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GNL: oportunidades significativas para válvulas criogênicas
Matjaž Matošec
2018-06-28 15:44:58
Supressão da sede mundial de energia, mitigando as alterações climáticas e poluição atmosférica é um dos maiores desafios do século XXI. O gás natural, particularmente na forma liquefeita, está se tornando cada vez mais utilizado como uma ponte para uma economia de baixo carbono. Para apoiar esta tendência, é necessária uma infraestrutura adicional de GNL, o que proporciona oportunidades significativas para os fabricantes de válvulas criogênicas.
Artigo por Matjaž Matošec, Gerente de Pesquisa, Resolute Research
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As reservas globais de gás natural são abundantes, e com novas descobertas significativas de gás de xisto anunciadas nos últimos anos e mais descobertas que provavelmente serão feitas no futuro, o gás natural fornece uma fonte confiável de energia por mais tempo do que se pode confiar. Embora não seja livre de carbono, a combustão de gás natural emite cerca de 30% menos CO2 que o petróleo e quase 50% menos que o carvão, com reduções ainda maiores nas emissões de óxido de nitrogênio e quase nenhuma emissão de dióxido de enxofre (SO2). Uma fonte de energia extremamente versátil, o gás natural potencializa os processos industriais, gera eletricidade, aquece edifícios, água e fogões, e - cada vez mais - é usado como combustível de transporte, principalmente para caminhões e embarcações marítimas.
Distância entre oferta e demanda
Então, por que a necessidade de liquefazer o gás natural? As reservas globais de gás são distribuídas de forma desigual, exigindo vastas redes de dutos de transmissão e distribuição para fornecer gás processado aos mercados de usuários finais. Muitos países carecem da infraestrutura de oleoduto necessária para exportar / importar gás por terra ou estão atingindo os limites de sua capacidade de oleoduto existente, o que proporciona enormes oportunidades para vendas de válvulas por si só, à medida que nova infraestrutura de oleoduto está sendo construída. Outros países, incluindo alguns dos maiores produtores e consumidores de gás natural, estão ou muito distantes das fontes de suprimento / demanda de gás para transportá-lo por terra ou nações insulares (por exemplo, Austrália, Japão, Indonésia).
A conversão de gás natural em GNL reduz seu volume em cerca de 600 vezes. Isso torna o transporte de gás por mar comercialmente viável, superando assim os obstáculos geográficos e de distância e, por sua vez, impulsionando o comércio global de gás, bem como fornecendo segurança e flexibilidade para mercados específicos.
Quatro passos
Há essencialmente quatro etapas na utilização de gás natural na forma de GNL: liquefação ocorrendo na região de abundância de gás, transporte de GNL por transportadoras oceânicas para regiões de escassez de gás, regaseificação de GNL no porto de entrega e distribuição de gás para o mercado de usinas de energia elétrica, processos industriais e uso residencial, comercial ou industrial para aquecimento.
Cada uma dessas etapas requer imensa quantidade de equipamentos de infra-estrutura e controle de fluxo, o que oferece oportunidades significativas para os fabricantes de válvulas criogênicas de alto desempenho. Além disso, o uso de GNL como combustível para transporte, que não envolve regaseificação, apresenta novas oportunidades para válvulas criogênicas para uso em postos de abastecimento e abastecimento, que estão além do escopo deste artigo.
A conversão de gás natural em GNL reduz seu volume em cerca de 600 vezes. Isso torna o transporte de gás por mar comercialmente viável, superando assim os obstáculos geográficos e de distância e, por sua vez, impulsionando o comércio global de gás, bem como fornecendo segurança e flexibilidade para mercados específicos.
Quatro passos
Há essencialmente quatro etapas na utilização de gás natural na forma de GNL: liquefação ocorrendo na região de abundância de gás, transporte de GNL por transportadoras oceânicas para regiões de escassez de gás, regaseificação de GNL no porto de entrega e distribuição de gás para o mercado de usinas de energia elétrica, processos industriais e uso residencial, comercial ou industrial para aquecimento.
