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GNL: Opportunités significatives pour les vannes cryogéniques
- Auteur:Matjaž Matošec
- Relâchez le:2018-06-28
Atténuer la soif mondiale d'énergie tout en atténuant les changements climatiques et la pollution de l'air est l'un des plus grands défis du XXIe siècle. Le gaz naturel, en particulier sous forme liquéfiée, est de plus en plus utilisé comme un pont vers une économie à faible teneur en carbone. Pour soutenir cette tendance, une infrastructure de GNL supplémentaire est nécessaire, ce qui offre des opportunités significatives pour les fabricants de vannes cryogéniques.
Article de Matjaž Matošec, directeur de recherche, Resolute Research
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Les réserves mondiales de gaz naturel sont abondantes et, compte tenu des nouvelles découvertes significatives de gaz de schiste annoncées ces dernières années et des découvertes futures, le gaz naturel fournit une source d'énergie fiable plus longtemps que ce dont on peut avoir besoin. Bien que non carbonifère, la combustion du gaz naturel émet environ 30% de CO2 de moins que le pétrole et presque 50% de moins que le charbon, avec des réductions encore plus importantes des émissions d'oxyde d'azote et presque aucune émission de dioxyde de soufre. Source d'énergie extrêmement polyvalente, le gaz naturel alimente les procédés industriels, produit de l'électricité, chauffe les bâtiments, l'eau et les cuisinières et, de plus en plus, est utilisé comme carburant de transport, principalement pour les camions et les navires.
Distance entre l'offre et la demande
Alors pourquoi le besoin de liquéfier le gaz naturel? Les réserves mondiales de gaz sont réparties de manière inégale, ce qui nécessite de vastes réseaux de pipelines de transport et de distribution pour acheminer le gaz traité vers les marchés des utilisateurs finaux. De nombreux pays manquent de l'infrastructure nécessaire pour exporter ou importer du gaz par voie terrestre ou atteignent les limites de leur capacité pipelinière existante, ce qui offre d'énormes possibilités de vente de vannes de plein droit à mesure que de nouvelles infrastructures pipelinières sont construites. D'autres pays, y compris certains des plus grands producteurs et consommateurs de gaz naturel, sont trop éloignés des sources d'approvisionnement / demande en gaz pour les transporter par voie terrestre ou sont des nations insulaires (Australie, Japon, Indonésie).
La conversion du gaz naturel en GNL réduit son volume d'environ 600 fois. Cela rend le transport maritime par mer commercialement viable, surmontant ainsi les obstacles géographiques et de distance et stimulant à son tour le commerce mondial du gaz ainsi que la sécurité de l'approvisionnement et la flexibilité pour des marchés spécifiques.
Quatre étapes
L'utilisation du gaz naturel sous forme de GNL comporte essentiellement quatre étapes: la liquéfaction dans la région de l'abondance du gaz, le transport du GNL par les transporteurs maritimes jusqu'aux régions de pénurie de gaz, la regazéification du GNL au port de livraison, et distribution de gaz sur le marché des centrales électriques, des procédés industriels et des utilisations résidentielles, commerciales ou industrielles pour le chauffage.
Chacune de ces étapes nécessite d'immenses quantités d'infrastructures et d'équipements de contrôle des flux, ce qui offre d'importantes opportunités aux fabricants de vannes cryogéniques hautes performances. En outre, l'utilisation du GNL comme carburant de transport, qui n'implique pas de regazéification, présente d'autres possibilités pour les vannes cryogéniques destinées aux stations d'avitaillement et d'avitaillement, ce qui dépasse le cadre de cet article.
La conversion du gaz naturel en GNL réduit son volume d'environ 600 fois. Cela rend le transport maritime par mer commercialement viable, surmontant ainsi les obstacles géographiques et de distance et stimulant à son tour le commerce mondial du gaz ainsi que la sécurité de l'approvisionnement et la flexibilité pour des marchés spécifiques.
Quatre étapes
L'utilisation du gaz naturel sous forme de GNL comporte essentiellement quatre étapes: la liquéfaction dans la région de l'abondance du gaz, le transport du GNL par les transporteurs maritimes jusqu'aux régions de pénurie de gaz, la regazéification du GNL au port de livraison, et distribution de gaz sur le marché des centrales électriques, des procédés industriels et des utilisations résidentielles, commerciales ou industrielles pour le chauffage.
