Traitement thermique de l’eau de production à basse température

Promoteur principal : Saltworks Technologies Inc.
Lieu : Vancouver (Colombie-Britannique)
Contribution de l’Initiative : 3 M $
Total du projet : 5,78 M $

Contexte du projet

Figure 1.

Un échantillon de purge d’évaporateur foncée, presque noire avant traitement à 0,1 m3/jour du SaltMaker (à droite) et un échantillon de l’eau douce et claire à matières dissoutes totales de <200 mg/L après traitement par le SaltMaker (à gauche)

Le drainage par gravité au moyen de vapeur (DGMV) utilise de la vapeur injectée pour réduire la viscosité du bitume et accroître la production pétrolière. Le DGMV génère de l’eau produite à côté de la production de pétrole, eau qui devra être le plus possible recyclée avant la « purge ». Les purges d’eau dissolvent les matières solides et les matières organiques du bilan hydrique du DGMV de sorte qu’elles ne s’accumulent pas. « L’eau de purge » qui en résulte est composée d’eau, de sel, de silice et d’argile. La plupart des exploitants du DGMV rejettent leurs eaux de purge dans des puits profonds et prélèvent de l’eau dans les aquifères afin de compenser la perte. Les exploitants doivent de plus en plus transporter par camion l’eau de purge dans des puits, ce qui augmente les coûts d’exploitation. La gestion de la purge est le deuxième coût de production le plus élevé, après l’utilisation du gaz naturel pour la production de vapeur.

Les entreprises investissent actuellement dans de nouvelles façons d’améliorer le traitement de l’eau de purge. Saltworks est une de ces entreprises; elle s’est vue octroyer 3 M$ par l’Initiative écoÉNERGIE sur l’innovation pour son projet « Traitement thermique de l’eau de production à basse température ». Ce projet mettrait au point et à l’essai une technologie à faible consommation d’énergie pour traiter les eaux fortement altérées de l’industrie canadienne des sables bitumineux. La technologie SaltMaker est un cristallisoir à basse température qui a été conçu pour l’entartrage important avec autonettoyage automatisé. Le SaltMaker fonctionne selon le principe humidification‐déshumidification à effets multiples et produit de l’eau douce et des sels sous forme solide à partir des eaux résiduelles des sables bitumineux.

Résultats

Figure 2.

Un échantillon de solides issues du traitement de la purge d’évaporateur dans le SaltMaker

Un prototype de SaltMaker à effets multiples d’une capacité de 0,1 m3/jour a été créé aux installations de Saltworks, dans lequel les premiers deux effets concentrent la source d’eau et le dernier effet produirait des matières solides et rejetterait la chaleur. Ce prototype a été d’abord testé en utilisant 3 500 l d’eau de mer. Le prototype a fonctionné pendant 800 heures et a produit de l’eau douce et des sels sous forme solide. L’unité d’une capacité de 0,1 m3/jour a été testée par la suite avec 3 200 l d’eau de purge du générateur de vapeur à passage unique (OTSG). L’unité a fonctionné pendant 1 800 heures et a produit de l’eau douce et des matières solides dissoutes totales (MTD) <200 mg/l. Après l’exécution du test, aucun signe visible d’entartrage ou d’obstruction des diverses composantes n’a été observé. L’unité a néanmoins été nettoyée à fond. En dernier lieu, le prototype SaltMaker d’une capacité de 0,1 m3/jour a été testé avec 450 l de l’eau de purge de l’évaporateur. L’unité a produit de manière fiable de l’eau douce et des matières solides.

La prochaine étape du projet consistait à augmenter la capacité du prototype pour en faire une usine de pré-démonstration SaltMaker de DGMV d’une capacité de 10 m3/jour aux installations de Saltworks. L’usine a d’abord été mise en service en utilisant de l’eau de mer. Elle a traité alors 28 000 l d’eau de purge de l’évaporateur du DGMV. Les résultats du test ont révélé que l’usine de pré-démonstration SaltMaker fonctionnait de manière fiable 24 heures sur 24, 7 jours sur 7 à une chaleur de 80 °C) et produisait de manière régulière de l’eau douce propre à être réutilisée dans les installations du DGMV, ainsi que de petites quantités de matières solides pouvant être déversées dans les décharges de classe II.

Figure 3.

Réalisation du SaltMaker à 10 m3/jour servant au traitement de l’eau de purge ainsi qu’à la production d’eau douce réutilisable et de solides de faible volume pour élimination dans des sites d’enfouissement de classe II

Les commentaires de l’exploitant du DGMV sont à l’origine des travaux supplémentaires exécutés au cours de la troisième étape. Un prototype d’extracteur de sel a été mis au point et testé avec 8 000 l de purge de l’évaporateur. Les leçons apprises durant l’exécution du test sur l’extracteur de sel et les anciens prototypes SaltMaker ont été intégrées à la conception d’une usine pilote SaltMaker entièrement intégrée d’une capacité de 0,3 m3/jour aux installations de Saltworks. L’usine a été mise en service avec de l’eau de mer et testée avec une purge d’évaporateur totale de 20 000 l.

L’étape finale de la précommercialisation du SaltMaker comprenait l’installation, la mise en service et l’exploitation d’une usine pilote à une installation de DGMV en Alberta. Une usine pilote SaltMaker mobile a été élaborée et transportée à l’installation du DGMV en novembre 2014. L’usine a été mise en service le 15 janvier 2015. Au cours des 60 jours suivants (jusqu’au 15 mars 2015), elle a traité 6 633 l de purge de l’évaporateur en conditions hivernales et a produit de l’eau douce pouvant être réutilisée et des matières solides pouvant être déversées dans des décharges de déchets non dangereux de classe II.

Avantages pour le Canada

L’utilisation de la chaleur résiduelle pour recycler les eaux usées et diminuer la quantité de déchets permet de réduire l’empreinte du carbone sur les sites du DGMV au Canada. La réduction des coûts de l’énergie et du transport associée à l’élimination des déchets profite à l’ensemble de l’industrie.

Prochaines étapes

La planification et la mise en place d’un SaltMaker de pré-démonstration d’une capacité de 100 m3/jour aux installations de Saltworks s’inscrivaient dans le cadre d’un ajout au projet. Toutes les parties concernées ont l’intention de poursuivre la mise en œuvre du SaltMaker d’une capacité de 100 m3/jour.

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