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GNL: opportunità significative per le valvole criogeniche
- Autore:Matjaž Matošec
- Rilasciare il:2018-06-28
Estinguere la sete di energia del mondo e mitigare i cambiamenti climatici e l'inquinamento atmosferico è una delle maggiori sfide del XXI secolo. Il gas naturale, in particolare in forma liquefatta, sta diventando sempre più utilizzato come ponte per un'economia a basso tenore di carbonio. Per supportare questa tendenza, è necessaria un'infrastruttura LNG aggiuntiva, che offre opportunità significative ai produttori di valvole criogeniche.
Articolo di Matjaž Matošec, direttore della ricerca, ricerca risoluta
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Le riserve globali di gas naturale sono abbondanti e, con le nuove significative scoperte di gas di scisto annunciate negli ultimi anni e le maggiori scoperte che potrebbero essere fatte in futuro, il gas naturale fornisce una fonte affidabile di energia più a lungo di quanto potrebbe essere necessario fare affidamento. Sebbene non sia carbonfree, la combustione del gas naturale emette circa il 30% in meno di CO2 rispetto al petrolio e quasi il 50% in meno del carbone, con riduzioni ancora maggiori delle emissioni di ossido di azoto (NOx) e quasi nessuna emissione di anidride solforosa (SO2) dannosa per l'ambiente. Una fonte di energia estremamente versatile, il gas naturale alimenta i processi industriali, genera elettricità, riscalda edifici, acqua e fornelli e - sempre più - viene utilizzato come carburante per il trasporto, principalmente per camion e navi marittime.
Distanza tra offerta e domanda
Quindi, perché la necessità di liquefare il gas naturale? Le riserve di gas globali sono distribuite in modo disuguale, richiedendo vaste reti di gasdotti di trasmissione e distribuzione per fornire gas trasformati ai mercati degli utenti finali. Molti paesi non dispongono delle infrastrutture necessarie per esportare / importare gas via terra o stanno raggiungendo i limiti della loro attuale capacità di condotte, il che offre enormi opportunità per le vendite di valvole a sé stante quando viene costruita una nuova infrastruttura di condotte. Altri paesi, compresi alcuni dei maggiori produttori e consumatori di gas naturale, sono o troppo distanti dalle fonti di approvvigionamento / domanda di gas per trasportarlo via terra o sono nazioni insulari (ad esempio, Australia, Giappone, Indonesia).
La conversione del gas naturale in LNG riduce il suo volume di circa 600 volte. Ciò rende commercialmente redditizio il trasporto di gas via mare, superando così gli ostacoli geografici e di distanza e, a sua volta, promuovendo il commercio globale di gas e garantendo sicurezza e flessibilità di approvvigionamento per mercati specifici.
Quattro passi
Ci sono essenzialmente quattro fasi nell'utilizzo del gas naturale sotto forma di GNL: liquefazione che si verifica nella regione dell'abbondanza di gas, trasporto di GNL da parte di vettori marittimi verso regioni di scarsità di gas, rigassificazione di GNL nel porto di consegna e distribuzione di gas al mercato di centrali elettriche, processi industriali e uso residenziale, commerciale o industriale per il riscaldamento.
Ognuna di queste fasi richiede enormi quantità di infrastrutture e apparecchiature per il controllo del flusso, che offre opportunità significative per i produttori di valvole criogeniche ad alte prestazioni. Inoltre, l'uso del GNL come carburante per il trasporto, che non comporta rigassificazione, presenta ulteriori opportunità per le valvole criogeniche da utilizzare nelle stazioni di rifornimento e di rifornimento, che vanno oltre lo scopo di questo articolo.
La conversione del gas naturale in LNG riduce il suo volume di circa 600 volte. Ciò rende commercialmente redditizio il trasporto di gas via mare, superando così gli ostacoli geografici e di distanza e, a sua volta, promuovendo il commercio globale di gas e garantendo sicurezza e flessibilità di approvvigionamento per mercati specifici.
