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GNL: oportunidades significativas para válvulas criogénicas
- Autor:Matjaž Matošec
- Suelte el:2018-06-28
Apaciguar la sed de energía del mundo mientras se mitiga el cambio climático y la contaminación del aire es uno de los mayores desafíos del siglo XXI. El gas natural, particularmente en forma licuada, se utiliza cada vez más como un puente hacia una economía de bajo carbono. Para respaldar esta tendencia, se necesita infraestructura de GNL adicional, lo que brinda importantes oportunidades para los fabricantes de válvulas criogénicas.
Artículo de Matjaž Matošec, Gerente de Investigación, Investigación Resuelta
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Las reservas mundiales de gas natural son abundantes, y con nuevos descubrimientos significativos de gas de esquisto anunciados en los últimos años y más descubrimientos que probablemente se realicen en el futuro, el gas natural proporciona una fuente de energía confiable por más tiempo de lo que pueda confiarse. Aunque no es libre de carbono, la combustión de gas natural emite aproximadamente un 30% menos de CO2 que el petróleo y casi un 50% menos que el carbón, con incluso mayores reducciones en las emisiones de óxido de nitrógeno y casi ninguna emisión de dióxido de azufre (SO2). Una fuente de energía extremadamente versátil, el gas natural impulsa los procesos industriales, genera electricidad, calienta edificios, agua y estufas, y, cada vez más, se utiliza como combustible de transporte, principalmente para camiones y embarcaciones marinas.
Distancia entre oferta y demanda
Entonces, ¿por qué la necesidad de licuar el gas natural? Las reservas globales de gas se distribuyen de manera desigual, lo que requiere redes extensas de tuberías de transmisión y distribución para entregar gas procesado a los mercados de usuarios finales. Muchos países carecen de la infraestructura de tuberías necesaria para exportar / importar gas por tierra o están llegando al límite de su capacidad de ductos existente, lo que brinda enormes oportunidades para la venta de válvulas por derecho propio a medida que se construye la nueva infraestructura de ductos. Otros países, incluidos algunos de los mayores productores y consumidores de gas natural, están muy lejos de las fuentes de suministro / demanda de gas para transportarlo por tierra o son naciones insulares (por ejemplo, Australia, Japón, Indonesia).
La conversión de gas natural a GNL reduce su volumen aproximadamente 600 veces. Esto hace que el transporte de gas por mar sea comercialmente viable, con lo que se superan los obstáculos geográficos y de distancia y, a su vez, se impulsa el comercio mundial de gas y se proporciona seguridad de suministro y flexibilidad para mercados específicos.
Cuatro pasos
Hay esencialmente cuatro pasos en la utilización del gas natural en forma de GNL: licuefacción que ocurre en la región de abundancia de gas, transporte de GNL por los transportistas oceánicos a regiones de escasez de gas, regasificación de GNL en el puerto de entrega, y distribución de gas al mercado para plantas de energía eléctrica, procesos industriales y uso residencial, comercial o industrial para calefacción.
Cada uno de estos pasos requiere cantidades inmensas de infraestructura y equipos de control de flujo, lo que brinda oportunidades significativas para los fabricantes de válvulas criogénicas de alto rendimiento. Además, el uso de GNL como combustible de transporte, que no implica regasificación, presenta más oportunidades para las válvulas criogénicas para su uso en las estaciones de abastecimiento de combustible y combustible, que están más allá del alcance de este artículo.
La conversión de gas natural a GNL reduce su volumen aproximadamente 600 veces. Esto hace que el transporte de gas por mar sea comercialmente viable, con lo que se superan los obstáculos geográficos y de distancia y, a su vez, se impulsa el comercio mundial de gas y se proporciona seguridad de suministro y flexibilidad para mercados específicos.
Cuatro pasos
Hay esencialmente cuatro pasos en la utilización del gas natural en forma de GNL: licuefacción que ocurre en la región de abundancia de gas, transporte de GNL por los transportistas oceánicos a regiones de escasez de gas, regasificación de GNL en el puerto de entrega, y distribución de gas al mercado para plantas de energía eléctrica, procesos industriales y uso residencial, comercial o industrial para calefacción.
