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

Feb 16, 2024

Salvar na lista de leitura Publicado por Jessica Casey, editora adjunta LNG Industry, 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 nos terminais de GNL. Jean-Paul Boyer, Massimiliano Franco, Nagendra Maddula e Eugenio Sudati, Emerson, explicam os principais parâmetros de design para a escolha dos 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 ao seu limite. No entanto, apesar destas 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 do 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 pilar do mercado de energia de baixo carbono. O gás natural é purificado, sub-resfriado e liquefeito a aproximadamente -160°C e depois enviado para todo o 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 através de gasodutos ou fornecido aos utilizadores locais (Figura 1).

O processo representado na Figura 1 mostra um sistema de gás de ebulição de GNL (BOG) de circuito fechado onde compressores de BOG são usados ​​para reliquefazer vapores de gás movidos de um navio para tanques de armazenamento de GNL. Os tanques devem ser mantidos continuamente sob pressão muito baixa, para que os compressores BOG retirem continuamente os vapores do topo do tanque. Os recondensadores de GNL removem o calor e convertem os vapores novamente em líquido, evitando queima e desperdício desnecessários. Em última análise, o GNL é vaporizado e depois bombeado para um gasoduto para transporte terrestre ou fornecido diretamente aos utilizadores locais.

Figura 1. A descarga, armazenamento e regaseificação de GNL envolve uma variedade de aplicações de válvulas muito difíceis e desafiadoras, cada uma crítica para uma operação eficiente.

As válvulas liga/desliga desempenham um papel crítico em toda a instalação de GNL. Válvulas manuais são utilizadas para isolar diversos equipamentos e devem fornecer vazamento zero, apesar de operarem sob pressões muito altas e condições criogênicas. 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 são tipicamente criogênicas. As válvulas criogênicas geralmente possuem tampas estendidas para separar a válvula do atuador, e muitas vezes empregam estilos de quarto de volta e designs de gaxetas ambientais especiais para reduzir as emissões. As válvulas não devem reter líquidos, portanto, válvulas de esfera C ou de deslocamento triplo de alto desempenho são comumente usadas porque fornecem vazamento zero, mesmo quando pressurizadas de qualquer lado. Isso geralmente é conseguido usando sede de torque metal com metal, juntamente com materiais de construção especiais 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 exigido. Essas soluções com classificação de nível de integridade de segurança (SIL) empregam componentes integrados dedicados e designs de posicionadores de alto desempenho capazes de controlar a velocidade no final do curso, normalmente chamado de reassentamento.