Chacune de ces étapes nécessite d'immenses quantités d'infrastructures et d'équipements de contrôle des flux, ce qui offre d'importantes opportunités aux fabricants de vannes cryogéniques hautes performances. En outre, l'utilisation du GNL comme carburant de transport, qui n'implique pas de regazéification, présente d'autres possibilités pour les vannes cryogéniques destinées aux stations d'avitaillement et d'avitaillement, ce qui dépasse le cadre de cet article.
Diagramme de processus de liquéfaction de GNL illustrant le processus en cascade de réfrigérant pur et les principaux systèmes de pompage, de vanne, de débitmètre et de compresseur qui lui sont associés. Diagramme © Resolute Research
Exigences de vanne
Les exigences de performance pour les vannes manutentionnant le GNL sont parmi les plus exigeantes dans tous les secteurs, notamment en ce qui concerne les performances à basse température aux alentours de -162 ° C, l'étanchéité des sièges à bulles et les émissions fugitives rigoureuses. La conformité avec de nombreuses normes industrielles nationales et internationales est une exigence, avec trop de liste individuelle dans cet article. Bien que la discussion complète des normes de l'industrie des services de réfrigération soit trop vaste pour être complètement développée ici, il est instructif d'énumérer au moins certaines des principales normes. Ils comprennent BS 6364, MSS SP-134 et ISO 28921-1, en ce qui concerne les performances de service à froid. Les autres normes comprennent les normes ASME B31.3, ANSI 1316.34 et API 600, 602, 603, 608 et 609, selon le type de vanne considéré.Pas de règles strictes
Bien qu'un certain nombre de métallurgies corporelles soient disponibles pour un service cryogénique, l'acier inoxydable 316 est largement utilisé en raison de ses performances globales. Des matériaux de siège et d'étanchéité spéciaux et des caractéristiques de construction sont nécessaires pour tenir compte de la dilatation thermique différentielle des pièces de soupape, ce qui complique l'exigence d'étanchéité à bulle d'air. Des conceptions de chapeau étendues pour les joints d'arbre sont nécessaires pour assurer des joints de tige serrés contre les émissions fugitives. Les raccords d'extrémité les plus courants comprennent une bride, une soudure bout à bout et une soudure par emboîtement pour assurer une intégrité maximale contre les fuites.
Bien qu'il n'y ait pas de règles strictes concernant l'application de types de vannes spécifiques, les vannes à boisseau sphérique sont généralement utilisées dans les plus petites tailles allant jusqu'à 8 pouces, avec des vannes papillon à triple décalage utilisées pour les grandes tailles jusqu'à 24 pouces. Poids plus léger. Les vannes à guillotine sont souvent utilisées pour des tailles encore plus grandes. Cependant, chaque type de valve peut être trouvé dans presque n'importe quelle catégorie de taille selon la préférence du client et les circonstances spécifiques entourant l'application.
Le marché du GNL en 2017
La demande mondiale de GNL a augmenté de 29 millions de tonnes métriques en 2017, atteignant 293 millions de tonnes, selon les prévisions Shell LNG 2018. Cette augmentation a dépassé les attentes et est en grande partie attribuable à l'offre supplémentaire en provenance d'Australie et des États-Unis d'une part, et à l'envolée de la demande de la Chine d'autre part. L'augmentation de la production de GNL est due à la fois à des taux d'utilisation plus élevés de l'infrastructure existante et à des ajouts à la capacité de liquéfaction en Australie, aux États-Unis, en Russie et en Malaisie. L'année 2017 a également marqué deux jalons importants pour le secteur maritime: la flotte de méthaniers a franchi la barre des 500, tandis que la flotte en service et en commande de navires de mer alimentés au GNL (hors méthaniers) a franchi la barre des 200.
