont-aval) Compresseurs et systèmes de récupération du gaz d évaporation sur méthaniers et terminaux Machines et systèmes pour la «mini liquéfaction» 2

3 Définition de la «mini liquéfaction»: Une question de capacité Quelques ordres de grandeur et essais de définitions: Capacité en tonnes par jour "Micro LNG" "Mini LNG" "Small-scale LNG" "Mid-scale LNG" "Large-scale LNG" (1-5 mmtpa) Chaque segment a donné lieu à des réalisations concrètes. Chaque segment demande une réponse adaptée à la demande. 3

4 Mini liquéfaction: Une demande variée Utilisation du GNL comme carburant de véhicules: Camions pour le transport routier Camions miniers Bateaux Trains Développement du GNL porté: En remplacement du GPL ou du fuel pour les industriels En remplacement du diesel pour les équipements de forage En remplacement du diesel pour la production d électricité Etc Une demande mondialisée (USA, Chine, Scandinavie, Russie, ). 4

5 Mini liquéfaction: Des sources de gaz diverses Le gaz naturel pour la mini-liquéfaction: Réserves délaissées Gaz de torche Gaz de houille Gaz de schiste Gazoducs... Le biométhane: Sites d enfouissement Digesteurs anaérobiques Gazoduc Gaz de Gaz de Biogaz schiste torche Enfouissement Digesteurs C1 vol% (Min 75) C2 vol% Max C3+ vol% Max CO2 vol% N2 vol% H2 vol% O2 vol% H2S (mercaptant) 4 (5) ppm ppm ppm NH ppm 100 ppm Cl ppm ppm Siloxane 70 ppb ppb 0 H2O 150 ppm vol% 1-10 vol% 5

6 Mini liquéfaction: Une offre technologique multiple Les cycles à réfrigérants hydrocarbures: Les cycles à boucle azote: Cycle auto-réfrigéré Mélange de réfrigérants Simple étage de détente Double étage de détente 6

7 Mini liquéfaction: Une offre technologique multiple Nécessité d une purification avancée: H 2 O<0.1ppmv ; H 2 S<2ppmv ; CO 2 <50ppmv Les procédés de purification avant liquéfaction: ABSORPTION (différence de solubilité CO 2,H 2 S par rapport au CH 4 ) - Lavage à l eau - Solvants organiques (amines ) ADSORPTION (réaction de surface a l interface solide-fluide) - Pressure Swing Adsorption (PSA) Charbon actif, zéolites, tamis moléculaires pour CO 2 et H 2 S Gel de silice, aluminium et oxyde magnésium pour l eau SEPARATION PAR MEMBRANE SEPARATION CRYOGENIQUE (unité pilote) 7

8 Mini liquéfaction: Le cycle à boucle azote et simple détente Natural gas from treatment R133 R TV-021 CCHTX by-pass valve G10 R134 R PT 130 R AC-140 Intercooler stage AC-240 Intercooler stage AC-340 Aftercooler stage E-010 CCHTX R E-010 Natural gas desuperheater Avantages: RSP 450 PIC PV-130A LP inventory control valve 960-VES-030 N2 inventory drum 450-PV-130B HP inventory control valve Nitrogen make up R80 R92 R FV-010B N2 expander by-pass valve R93 R110 G E-020 Natural gas condenser R10 R20 R30 R40 R50 R FV-010A N2 expander nozzles R94 R100 L10 Facilité d opération M Sécurité 450-K-130 N2 compressor stage K-230 N2 compressor stage K-330 N2 compressor stage 3 N2 compander 450-M-600 Motor for N2 compander 450-T-090 N2 expander 400-PV-010 Product valve Flexibilité d opération 400 TT 030 Coûts d investissement et d exploitation maîtrisés L20 Composants critiques sous le contrôle d une même entité TO LNG STORAGE 8

9 La Mini liquéfaction: Standardisation versus optimisation Une approche «produits» à travers une gamme de liquéfacteurs StarLiteLNG TM modulaires: Produit XS S M L Capacité type 28 TPD 50 TPD 88 TPD 125 TPD Unité XS (échangeurs sur châssis) Compander L 9

10 Mini liquéfaction: Exemple de plan d affaire simplifié pour du biogaz (hypothèses) Capacité: 80 tonnes par jour Disponibilité: 92% Coûts: Investissement total: k Matière première (Déchets): Gratuite. Consommation électrique: 1.1 kwh/kg Coût de l électricité: 10 cts/kwh Consommation d azote: 40 Nm 3 /h Coût de l azote: 7.5 cts/l Personnel: 4 x 1 ETP Coûts de maintenance: 2% du CAPEX Données financières: Durée d amortissement: 20 ans Durée de vie de l investissement: 20 ans Impôt sur les sociétés: 40% Taux d inflation sur dépenses et revenus: 2% Revenus: Prix de vente du liquide : 400 /t (7.8 /MMBTU) Besoin en fond de roulement: Stockage d azote: 5 jours de conso. Stockage de GNL: 5 jours de production 10

11 Mini liquéfaction: Exemple de plan d affaire simplifié pour du biogaz (résultats) Taux de rendement interne: 13% Quelques facteurs non considérés: Revenus potentiels liés à la collecte des déchets. Revenus potentiels liés à la commercialisation de matière sèche comme fertilisant. Revenus et coûts potentiels liés à la production de CO 2 liquide. Durée de vie au-delà de 20 ans. 11

12 Mini liquéfaction: Exemple de plan d affaire simplifié pour du gaz naturel (hypothèses) Capacité: 80 tonnes par jour Disponibilité: 92% Coûts: Investissement total: k Matière première: 150 /t (3 /MMBTU). Consommation électrique: 1.1 kwh/kg Coût de l électricité: 10 cts/kwh Consommation d azote: 40 Nm 3 /h Coût de l azote: 7.5 cts/l Personnel: 4 x 1 ETP Coûts de maintenance: 2% du CAPEX Données financières: Durée d amortissement: 20 ans Durée de vie de l investissement: 20 ans Impôt sur les sociétés: 40% Taux d inflation sur dépenses et revenus: 2% Revenus: Prix de vente du liquide : 400 /t (7.8 /MMBTU) Besoin en fond de roulement: Stockage d azote: 5 jours de conso. Stockage de GNL: 5 jours de production 12

13 Mini liquéfaction: Exemple de plan d affaire simplifié pour du gaz naturel (résultats) Taux de rendement interne: 7% Quelques facteurs non considérés: Coûts évités liés à la récupération de gaz. Durée de vie au-delà de 20 ans. 13

14 Conclusion: Les défis de la mini-liquéfaction Pour faire face au dilemme de l œuf et de la poule: La technologie doit être adaptée aux moyens d exploitation et à l échelle de production. La chaîne complète doit être conçue de façon cohérente de la source au consommateur. La concurrence avec le GNL distribué à partir de terminaux ou d usines de plus grande taille est à évaluer en fonction des coûts de distribution du GNL. La concurrence et les complémentarités avec d autres nouveaux carburants pour véhicules sont à considérer sur le long terme: voitures électriques, piles à hydrogène, mais aussi gaz comprimé. 14