Cada uno de estos pasos requiere cantidades inmensas de infraestructura y equipos de control de flujo, lo que brinda oportunidades significativas para los fabricantes de válvulas criogénicas de alto rendimiento. Además, el uso de GNL como combustible de transporte, que no implica regasificación, presenta más oportunidades para las válvulas criogénicas para su uso en las estaciones de abastecimiento de combustible y combustible, que están más allá del alcance de este artículo.
Diagrama de flujo del proceso de licuefacción de GNL que representa el proceso de cascada de refrigerante puro y los principales sistemas de bomba, válvula, caudalímetro y compresor asociados. Diagram © Resolute Research
Requisitos de la válvula
Los requisitos de rendimiento para válvulas que manejan GNL se encuentran entre los más exigentes en cualquier industria, especialmente en lo que respecta al rendimiento a baja temperatura a temperaturas cercanas a -162 ° C, sellado de asiento hermético a las burbujas y rendimiento estricto de emisiones fugitivas. La conformidad con muchos estándares industriales nacionales e internacionales es un requisito, con demasiados para enumerar individualmente en este artículo. Si bien la discusión completa de los estándares de la industria de servicios en frío es demasiado extensa para desarrollarse completamente aquí, es instructivo al menos enumerar algunos de los principales estándares. Incluyen BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, en relación con el rendimiento del servicio en frío. Otros estándares incluyen ASME B31.3, ANSI 1316.34 y API 600, 602, 603, 608 y 609, dependiendo del tipo de válvula en consideración.Sin reglas duras y rápidas
Aunque hay disponibles varias metalurgias para el servicio criogénico, el acero inoxidable 316 es ampliamente utilizado debido a su rendimiento general. Se requieren materiales especiales de asiento y sellado y características de construcción para acomodar la expansión térmica diferencial de las piezas de la válvula, lo que complica el requisito de sellado a prueba de burbujas. Se requieren diseños de bonete extendidos para los sellos del eje para garantizar sellos herméticos del vástago contra las emisiones fugitivas. Las conexiones finales más comunes incluyen bridas, soldadura a tope y soldadura de socket para proporcionar la mayor integridad contra fugas.
Aunque no existen reglas estrictas sobre la aplicación de tipos de válvulas específicos, las válvulas de bola se usan comúnmente en tamaños más pequeños, generalmente de hasta 8 pulgadas, con válvulas de mariposa de triple desplazamiento utilizadas para tamaños más grandes de hasta 24 pulgadas debido a su menor tamaño y peso más ligero. Las válvulas de compuerta a menudo se usan para tamaños aún mayores. Sin embargo, cada tipo de válvula se puede encontrar en casi cualquier categoría de tamaño dependiendo de la preferencia del cliente y las circunstancias específicas que rodean la aplicación.
Mercado de GNL en 2017
La demanda mundial de GNL creció en 29 millones de toneladas métricas en 2017, llegando a 293 millones de toneladas, según el 2018 Shell LNG Outlook. Este aumento superó las expectativas y se puede atribuir en gran medida al suministro adicional de Australia y los Estados Unidos, por una parte, y al aumento de la demanda de China, por otra. El aumento en la producción de GNL se debió tanto a las mayores tasas de utilización de la infraestructura existente como a las adiciones a la capacidad de licuefacción en Australia, los Estados Unidos, Rusia y Malasia. El año 2017 también marcó dos hitos importantes para el sector marítimo: la flota de transportadores de GNL alcanzó la marca de 500, mientras que la flota en servicio y en servicio de buques de navegación marítima con GNL (sin contar los transportistas de GNL) alcanzó la marca de 200.
China: epicentro del crecimiento de las importaciones de GNL
En 2017, China superó a Corea del Sur como el segundo mayor importador mundial de GNL después de Japón, con las importaciones de GNL del país llegando a 38,3 millones de toneladas, un 43% más que en 2016. Este crecimiento se debe a varios factores, incluida la mayor demanda de energía en todos los principales sectores (industrial, generación de energía, residencial y comercial), el ambicioso programa de China para pasar del carbón al gas y el compromiso del gobierno de abordar el cambio climático y la contaminación del aire. Como país en desarrollo con un alto crecimiento del PIB, una rápida industrialización y urbanización, y una prosperidad creciente, China es un ejemplo de los principales impulsores de la futura demanda de GNL y revela todo el potencial y los beneficios del GNL. Se espera que tanto la producción nacional de GNL como las importaciones de GNL continúen experimentando un gran crecimiento, incluida la construcción de una nueva infraestructura.