Chine: épicentre de la croissance des importations de GNL
En 2017, la Chine a dépassé la Corée du Sud en tant que deuxième importateur de GNL après le Japon, les importations de GNL atteignant 38,3 millions de tonnes, en hausse de 43% par rapport à 2016. Cette croissance est alimentée par plusieurs facteurs les secteurs (industriel, production d'électricité, résidentiel et commercial), le programme ambitieux de la Chine pour passer du charbon au gaz et l'engagement du gouvernement à lutter contre le changement climatique et la pollution de l'air. En tant que pays en développement avec une croissance élevée du PIB, une industrialisation et une urbanisation rapides, et une prospérité croissante, la Chine illustre les principaux moteurs de la future demande de GNL et révèle tout le potentiel et les avantages du GNL. La production nationale de GNL et les importations de GNL devraient continuer à connaître une croissance considérable, y compris la construction de nouvelles infrastructures.
États-Unis: épicentre de la croissance des exportations de GNL
Les exigences de performance pour les vannes manutentionnant le GNL sont parmi les plus exigeantes dans tous les secteurs, notamment en ce qui concerne les performances à basse température aux alentours de -162 ° C, l'étanchéité des sièges à bulles et les émissions fugitives rigoureuses. La conformité avec de nombreuses normes industrielles nationales et internationales est une exigence, avec trop de liste individuelle dans cet article. Bien que la discussion complète des normes de l'industrie des services de réfrigération soit trop vaste pour être complètement développée ici, il est instructif d'énumérer au moins certaines des principales normes. Ils comprennent BS 6364, MSS SP-134 et ISO 28921-1, en ce qui concerne les performances de service à froid. Les autres normes comprennent les normes ASME B31.3, ANSI 1316.34 et API 600, 602, 603, 608 et 609, selon le type de vanne considéré.Pas de règles strictes
Bien qu'un certain nombre de métallurgies corporelles soient disponibles pour un service cryogénique, l'acier inoxydable 316 est largement utilisé en raison de ses performances globales. Des matériaux de siège et d'étanchéité spéciaux et des caractéristiques de construction sont nécessaires pour tenir compte de la dilatation thermique différentielle des pièces de soupape, ce qui complique l'exigence d'étanchéité à bulle d'air. Des conceptions de chapeau étendues pour les joints d'arbre sont nécessaires pour assurer des joints de tige serrés contre les émissions fugitives. Les raccords d'extrémité les plus courants comprennent une bride, une soudure bout à bout et une soudure par emboîtement pour assurer une intégrité maximale contre les fuites.
Bien qu'il n'y ait pas de règles strictes concernant l'application de types de vannes spécifiques, les vannes à boisseau sphérique sont généralement utilisées dans les plus petites tailles allant jusqu'à 8 pouces, avec des vannes papillon à triple décalage utilisées pour les grandes tailles jusqu'à 24 pouces. Poids plus léger. Les vannes à guillotine sont souvent utilisées pour des tailles encore plus grandes. Cependant, chaque type de valve peut être trouvé dans presque n'importe quelle catégorie de taille selon la préférence du client et les circonstances spécifiques entourant l'application.
Le marché du GNL en 2017
La demande mondiale de GNL a augmenté de 29 millions de tonnes métriques en 2017, atteignant 293 millions de tonnes, selon les prévisions Shell LNG 2018. Cette augmentation a dépassé les attentes et est en grande partie attribuable à l'offre supplémentaire en provenance d'Australie et des États-Unis d'une part, et à l'envolée de la demande de la Chine d'autre part. L'augmentation de la production de GNL est due à la fois à des taux d'utilisation plus élevés de l'infrastructure existante et à des ajouts à la capacité de liquéfaction en Australie, aux États-Unis, en Russie et en Malaisie. L'année 2017 a également marqué deux jalons importants pour le secteur maritime: la flotte de méthaniers a franchi la barre des 500, tandis que la flotte en service et en commande de navires de mer alimentés au GNL (hors méthaniers) a franchi la barre des 200.
Chine: épicentre de la croissance des importations de GNL
En 2017, la Chine a dépassé la Corée du Sud en tant que deuxième importateur de GNL après le Japon, les importations de GNL atteignant 38,3 millions de tonnes, en hausse de 43% par rapport à 2016. Cette croissance est alimentée par plusieurs facteurs les secteurs (industriel, production d'électricité, résidentiel et commercial), le programme ambitieux de la Chine pour passer du charbon au gaz et l'engagement du gouvernement à lutter contre le changement climatique et la pollution de l'air. En tant que pays en développement avec une croissance élevée du PIB, une industrialisation et une urbanisation rapides, et une prospérité croissante, la Chine illustre les principaux moteurs de la future demande de GNL et révèle tout le potentiel et les avantages du GNL. La production nationale de GNL et les importations de GNL devraient continuer à connaître une croissance considérable, y compris la construction de nouvelles infrastructures.