Cada uma dessas etapas requer imensa quantidade de equipamentos de infra-estrutura e controle de fluxo, o que oferece oportunidades significativas para os fabricantes de válvulas criogênicas de alto desempenho. Além disso, o uso de GNL como combustível para transporte, que não envolve regaseificação, apresenta novas oportunidades para válvulas criogênicas para uso em postos de abastecimento e abastecimento, que estão além do escopo deste artigo.
Diagrama de fluxo do processo de liquefação de GNL representando o processo de cascata de refrigerante puro e os principais sistemas de bombas, válvulas, fluxômetros e compressores associados a ele. Diagrama © Resolute Research
Requisitos de válvula
Os requisitos de desempenho para válvulas que lidam com GNL estão entre os mais exigentes em qualquer setor, especialmente com relação ao desempenho de baixa temperatura em temperaturas de aproximadamente -162 ° C (-260 ° F), vedação estanque à prova de bolhas e desempenho rigoroso de emissões fugitivas. Conformidade com muitos padrões da indústria nacional e internacional é um requisito, com muitos para listar individualmente neste artigo. Embora a discussão completa sobre os padrões da indústria de serviço a frio seja muito expansiva para ser totalmente desenvolvida aqui, é instrutivo, pelo menos, listar alguns dos principais padrões. Eles incluem BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, relacionados ao desempenho do serviço a frio. Outros padrões incluem ASME B31.3, ANSI 1316.34 e API 600, 602, 603, 608 e 609, dependendo do tipo de válvula em consideração.Não há regras duras e rápidas
Embora várias metalurgias corporais estejam disponíveis para serviços criogênicos, o aço inoxidável 316 é amplamente utilizado devido ao seu desempenho geral. Materiais especiais para assentos e vedações e características de construção são necessários para acomodar a expansão térmica diferencial das peças da válvula, o que dificulta a necessidade de vedação à jato de ar. Projetos de capô estendidos para vedações de eixo são necessários para garantir vedações de haste rígidas contra emissões fugitivas. As conexões finais mais comuns incluem solda flangeada, solda de topo e solda de soquete para fornecer a mais alta integridade contra vazamentos.
Embora não existam regras rígidas e rápidas em relação à aplicação de tipos específicos de válvulas, as válvulas de esfera são comumente usadas em tamanhos menores, geralmente de até 8 polegadas, com válvulas borboleta de offset triplo usadas para tamanhos maiores de até 24 polegadas. peso mais leve. As válvulas de gaveta costumam ser usadas para tamanhos ainda maiores. No entanto, cada tipo de válvula pode ser encontrado em praticamente qualquer categoria de tamanho, dependendo da preferência do cliente e das circunstâncias específicas que envolvem o aplicativo.
Mercado de GNL em 2017
A demanda global por GNL cresceu 29 milhões de toneladas em 2017, aumentando para 293 milhões de toneladas, de acordo com o 2018 Shell LNG Outlook. Este aumento superou as expectativas e é largamente atribuível à oferta adicional da Austrália e dos Estados Unidos, por um lado, e à demanda crescente da China, por outro lado. O aumento na produção de GNL deveu-se tanto às maiores taxas de utilização da infraestrutura existente quanto às adições à capacidade de liquefação na Austrália, nos EUA, na Rússia e na Malásia. O ano de 2017 também marcou dois marcos importantes para o setor marítimo: a frota de transporte de GNL atingiu a marca de 500, enquanto a frota em serviço e sob pedido dos navios de transporte de GNL (excluindo as transportadoras de GNL) alcançou a marca de 200.
China: epicentro do crescimento das importações de GNL
Em 2017, a China ultrapassou a Coréia do Sul como o segundo maior importador mundial de GNL depois do Japão, com as importações de GNL do país chegando a 38,3 milhões de toneladas, um aumento de 43% em relação a 2016. Esse crescimento é impulsionado por vários fatores, incluindo aumento da demanda por energia em todos os principais setores (industrial, geração de energia, residencial e comercial), programa ambicioso da China para mudar de carvão para gás eo compromisso do governo para combater a mudança climática ea poluição do ar. Como um país em desenvolvimento com alto crescimento do PIB, rápida industrialização e urbanização e crescente prosperidade, a China exemplifica os principais impulsionadores da futura demanda de GNL e revela todo o potencial e benefícios do GNL. Espera-se que tanto a produção doméstica de GNL como as importações de GNL continuem a registar um enorme crescimento, incluindo novas construções de infraestruturas.