Estados Unidos: epicentro del crecimiento de las exportaciones de GNL
Los requisitos de rendimiento para válvulas que manejan GNL se encuentran entre los más exigentes en cualquier industria, especialmente en lo que respecta al rendimiento a baja temperatura a temperaturas cercanas a -162 ° C, sellado de asiento hermético a las burbujas y rendimiento estricto de emisiones fugitivas. La conformidad con muchos estándares industriales nacionales e internacionales es un requisito, con demasiados para enumerar individualmente en este artículo. Si bien la discusión completa de los estándares de la industria de servicios en frío es demasiado extensa para desarrollarse completamente aquí, es instructivo al menos enumerar algunos de los principales estándares. Incluyen BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, en relación con el rendimiento del servicio en frío. Otros estándares incluyen ASME B31.3, ANSI 1316.34 y API 600, 602, 603, 608 y 609, dependiendo del tipo de válvula en consideración.Sin reglas duras y rápidas
Aunque hay disponibles varias metalurgias para el servicio criogénico, el acero inoxidable 316 es ampliamente utilizado debido a su rendimiento general. Se requieren materiales especiales de asiento y sellado y características de construcción para acomodar la expansión térmica diferencial de las piezas de la válvula, lo que complica el requisito de sellado a prueba de burbujas. Se requieren diseños de bonete extendidos para los sellos del eje para garantizar sellos herméticos del vástago contra las emisiones fugitivas. Las conexiones finales más comunes incluyen bridas, soldadura a tope y soldadura de socket para proporcionar la mayor integridad contra fugas.
Aunque no existen reglas estrictas sobre la aplicación de tipos de válvulas específicos, las válvulas de bola se usan comúnmente en tamaños más pequeños, generalmente de hasta 8 pulgadas, con válvulas de mariposa de triple desplazamiento utilizadas para tamaños más grandes de hasta 24 pulgadas debido a su menor tamaño y peso más ligero. Las válvulas de compuerta a menudo se usan para tamaños aún mayores. Sin embargo, cada tipo de válvula se puede encontrar en casi cualquier categoría de tamaño dependiendo de la preferencia del cliente y las circunstancias específicas que rodean la aplicación.
Mercado de GNL en 2017
La demanda mundial de GNL creció en 29 millones de toneladas métricas en 2017, llegando a 293 millones de toneladas, según el 2018 Shell LNG Outlook. Este aumento superó las expectativas y se puede atribuir en gran medida al suministro adicional de Australia y los Estados Unidos, por una parte, y al aumento de la demanda de China, por otra. El aumento en la producción de GNL se debió tanto a las mayores tasas de utilización de la infraestructura existente como a las adiciones a la capacidad de licuefacción en Australia, los Estados Unidos, Rusia y Malasia. El año 2017 también marcó dos hitos importantes para el sector marítimo: la flota de transportadores de GNL alcanzó la marca de 500, mientras que la flota en servicio y en servicio de buques de navegación marítima con GNL (sin contar los transportistas de GNL) alcanzó la marca de 200.
China: epicentro del crecimiento de las importaciones de GNL
En 2017, China superó a Corea del Sur como el segundo mayor importador mundial de GNL después de Japón, con las importaciones de GNL del país llegando a 38,3 millones de toneladas, un 43% más que en 2016. Este crecimiento se debe a varios factores, incluida la mayor demanda de energía en todos los principales sectores (industrial, generación de energía, residencial y comercial), el ambicioso programa de China para pasar del carbón al gas y el compromiso del gobierno de abordar el cambio climático y la contaminación del aire. Como país en desarrollo con un alto crecimiento del PIB, una rápida industrialización y urbanización, y una prosperidad creciente, China es un ejemplo de los principales impulsores de la futura demanda de GNL y revela todo el potencial y los beneficios del GNL. Se espera que tanto la producción nacional de GNL como las importaciones de GNL continúen experimentando un gran crecimiento, incluida la construcción de una nueva infraestructura.
