La clé du choix des vannes pour les applications GNL difficiles

Apr 04, 2024

Enregistrer dans la liste de lecture Publié par Jessica Casey, rédactrice adjointe de LNG Industry, mardi 22 novembre 2022 14h00

Une sélection appropriée des vannes de régulation et des soupapes de décharge est essentielle pour une exploitation rentable du terminal GNL. Jean-Paul Boyer, Massimiliano Franco, Nagendra Maddula et Eugenio Sudati, Emerson, expliquent les paramètres de conception clés pour choisir les meilleurs composants.

Les installations de GNL présentent de sérieux problèmes pour les vannes. La combinaison de températures cryogéniques, d’écoulement diphasique, de très hautes pressions et de variations cycliques de pression et de température pousse ces composants dans leurs retranchements. Pourtant, malgré ces conditions, les vannes doivent fonctionner de manière fiable, sinon l’ensemble du fonctionnement en pâtit.

Cet article examine certaines des applications de vannes les plus courantes dans les installations de stockage et de regazéification de GNL, et aborde les caractéristiques de conception critiques lors de la sélection de vannes pour ce service.

Le GNL est une alternative plus propre que la plupart des autres combustibles fossiles et est devenu un pilier du marché de l’énergie à faible émission de carbone. Le gaz naturel est purifié, sous-refroidi et liquéfié à environ -160 °C, puis expédié dans le monde entier vers des emplacements proches de son point d'utilisation. Là, le GNL est pompé dans des réservoirs de stockage, puis vaporisé en gaz selon les besoins pour être transféré vers d'autres sites par pipeline ou fourni aux utilisateurs locaux (Figure 1).

Le processus représenté à la figure 1 montre un système de gaz d'évaporation de GNL (BOG) en boucle fermée dans lequel les compresseurs BOG sont utilisés pour reliquéfier les vapeurs de gaz déplacées d'un navire vers des réservoirs de stockage de GNL. Les réservoirs doivent être continuellement maintenus sous une très basse pression, de sorte que les compresseurs BOG aspirent continuellement les vapeurs du haut du réservoir. Les recondenseurs de GNL éliminent la chaleur et reconvertissent les vapeurs en liquide, évitant ainsi le torchage et le gaspillage inutiles. En fin de compte, le GNL est vaporisé, puis soit pompé dans un pipeline pour le transport terrestre, soit directement fourni aux utilisateurs locaux.

Figure 1. Le déchargement, le stockage et la regazéification du GNL impliquent une variété d'applications de vannes très difficiles et exigeantes, chacune étant essentielle à un fonctionnement efficace.

Les vannes tout ou rien jouent un rôle essentiel dans l’ensemble de l’installation de GNL. Les vannes manuelles sont utilisées pour isoler diverses pièces d'équipement et doivent fournir une fuite nulle, même si elles fonctionnent sous des pressions très élevées et dans des conditions cryogéniques. Les vannes automatisées permettent de détourner le liquide et les vapeurs de GNL et sont souvent nécessaires pour les applications d'arrêt de sécurité.

Toute vanne choisie pour cette application doit d'abord être conçue pour gérer les conditions du procédé, qui sont généralement cryogéniques. Les vannes cryogéniques ont généralement des chapeaux allongés pour séparer la vanne de l'actionneur, et elles utilisent souvent des modèles quart de tour et des conceptions de garnitures environnementales spéciales pour réduire les émissions. Les vannes ne doivent pas emprisonner les liquides, c'est pourquoi les vannes à bille en C ou à triple excentrage hautes performances sont couramment utilisées car elles ne fournissent aucune fuite, même lorsqu'elles sont sous pression d'un côté ou de l'autre. Ceci est généralement réalisé à l'aide de sièges dynamométriques métal sur métal, ainsi que de matériaux de construction spéciaux adaptés à la large plage de températures que la vanne peut rencontrer. Les types de corps à entrée par le haut permettent d'entretenir les vannes automatisées pendant qu'elles sont encore installées, réduisant considérablement le temps requis pour la réparation des vannes.

Les vannes d'arrêt d'urgence de sécurité peuvent être spécifiées avec un temps de course très rapide, nécessaire pour atteindre les performances requises. Ces solutions classées au niveau d'intégrité de sécurité (SIL) utilisent des composants embarqués dédiés et des conceptions de positionneurs hautes performances capables de contrôler la vitesse à la fin de la course, généralement appelée remise en place.