Estados Unidos: epicentro do crescimento das exportações de GNL
Os requisitos de desempenho para válvulas que lidam com GNL estão entre os mais exigentes em qualquer setor, especialmente com relação ao desempenho de baixa temperatura em temperaturas de aproximadamente -162 ° C (-260 ° F), vedação estanque à prova de bolhas e desempenho rigoroso de emissões fugitivas. Conformidade com muitos padrões da indústria nacional e internacional é um requisito, com muitos para listar individualmente neste artigo. Embora a discussão completa sobre os padrões da indústria de serviço a frio seja muito expansiva para ser totalmente desenvolvida aqui, é instrutivo, pelo menos, listar alguns dos principais padrões. Eles incluem BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, relacionados ao desempenho do serviço a frio. Outros padrões incluem ASME B31.3, ANSI 1316.34 e API 600, 602, 603, 608 e 609, dependendo do tipo de válvula em consideração.Não há regras duras e rápidas
Embora várias metalurgias corporais estejam disponíveis para serviços criogênicos, o aço inoxidável 316 é amplamente utilizado devido ao seu desempenho geral. Materiais especiais para assentos e vedações e características de construção são necessários para acomodar a expansão térmica diferencial das peças da válvula, o que dificulta a necessidade de vedação à jato de ar. Projetos de capô estendidos para vedações de eixo são necessários para garantir vedações de haste rígidas contra emissões fugitivas. As conexões finais mais comuns incluem solda flangeada, solda de topo e solda de soquete para fornecer a mais alta integridade contra vazamentos.
Embora não existam regras rígidas e rápidas em relação à aplicação de tipos específicos de válvulas, as válvulas de esfera são comumente usadas em tamanhos menores, geralmente de até 8 polegadas, com válvulas borboleta de offset triplo usadas para tamanhos maiores de até 24 polegadas. peso mais leve. As válvulas de gaveta costumam ser usadas para tamanhos ainda maiores. No entanto, cada tipo de válvula pode ser encontrado em praticamente qualquer categoria de tamanho, dependendo da preferência do cliente e das circunstâncias específicas que envolvem o aplicativo.
Mercado de GNL em 2017
A demanda global por GNL cresceu 29 milhões de toneladas em 2017, aumentando para 293 milhões de toneladas, de acordo com o 2018 Shell LNG Outlook. Este aumento superou as expectativas e é largamente atribuível à oferta adicional da Austrália e dos Estados Unidos, por um lado, e à demanda crescente da China, por outro lado. O aumento na produção de GNL deveu-se tanto às maiores taxas de utilização da infraestrutura existente quanto às adições à capacidade de liquefação na Austrália, nos EUA, na Rússia e na Malásia. O ano de 2017 também marcou dois marcos importantes para o setor marítimo: a frota de transporte de GNL atingiu a marca de 500, enquanto a frota em serviço e sob pedido dos navios de transporte de GNL (excluindo as transportadoras de GNL) alcançou a marca de 200.
China: epicentro do crescimento das importações de GNL
Em 2017, a China ultrapassou a Coréia do Sul como o segundo maior importador mundial de GNL depois do Japão, com as importações de GNL do país chegando a 38,3 milhões de toneladas, um aumento de 43% em relação a 2016. Esse crescimento é impulsionado por vários fatores, incluindo aumento da demanda por energia em todos os principais setores (industrial, geração de energia, residencial e comercial), programa ambicioso da China para mudar de carvão para gás eo compromisso do governo para combater a mudança climática ea poluição do ar. Como um país em desenvolvimento com alto crescimento do PIB, rápida industrialização e urbanização e crescente prosperidade, a China exemplifica os principais impulsionadores da futura demanda de GNL e revela todo o potencial e benefícios do GNL. Espera-se que tanto a produção doméstica de GNL como as importações de GNL continuem a registar um enorme crescimento, incluindo novas construções de infraestruturas.
