A chave para a seleção de válvulas para aplicações desafiadoras de GNL

Salvar na lista de leitura Publicado por Jessica Casey, editora adjunta da indústria de LNG, terça-feira, 22 de novembro de 2022 14:00

A seleção adequada da válvula de controle e da válvula de alívio é crítica para operações lucrativas do terminal de GNL. Jean-Paul Boyer, Massimiliano Franco, Nagendra Maddula e Eugenio Sudati, Emerson, explicam os principais parâmetros de design para escolher os melhores componentes.

As instalações de GNL apresentam problemas graves para as válvulas. A combinação de temperaturas criogênicas, fluxo bifásico, pressões muito altas e variações cíclicas de pressão e temperatura levam esses componentes a seus limites. No entanto, apesar dessas condições, as válvulas devem funcionar de forma confiável ou toda a operação será prejudicada.

Este artigo examina algumas das aplicações de válvulas mais comuns em instalações de armazenamento e regaseificação de GNL e discute os recursos críticos de projeto ao selecionar válvulas para este serviço.

O GNL é uma alternativa mais limpa em comparação com a maioria dos outros combustíveis fósseis e tornou-se um dos pilares do mercado de energia de baixo carbono. O gás natural é purificado, sub-resfriado e liquefeito a aproximadamente -160°C, depois enviado ao redor do mundo para locais próximos ao seu ponto de uso. Lá, o GNL é bombeado para tanques de armazenamento e depois vaporizado em gás conforme necessário para ser transferido para outros locais via gasoduto ou fornecido aos usuários locais (Figura 1).

O processo representado na Figura 1 mostra um sistema de gás de evaporação (BOG) de GNL em circuito fechado, onde os compressores BOG são usados ​​para reliquefazer vapores de gás movidos de um navio para tanques de armazenamento de GNL. Os tanques devem ser continuamente mantidos sob pressão muito baixa, de modo que os compressores BOG puxem continuamente os vapores do topo do tanque. Os recondensadores de GNL removem o calor e convertem os vapores de volta em líquido, evitando queimas e desperdícios desnecessários. Em última análise, o GNL é vaporizado e, em seguida, bombeado para um oleoduto para transporte terrestre ou diretamente alimentado aos usuários locais.

Figura 1. O descarregamento, armazenamento e regaseificação de GNL envolve uma variedade de aplicações de válvula muito difíceis e desafiadoras, cada uma crítica para uma operação eficiente.

As válvulas de ligar/desligar desempenham um papel crítico em toda a instalação de GNL. As válvulas manuais são usadas para isolar vários equipamentos e devem fornecer vazamento zero, apesar de operar sob pressões muito altas e condições criogênicas. As válvulas automatizadas fornecem desvio de líquidos e vapores de GNL e são frequentemente necessárias para aplicações de desligamento de segurança.

Qualquer válvula escolhida para esta aplicação deve primeiro ser projetada para lidar com as condições do processo, que normalmente são criogênicas. As válvulas criogênicas geralmente têm capotas estendidas para separar a válvula do atuador e geralmente empregam estilos de um quarto de volta e designs especiais de embalagem ambiental para reduzir as emissões. As válvulas não devem reter líquidos, por isso as válvulas C-ball ou de deslocamento triplo de alto desempenho são comumente usadas porque fornecem vazamento zero, mesmo quando pressurizadas de ambos os lados. Isso geralmente é feito usando assento de torque de metal com metal, juntamente com materiais especiais de construção adequados para a ampla faixa de temperaturas que a válvula pode encontrar. Os estilos de corpo de entrada superior permitem que as válvulas automatizadas sejam mantidas enquanto ainda estão instaladas, reduzindo drasticamente o tempo necessário para o reparo da válvula.

As válvulas de desligamento de emergência de segurança podem ser especificadas com um tempo de curso muito rápido necessário para atingir o desempenho necessário. Essas soluções com classificação de nível de integridade de segurança (SIL) empregam componentes on-board dedicados e projetos de posicionadores de alto desempenho capazes de controlar a velocidade no final do curso, normalmente referido como reassentamento.