Estados Unidos: epicentro del crecimiento de las exportaciones de GNL
Aunque su primera exportación de GNL se completó solo en 2016, Estados Unidos se está convirtiendo en un importante jugador de GNL y está en camino de tener la capacidad de convertirse en el segundo mayor exportador mundial de GNL para finales de 2022, justo detrás de Australia y por delante de Qatar, de acuerdo con la Agencia Internacional de Energía (IEA). El auge de los Estados Unidos en la producción de gas de esquisto está impulsando la capacidad interna de procesamiento de gas natural y la construcción de terminales de exportación de GNL. Como consecuencia directa de estos desarrollos, los EE. UU. Se han convertido en un exportador neto de gas natural en 2017, lo que es un paso importante para lograr la independencia energética nacional.
Canadá: control de la realidad
Canadá se encuentra entre los mayores productores de gas natural del mundo, con recursos comercializables de gas natural que se estima que serán capaces de mantener los niveles actuales de producción por hasta 300 años. Las exportaciones del país de excedentes de gas natural se han destinado tradicionalmente a los Estados Unidos vecinos, pero este mercado se está reduciendo rápidamente debido a la mayor autosuficiencia del gas de los EE. UU. Para que Canadá pueda aprovechar plenamente sus recursos naturales, la creación de terminales de exportación de GNL es esencial. El país aún espera una decisión final de inversión (FID) para su primer proyecto de exportación de LNG Canadá, largamente planeado y postergado en la costa pacífica canadiense, destacando los inmensos costos de inversión de capital y los riesgos asociados con la infraestructura de GNL.panorama
En su última publicación Energy Outlook, BP predice que los suministros de GNL se duplicarán con creces para el 2040, con alrededor del 40% de esa expansión en los próximos cinco años. Si bien la materialización de este escenario depende de múltiples factores, incluida la rigurosidad de los futuros objetivos de emisión de carbono, el mercado de GNL está preparado para un crecimiento continuo. Por extensión, el mercado de las válvulas de GNL tiene un futuro brillante porque las válvulas altamente diseñadas para el servicio criogénico son un requisito continuo no solo para las nuevas instalaciones, sino también para la reparación y el reemplazo de la infraestructura sustancial que ya está en servicio.
Válvulas en aplicaciones de GNL
Los principales equipos asociados con plantas de licuefacción, transporte de GNL y plantas de regasificación incluyen compresores, expansores, intercambiadores de calor, bombas, tanques de GNL, tanques de almacenamiento de GNL y tuberías, junto con muchos otros tipos de equipos. Cada uno de estos grupos de equipos requiere válvulas para aislamiento, control o protección del equipo. Una contabilidad de alto nivel de los requisitos de válvulas incluye lo siguiente:
Almacenamiento de tanques: válvulas criogénicas de llenado y drenaje, válvulas de aislamiento, válvulas de alivio de sobrepresión y válvulas de vacío
Planta de licuefacción: válvulas de aislamiento criogénico (principalmente válvulas esféricas, mariposa de triple desplazamiento o de compuerta), válvulas de control de proceso (principalmente válvulas de globo criogénicas), válvulas antiarrugas de compresor y otras
Planta de regasificación: válvulas de aislamiento criogénico (principalmente válvulas de bola, mariposa de triple desplazamiento o compuerta), válvulas de control de proceso, válvulas de tubería y otras
Petrolero GNL: válvulas de la sala de máquinas para combustible, válvulas de agua de refrigeración; válvulas de achique y balasto, válvulas de carga criogénica para carga y descarga, válvulas de alivio de sobrepresión y válvulas de vacío en tanques de GNL, válvulas para sistemas de lavado de gases de chimenea y otras válvulas de sistema.
Estas aplicaciones solo reflejan requisitos de procesos de alto nivel y se aumentan
con muchos otros requisitos de válvulas para sistemas secundarios, incluidos agua y aguas residuales
sistemas de tratamiento.