Estados Unidos: epicentro do crescimento das exportações de GNL
Embora sua primeira exportação de GNL tenha sido concluída apenas em 2016, os Estados Unidos estão se tornando um importante player de GNL e estão no caminho de ter a capacidade de se tornar o segundo maior exportador de GNL até o final de 2022, logo atrás da Austrália e à frente do Qatar. de acordo com a Agência Internacional de Energia (IEA). O boom dos EUA na produção de gás de xisto está impulsionando a capacidade de processamento de gás natural doméstico, bem como a construção de terminais de exportação de GNL. Como conseqüência direta desses desenvolvimentos, os EUA se tornaram um exportador líquido de gás natural em 2017, o que é um passo importante para alcançar a independência energética nacional.
Canadá: verificação da realidade
O Canadá está entre os maiores produtores mundiais de gás natural, com recursos comercializáveis de gás natural estimados como capazes de sustentar os níveis atuais de produção por até 300 anos. As exportações do país de gás natural excedente foram tradicionalmente destinadas aos EUA vizinhos, mas esse mercado está encolhendo rapidamente devido à maior auto-suficiência de gás dos EUA. Para o Canadá aproveitar plenamente seus recursos naturais, a construção de terminais de exportação de GNL é essencial. O país ainda aguarda uma decisão final de investimento (FID) para seu primeiro projeto de exportação de GNL Canadá, planejado há muito tempo e repetidamente adiado na costa do Pacífico canadense, destacando os imensos custos de investimento de capital e riscos associados à infraestrutura de GNL.Outlook
Em seu último Energy Outlook, a BP prevê que os suprimentos de GNL mais que dobrarão até 2040, com cerca de 40% dessa expansão ocorrendo nos próximos cinco anos. Embora a materialização deste cenário dependa de múltiplos fatores, incluindo o rigor das futuras metas de emissão de carbono, o mercado de GNL está pronto para um crescimento contínuo. Por extensão, o futuro brilhante está à frente para o mercado de válvulas de GNL, pois as válvulas altamente projetadas para serviços criogênicos são um requisito contínuo não apenas para novas instalações, mas também para reparo e substituição da infraestrutura substancial já em serviço.
Válvulas em aplicações de GNL
Os principais equipamentos associados às plantas de liquefação, transporte de GNL e plantas de regaseificação incluem compressores, expansores, trocadores de calor, bombas, tanques de GNL, tanques de armazenamento de GNL e tubulações, juntamente com muitos outros tipos de equipamentos. Cada um desses grupos de equipamentos exige válvulas para isolamento, controle ou proteção do equipamento. Uma contabilidade de alto nível dos requisitos de válvula inclui o seguinte:
Armazenamento de tanques: válvulas de enchimento e drenagem criogênicas, válvulas de isolamento, válvulas de alívio de sobrepressão e válvulas de vácuo
Planta de liquefação: válvulas de isolamento criogênico (principalmente bola, borboleta de triplo deslocamento ou válvulas de gaveta), válvulas de controle de processo (principalmente válvulas globo criogênicas), válvulas anti-surto de compressor e outras
Planta de regaseificação: válvulas de isolamento criogênico (principalmente bola, borboleta de triplo deslocamento, ou válvulas de gaveta), válvulas de controle de processo, válvulas de tubulação e outras
Navio-tanque de GNL: válvulas da sala do motor para combustível, válvulas de refrigeração de água; válvulas de esgoto e de lastro, válvulas de carga criogênica para carga e descarga, válvulas de alívio de sobrepressão e válvulas de vácuo para válvulas em tanques de GNL, válvulas para sistemas de lavagem de gases do motor e outras válvulas de sistema.
Essas aplicações refletem apenas requisitos de processo de alto nível e são aumentadas
com muitos outros requisitos de válvulas para sistemas secundários, incluindo água e esgoto
sistemas de tratamento.
