Door naar hoofdinhoud
Zoeken

Controlled Freeze Zone™ (CFZ) technologie

Wetenschappers van ExxonMobil hebben de Controlled Freeze Zone™-technologie uitgevonden en gepatenteerd. Het is een baanbrekend proces dat de onzuiverheden in aardgas efficiënter verwijdert.

De CFZ-technologie kan ook de afvang en sekwestratie van koolstof goedkoper en efficiënter maken voor minder broeikasgasuitstoot. De technologie is volledig ontwikkeld en komt in aanmerking voor commerciële toepassing.

Deze bedrijfseigen CFZ-technologie richt zich op het aanzienlijke deel van de huidige gasbronnen in de wereld dat grote hoeveelheden koolstofdioxide (CO2) bevat. Met de CFZ-technologie kan ook aardgas met allerhande onzuiverheden worden verwerkt. Verwacht wordt dat aardgas tot in 2040 meer zal groeien dan welke andere energiebron dan ook, grotendeels door de groei van elektriciteitsopwekking en omdat het nadelige koolstofeffect ervan aanzienlijk minder is dan bij steenkool. De toepassing van de CFZ-technologie op wereldschaal kan daarom de groep van betaalbare schone aardgasbronnen uitbreiden.

De CFZ-technologie verwijdert op een efficiënte manier onzuiverheden uit aardgas, is minder duur dan bestaande technologieën en vereist minder processtappen en apparatuur. Hierdoor is de technologie aantrekkelijker, vooral voor offshore- en afgelegen toepassingen.

De CFZ-technologie werkt door CO2 en waterstofsulfide (H2S) uit aardgas te verwijderen in een speciaal ontworpen sectie van een distilleerkolom, waar CO2 wordt bevroren op een gecontroleerde manier.

Vervolgens wordt CO2 gesmolten en verder gedistilleerd om het waardevolle methaan te winnen. Dit CO2 kan dan ondergronds worden geïnjecteerd voor sekwestratie of voor gebruik bij verbeterde oliewinning. Het resterende aardgas bevat nu het gewenste zuiverheidsniveau.

Met de traditionele methoden wordt CO2 afgevoerd als een lagedrukdamp en is er opnieuw compressie nodig om deze te kunnen injecteren in de ondergrond voor opslag. De CFZ-technologie daarentegen voert de CO2 af als een hogedrukvloeistof, wat een sterk commercieel voordeel biedt. De CFZ-technologie kan dus de kosten van afvang en sekwestratie van koolstof verlagen.

De voordelen van CFZ-technologie

De CFZ-technologie biedt de volgende voordelen in vergelijking met conventionele gasreinigingsprocessen voor de verwijdering van CO2 en H2S in aardgas:

Verwerking in één stap

  • Voldoet aan de vereisten voor kwaliteit van aardgaspijpleidingen zonder extra polijsten
  • Vereist geen terugwinning van oplosmiddelen, aanvullende terugwinning of ontwateringsinstallaties downstream

Geen limiet voor CO2- of H2S-gehalte

  •  Heeft geen moeite met gassen met een hoge zuurgraad
  • Kan gemakkelijk een toename in de toevoerconcentratie van zuur-gascomponenten aan tijdens de levensduur van de installatie
  • Het kostenvoordeel ten opzichte van concurrerende technologieën stijgt naarmate het zuurgas-gehalte toeneemt

Hogedrukbewerking

  • Voert zuur gas af als een droge, niet-corrosieve hogedrukvloeistof die ondergronds kan worden geïnjecteerd voor gebruik bij verbeterde oliewinning of in geologische formaties voor permanente opslag voor sekwestratie
  • Vervangt compressie met pomptechnologie, met minder vereisten voor energie en apparatuur voor injectie van zuur gas of verbeterde oliewinning tot gevolg 

Alternatief voor zwavelterugwinningsinstallaties

  • Voert met de CO2 ook H2S en andere zwavelstoffen af voor verwijdering
  • Biedt een aantrekkelijk alternatief voor het bouwen van dure zwavelzuurinstallaties met hoge bedrijfskosten

Algemene kostenbesparingen

  • Vereenvoudigt het proces en verlaagt de hoeveelheid apparatuur, waardoor de CFZ-technologie een goedkoop alternatief is
  • Vermindert het gasverbruik waardoor de omzet uit gas hoger wordt - Laat efficiënte integratie van gasreiniging, zuur-gasinjectie en/of elektriciteitsopwekking toe

De wereldwijde commercialisering van CFZ-technologie

De Clear Lake Pilot Plant, dichtbij Houston (Texas) liet in 1986 voor het eerst het concept van CFZ-technologie zien. De proeffabriek verwerkte aardgas met hoge CO2-niveaus (tot 65 procent) en met snelheden van 16.990 standaard kubieke meter per dag. De succesvolle splitsing leverde een topgasstroom met maar 300 ppm aan CO2 en een vloeibare CO2-stroom met maar 0,5 procent methaan.

Na een economische malaise in de industrie en wegens het hoge aanbod aan gas met lage zuurgraad en goedkopere aardgasbronnen werden de ontwikkelingsactiviteiten opgeschort tot rond 2005.

In 2008 kwam ExxonMobil dichter bij het commercialiseren van de CFZ-technologie door de constructie van een Commercial Demonstration Plant (CDP) in de Shute Creek Treatment Facility in LaBarge (Wyoming) — een vestiging met een verwerkingscapaciteit tot 400.000 kubieke meter per dag. Na voltooiing van de bouw en ingebruikname voerde ExxonMobil een formeel testprogramma uit van maart 2012 tot en met november 2013.

De CDP verwerkte met succes een breed scala aan toegevoerd zuur gas (met 8 tot 71 procent CO2 en wel 36 procent H2S). Met gemak werd voldaan aan de specificaties van aardgaspijpleidingen (< 2 procent CO2 en < 4 ppm H2S) dankzij doeltreffende en efficiënte splitsing van CFZ. In sommige omstandigheden voldeed het methaanproduct aan de LNG-toevoerkwaliteit van < 50 ppm CO2. Het project toonde ook een ander belangrijk voordeel van de CFZ-technologie aan door integratie met de zuur-gasinjectie-installatie van Shute Creek — het vermogen om CO2 en H2S te splitsen van aardgas in een hogedruk-, droge, niet-corrosieve stroom, ideaal voor gebruik in verbeterde oliewinning of specifieke opslag. Concurrerende technologieën moeten dure hercompressie ondergaan, beginnend met een natte, corrosieve damp, om te komen tot vergelijkbare resultaten.

De resultaten van de CDP-tests hebben duidelijk aangetoond dat de technologie een aanzienlijk voordeel heeft voor CO2-toevoerconcentraties boven 20 procent. Er kon een gestandaardiseerde installatie worden ontworpen, gericht op de waardevolle hoeveelheid methaanproduct. Het afhandelen van allerhande CO2-inhoud, van 20 tot 75 procent, kon een stuk flexibeler worden gemaakt, gewoon door de toevoer te koelen om zo het teveel aan CO2 te condenseren. Dit geeft aanzienlijke voordelen bij de inzet van de CFZ-technologie in EOR-toepassingen waarbij de CO2-concentratie in het geassocieerde gas na verloop van tijd stijgt, wanneer velden met een hogere inhoud aan zuur gas worden gemengd, of wanneer de geproduceerde inhoud aan zuur gas van een reservoir na verloop van tijd toeneemt. Gestandaardiseerde installaties maken bovendien gefaseerde ontwikkeling van grote hulpbronnen mogelijk.

De CFZ-technologie is klaar voor commercieel gebruik.

Sluiten