États-Unis: épicentre de la croissance des exportations de GNL
Bien que sa première exportation de GNL n'ait été achevée qu'en 2016, les États-Unis deviennent un acteur majeur du GNL et sont en passe de devenir le deuxième exportateur mondial de GNL à la fin de 2022, juste derrière l'Australie et devant le Qatar. selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE). Le boom américain de la production de gaz de schiste stimule la capacité de traitement du gaz naturel domestique ainsi que la construction de terminaux d'exportation de GNL. Conséquence directe de ces développements, les États-Unis sont devenus un exportateur net de gaz naturel en 2017, ce qui constitue un pas important vers l'indépendance énergétique nationale.
Canada: réalité
Le Canada se classe parmi les plus grands producteurs de gaz naturel au monde, avec des ressources commercialisables de gaz naturel estimées capables de maintenir les niveaux de production actuels jusqu'à 300 ans. Les exportations de gaz naturel excédentaire du pays ont traditionnellement été destinées aux États-Unis voisins, mais ce marché se rétrécit rapidement en raison de l'augmentation de l'autosuffisance en gaz aux États-Unis. Pour que le Canada puise pleinement dans ses ressources naturelles, l'établissement de terminaux d'exportation de GNL est essentiel. Le pays attend toujours une décision finale d'investissement (FID) pour son premier projet d'exportation LNG Canada sur la côte canadienne du Pacifique, planifié à maintes reprises et reporté à plusieurs reprises, soulignant les énormes coûts d'investissement en capital et les risques liés à l'infrastructure GNL.Perspective
Dans ses dernières Perspectives énergétiques, BP prévoit que les livraisons de GNL vont plus que doubler d'ici 2040, avec environ 40% de cette expansion au cours des cinq prochaines années. Alors que la matérialisation de ce scénario dépend de plusieurs facteurs, y compris la rigueur des futurs objectifs d'émissions de carbone, le marché du GNL est prêt pour une croissance continue. Par extension, le marché des vannes GNL est prometteur pour l'avenir, car les vannes hautement conçues pour le service cryogénique sont une exigence permanente non seulement pour les nouvelles installations, mais aussi pour la réparation et le remplacement de l'infrastructure substantielle déjà en service.
Vannes dans les applications GNL
Les principaux équipements associés aux usines de liquéfaction, de transport de GNL et de regazéification comprennent les compresseurs, les expanseurs, les échangeurs de chaleur, les pompes, les méthaniers, les réservoirs de stockage de GNL et les pipelines, ainsi que de nombreux autres types d'équipement. Chacun de ces groupes d'équipements nécessite des vannes pour l'isolation, le contrôle ou la protection de l'équipement. Une comptabilité de haut niveau des exigences de vanne comprend les éléments suivants:
Stockage des réservoirs: vannes de remplissage et de vidange cryogéniques, vannes d'isolement, vannes de surpression et vannes à vide
Installation de liquéfaction: vannes d'isolement cryogéniques (principalement des vannes à bille, à papillon à triple décalage ou à vanne), vannes de régulation de process (principalement des vannes à clapet cryogéniques), vannes anti-surtension de compresseur et autres
Installation de regazéification: vannes d'isolation cryogéniques (principalement des vannes à bille, à papillon triple ou à vanne triple), vannes de régulation de process, vannes de canalisation et autres
Navire GNL: soupapes de la salle des machines pour le carburant, soupapes d'eau de refroidissement; vannes de cale et de ballast, vannes de cargaison cryogéniques pour le chargement et le déchargement, soupapes de sûreté contre les surpressions et soupapes de dépression sur les réservoirs de GNL, soupapes pour les systèmes d'épuration des gaz de la cheminée et autres soupapes du système.
Ces applications reflètent uniquement les exigences de processus de haut niveau et sont augmentées
avec de nombreuses autres exigences de vanne pour les systèmes secondaires, y compris l'eau et les eaux usées
systèmes de traitement.