Sobre o autor
Matjaž Matošec é Gerente de Pesquisa na Resolute Research, onde lidera uma equipe dinâmica de analistas de mercado. A Resolute Research é uma especialista líder em pesquisa de mercado industrial que fornece aos clientes globais inteligência de mercado de classe mundial em equipamentos de controle de fluxo, na forma de relatórios de mercado, bancos de dados e pesquisa personalizada.
Canadá: verificação da realidade
O Canadá está entre os maiores produtores mundiais de gás natural, com recursos comercializáveis de gás natural estimados como capazes de sustentar os níveis atuais de produção por até 300 anos. As exportações do país de gás natural excedente foram tradicionalmente destinadas aos EUA vizinhos, mas esse mercado está encolhendo rapidamente devido à maior auto-suficiência de gás dos EUA. Para o Canadá aproveitar plenamente seus recursos naturais, a construção de terminais de exportação de GNL é essencial. O país ainda aguarda uma decisão final de investimento (FID) para seu primeiro projeto de exportação de GNL Canadá, planejado há muito tempo e repetidamente adiado na costa do Pacífico canadense, destacando os imensos custos de investimento de capital e riscos associados à infraestrutura de GNL.Outlook
Em seu último Energy Outlook, a BP prevê que os suprimentos de GNL mais que dobrarão até 2040, com cerca de 40% dessa expansão ocorrendo nos próximos cinco anos. Embora a materialização deste cenário dependa de múltiplos fatores, incluindo o rigor das futuras metas de emissão de carbono, o mercado de GNL está pronto para um crescimento contínuo. Por extensão, o futuro brilhante está à frente para o mercado de válvulas de GNL, pois as válvulas altamente projetadas para serviços criogênicos são um requisito contínuo não apenas para novas instalações, mas também para reparo e substituição da infraestrutura substancial já em serviço.
Válvulas em aplicações de GNL
Os principais equipamentos associados às plantas de liquefação, transporte de GNL e plantas de regaseificação incluem compressores, expansores, trocadores de calor, bombas, tanques de GNL, tanques de armazenamento de GNL e tubulações, juntamente com muitos outros tipos de equipamentos. Cada um desses grupos de equipamentos exige válvulas para isolamento, controle ou proteção do equipamento. Uma contabilidade de alto nível dos requisitos de válvula inclui o seguinte:
Armazenamento de tanques: válvulas de enchimento e drenagem criogênicas, válvulas de isolamento, válvulas de alívio de sobrepressão e válvulas de vácuo
Planta de liquefação: válvulas de isolamento criogênico (principalmente bola, borboleta de triplo deslocamento ou válvulas de gaveta), válvulas de controle de processo (principalmente válvulas globo criogênicas), válvulas anti-surto de compressor e outras
Planta de regaseificação: válvulas de isolamento criogênico (principalmente bola, borboleta de triplo deslocamento, ou válvulas de gaveta), válvulas de controle de processo, válvulas de tubulação e outras
Navio-tanque de GNL: válvulas da sala do motor para combustível, válvulas de refrigeração de água; válvulas de esgoto e de lastro, válvulas de carga criogênica para carga e descarga, válvulas de alívio de sobrepressão e válvulas de vácuo para válvulas em tanques de GNL, válvulas para sistemas de lavagem de gases do motor e outras válvulas de sistema.
Essas aplicações refletem apenas requisitos de processo de alto nível e são aumentadas
com muitos outros requisitos de válvulas para sistemas secundários, incluindo água e esgoto
sistemas de tratamento.
Sobre o autor
Matjaž Matošec é Gerente de Pesquisa na Resolute Research, onde lidera uma equipe dinâmica de analistas de mercado. A Resolute Research é uma especialista líder em pesquisa de mercado industrial que fornece aos clientes globais inteligência de mercado de classe mundial em equipamentos de controle de fluxo, na forma de relatórios de mercado, bancos de dados e pesquisa personalizada.
Coletivamente, a Resolute Research tem décadas de experiência no fornecimento de serviços de consultoria para profissionais que trabalham na indústria de controle de fluxo.