La chiave per la scelta della valvola per applicazioni GNL impegnative

Salva nell'elenco di lettura Pubblicato da Jessica Casey, Vicedirettore LNG Industry, martedì 22 novembre 2022 14:00

La scelta corretta della valvola di controllo e della valvola di sicurezza è fondamentale per operazioni redditizie dei terminali GNL. Jean-Paul Boyer, Massimiliano Franco, Nagendra Maddula ed Eugenio Sudati, Emerson, spiegano i parametri chiave di progettazione per la scelta dei componenti migliori.

Gli impianti di GNL presentano grossi problemi per le valvole. La combinazione di temperature criogeniche, flusso bifase, pressioni molto elevate e oscillazioni cicliche di pressione e temperatura spingono questi componenti ai loro limiti. Tuttavia, nonostante queste condizioni, le valvole devono funzionare in modo affidabile, altrimenti l’intera operazione ne risentirà.

Questo articolo esamina alcune delle applicazioni di valvole più comuni negli impianti di stoccaggio e rigassificazione di GNL e discute le caratteristiche di progettazione critiche nella scelta delle valvole per questo servizio.

Il GNL è un’alternativa più pulita rispetto alla maggior parte degli altri combustibili fossili ed è diventato un pilastro del mercato energetico a basse emissioni di carbonio. Il gas naturale viene purificato, sottoraffreddato e liquefatto a circa -160°C, quindi spedito in tutto il mondo in località vicine al punto di utilizzo. Lì, il GNL viene pompato in serbatoi di stoccaggio e poi vaporizzato in gas secondo necessità per essere trasferito ad altri siti tramite gasdotti o fornito agli utenti locali (Figura 1).

Il processo illustrato nella Figura 1 mostra un sistema di ebollizione del gas GNL (BOG) a circuito chiuso in cui i compressori BOG vengono utilizzati per riliquefare i vapori di gas spostati da una nave ai serbatoi di stoccaggio del GNL. I serbatoi devono essere mantenuti continuamente a una pressione molto bassa, quindi i compressori BOG aspirano continuamente i vapori dalla parte superiore del serbatoio. I ricondensatori GNL rimuovono il calore e riconvertono i vapori in liquidi, evitando inutili bruciature e sprechi. Alla fine, il GNL viene vaporizzato e quindi pompato in una conduttura per il trasporto via terra o alimentato direttamente agli utenti locali.

Figura 1. Lo scarico, lo stoccaggio e la rigassificazione del GNL comporta una varietà di applicazioni delle valvole molto difficili e impegnative, ciascuna fondamentale per un funzionamento efficiente.

Le valvole on/off svolgono un ruolo fondamentale nell’intero impianto GNL. Le valvole manuali vengono utilizzate per isolare vari pezzi di apparecchiature e devono garantire perdite pari a zero, nonostante il funzionamento a pressioni molto elevate e condizioni criogeniche. Le valvole automatizzate forniscono la deviazione del liquido e dei vapori del GNL e sono spesso necessarie per applicazioni di arresto di sicurezza.

Qualsiasi valvola scelta per questa applicazione deve prima essere progettata per gestire le condizioni di processo, che sono tipicamente criogeniche. Le valvole criogeniche solitamente sono dotate di coperchi estesi per separare la valvola dall'attuatore e spesso utilizzano stili a quarto di giro e speciali design delle guarnizioni ambientali per ridurre le emissioni. Le valvole non devono intrappolare liquidi, quindi vengono comunemente utilizzate valvole a sfera a C o a triplo offset ad alte prestazioni perché forniscono zero perdite, anche se pressurizzate da entrambi i lati. Ciò viene solitamente ottenuto utilizzando una sede di torsione metallo su metallo, insieme a materiali di costruzione speciali adatti all'ampio intervallo di temperature che la valvola può incontrare. I modelli con corpo con ingresso dall'alto consentono la manutenzione delle valvole automatizzate mentre sono ancora installate, riducendo drasticamente il tempo necessario per la riparazione delle valvole.

Le valvole di arresto di emergenza di sicurezza possono essere specificate con un tempo di corsa molto rapido necessario per ottenere le prestazioni richieste. Queste soluzioni con livello di integrità di sicurezza (SIL) impiegano componenti di bordo dedicati e design di posizionatori ad alte prestazioni in grado di controllare la velocità alla fine della corsa, generalmente definita riposizionamento.