Sobre el Autor
Matjaž Matošec es Research Manager en Resolute Research, donde dirige un dinámico equipo de analistas de mercado. Resolute Research es un especialista líder en investigación de mercados industriales que proporciona a los clientes globales inteligencia de mercado de clase mundial sobre equipos de control de flujo, en forma de informes de mercado, bases de datos e investigación personalizada.
Canadá: control de la realidad
Canadá se encuentra entre los mayores productores de gas natural del mundo, con recursos comercializables de gas natural que se estima que serán capaces de mantener los niveles actuales de producción por hasta 300 años. Las exportaciones del país de excedentes de gas natural se han destinado tradicionalmente a los Estados Unidos vecinos, pero este mercado se está reduciendo rápidamente debido a la mayor autosuficiencia del gas de los EE. UU. Para que Canadá pueda aprovechar plenamente sus recursos naturales, la creación de terminales de exportación de GNL es esencial. El país aún espera una decisión final de inversión (FID) para su primer proyecto de exportación de LNG Canadá, largamente planeado y postergado en la costa pacífica canadiense, destacando los inmensos costos de inversión de capital y los riesgos asociados con la infraestructura de GNL.panorama
En su última publicación Energy Outlook, BP predice que los suministros de GNL se duplicarán con creces para el 2040, con alrededor del 40% de esa expansión en los próximos cinco años. Si bien la materialización de este escenario depende de múltiples factores, incluida la rigurosidad de los futuros objetivos de emisión de carbono, el mercado de GNL está preparado para un crecimiento continuo. Por extensión, el mercado de las válvulas de GNL tiene un futuro brillante porque las válvulas altamente diseñadas para el servicio criogénico son un requisito continuo no solo para las nuevas instalaciones, sino también para la reparación y el reemplazo de la infraestructura sustancial que ya está en servicio.
Válvulas en aplicaciones de GNL
Los principales equipos asociados con plantas de licuefacción, transporte de GNL y plantas de regasificación incluyen compresores, expansores, intercambiadores de calor, bombas, tanques de GNL, tanques de almacenamiento de GNL y tuberías, junto con muchos otros tipos de equipos. Cada uno de estos grupos de equipos requiere válvulas para aislamiento, control o protección del equipo. Una contabilidad de alto nivel de los requisitos de válvulas incluye lo siguiente:
Almacenamiento de tanques: válvulas criogénicas de llenado y drenaje, válvulas de aislamiento, válvulas de alivio de sobrepresión y válvulas de vacío
Planta de licuefacción: válvulas de aislamiento criogénico (principalmente válvulas esféricas, mariposa de triple desplazamiento o de compuerta), válvulas de control de proceso (principalmente válvulas de globo criogénicas), válvulas antiarrugas de compresor y otras
Planta de regasificación: válvulas de aislamiento criogénico (principalmente válvulas de bola, mariposa de triple desplazamiento o compuerta), válvulas de control de proceso, válvulas de tubería y otras
Petrolero GNL: válvulas de la sala de máquinas para combustible, válvulas de agua de refrigeración; válvulas de achique y balasto, válvulas de carga criogénica para carga y descarga, válvulas de alivio de sobrepresión y válvulas de vacío en tanques de GNL, válvulas para sistemas de lavado de gases de chimenea y otras válvulas de sistema.
Estas aplicaciones solo reflejan requisitos de procesos de alto nivel y se aumentan
con muchos otros requisitos de válvulas para sistemas secundarios, incluidos agua y aguas residuales
sistemas de tratamiento.
Sobre el Autor
Matjaž Matošec es Research Manager en Resolute Research, donde dirige un dinámico equipo de analistas de mercado. Resolute Research es un especialista líder en investigación de mercados industriales que proporciona a los clientes globales inteligencia de mercado de clase mundial sobre equipos de control de flujo, en forma de informes de mercado, bases de datos e investigación personalizada.
Colectivamente, Resolute Research tiene décadas de experiencia en la prestación de servicios de consultoría a profesionales que trabajan en la industria de control de flujo.