A propos de l'auteur
Matjaž Matošec est directeur de recherche chez Resolute Research où il dirige une équipe dynamique d'analystes de marché. Resolute Research est un important spécialiste de la recherche de marché industriel qui fournit aux clients du monde entier des renseignements commerciaux de calibre mondial sur les équipements de contrôle de flux, sous forme de rapports de marché, de bases de données et de recherches personnalisées.
Canada: réalité
Le Canada se classe parmi les plus grands producteurs de gaz naturel au monde, avec des ressources commercialisables de gaz naturel estimées capables de maintenir les niveaux de production actuels jusqu'à 300 ans. Les exportations de gaz naturel excédentaire du pays ont traditionnellement été destinées aux États-Unis voisins, mais ce marché se rétrécit rapidement en raison de l'augmentation de l'autosuffisance en gaz aux États-Unis. Pour que le Canada puise pleinement dans ses ressources naturelles, l'établissement de terminaux d'exportation de GNL est essentiel. Le pays attend toujours une décision finale d'investissement (FID) pour son premier projet d'exportation LNG Canada sur la côte canadienne du Pacifique, planifié à maintes reprises et reporté à plusieurs reprises, soulignant les énormes coûts d'investissement en capital et les risques liés à l'infrastructure GNL.Perspective
Dans ses dernières Perspectives énergétiques, BP prévoit que les livraisons de GNL vont plus que doubler d'ici 2040, avec environ 40% de cette expansion au cours des cinq prochaines années. Alors que la matérialisation de ce scénario dépend de plusieurs facteurs, y compris la rigueur des futurs objectifs d'émissions de carbone, le marché du GNL est prêt pour une croissance continue. Par extension, le marché des vannes GNL est prometteur pour l'avenir, car les vannes hautement conçues pour le service cryogénique sont une exigence permanente non seulement pour les nouvelles installations, mais aussi pour la réparation et le remplacement de l'infrastructure substantielle déjà en service.
Vannes dans les applications GNL
Les principaux équipements associés aux usines de liquéfaction, de transport de GNL et de regazéification comprennent les compresseurs, les expanseurs, les échangeurs de chaleur, les pompes, les méthaniers, les réservoirs de stockage de GNL et les pipelines, ainsi que de nombreux autres types d'équipement. Chacun de ces groupes d'équipements nécessite des vannes pour l'isolation, le contrôle ou la protection de l'équipement. Une comptabilité de haut niveau des exigences de vanne comprend les éléments suivants:
Stockage des réservoirs: vannes de remplissage et de vidange cryogéniques, vannes d'isolement, vannes de surpression et vannes à vide
Installation de liquéfaction: vannes d'isolement cryogéniques (principalement des vannes à bille, à papillon à triple décalage ou à vanne), vannes de régulation de process (principalement des vannes à clapet cryogéniques), vannes anti-surtension de compresseur et autres
Installation de regazéification: vannes d'isolation cryogéniques (principalement des vannes à bille, à papillon triple ou à vanne triple), vannes de régulation de process, vannes de canalisation et autres
Navire GNL: soupapes de la salle des machines pour le carburant, soupapes d'eau de refroidissement; vannes de cale et de ballast, vannes de cargaison cryogéniques pour le chargement et le déchargement, soupapes de sûreté contre les surpressions et soupapes de dépression sur les réservoirs de GNL, soupapes pour les systèmes d'épuration des gaz de la cheminée et autres soupapes du système.
Ces applications reflètent uniquement les exigences de processus de haut niveau et sont augmentées
avec de nombreuses autres exigences de vanne pour les systèmes secondaires, y compris l'eau et les eaux usées
systèmes de traitement.
A propos de l'auteur
Matjaž Matošec est directeur de recherche chez Resolute Research où il dirige une équipe dynamique d'analystes de marché. Resolute Research est un important spécialiste de la recherche de marché industriel qui fournit aux clients du monde entier des renseignements commerciaux de calibre mondial sur les équipements de contrôle de flux, sous forme de rapports de marché, de bases de données et de recherches personnalisées.
Collectivement, Resolute Research possède des décennies d'expérience dans la prestation de services de consultation aux professionnels travaillant dans l'industrie du contrôle de flux.