Quattro passi
Ci sono essenzialmente quattro fasi nell'utilizzo del gas naturale sotto forma di GNL: liquefazione che si verifica nella regione dell'abbondanza di gas, trasporto di GNL da parte di vettori marittimi verso regioni di scarsità di gas, rigassificazione di GNL nel porto di consegna e distribuzione di gas al mercato di centrali elettriche, processi industriali e uso residenziale, commerciale o industriale per il riscaldamento.
Ognuna di queste fasi richiede enormi quantità di infrastrutture e apparecchiature per il controllo del flusso, che offre opportunità significative per i produttori di valvole criogeniche ad alte prestazioni. Inoltre, l'uso del GNL come carburante per il trasporto, che non comporta rigassificazione, presenta ulteriori opportunità per le valvole criogeniche da utilizzare nelle stazioni di rifornimento e di rifornimento, che vanno oltre lo scopo di questo articolo.
Diagramma di flusso del processo di liquefazione di GNL raffigurante il processo a cascata di refrigerante puro e i principali sistemi di pompe, valvole, flussometri e compressori ad esso associati. Diagramma © Ricerca risolutiva
Requisiti della valvola
I requisiti prestazionali per le valvole che trattano il GNL sono tra i più esigenti in qualsiasi settore, soprattutto per quanto riguarda le prestazioni a bassa temperatura a temperature intorno a -162 ° C, la tenuta stagna a tenuta stagna e le elevate prestazioni delle emissioni fuggitive. La conformità con molti standard industriali nazionali e internazionali è un requisito, con troppi per elencarli singolarmente in questo articolo. Mentre la discussione completa sugli standard del settore dei servizi frigoriferi è troppo ampia per essere completamente sviluppata qui, è istruttivo elencare almeno alcuni dei principali standard. Includono BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, in relazione alle prestazioni del freddo. Altri standard includono ASME B31.3, ANSI 1316.34 e API 600, 602, 603, 608 e 609, a seconda del tipo di valvola in considerazione.Nessuna regola dura e veloce
Sebbene siano disponibili numerosi metallurgi per il corpo per il servizio criogenico, l'acciaio inossidabile 316 è ampiamente utilizzato a causa delle sue prestazioni complessive. I materiali speciali per le sedi e le guarnizioni e le caratteristiche costruttive sono necessari per adattarsi alla dilatazione termica differenziale delle parti della valvola, il che complica il requisito della tenuta del gorgogliatore. Per garantire la tenuta stagna dello stelo contro le emissioni fuggitive sono necessari modelli estesi del cappello per le tenute dell'albero. Le connessioni di estremità più comuni includono flangia, saldatura di testa e saldatura per garantire la massima integrità contro le perdite.
Sebbene non vi siano regole rigide per quanto riguarda l'applicazione di tipi di valvole specifici, le valvole a sfera sono comunemente utilizzate nelle dimensioni più piccole generalmente fino a 8 pollici, con valvole a farfalla a triplo offset utilizzate per dimensioni maggiori fino a 24 pollici a causa di ingombro ridotto e peso più leggero. Le valvole a saracinesca vengono spesso utilizzate per dimensioni ancora maggiori. Tuttavia, ogni tipo di valvola può essere trovato in quasi tutte le categorie di dimensioni a seconda delle preferenze del cliente e delle circostanze specifiche che circondano l'applicazione.
Mercato del GNL nel 2017
La domanda globale di GNL è cresciuta di 29 milioni di tonnellate nel 2017, salendo a 293 milioni di tonnellate, secondo il LNG Outlook Shell del 2018. Questo aumento ha superato le aspettative ed è in gran parte attribuibile all'offerta aggiuntiva da parte di Australia e Stati Uniti, da un lato, e dall'altra la domanda proveniente dalla Cina. L'aumento della produzione di GNL è dovuto sia ai maggiori tassi di utilizzo delle infrastrutture esistenti che alle aggiunte alla capacità di liquefazione in Australia, Stati Uniti, Russia e Malesia. L'anno 2017 ha segnato anche due importanti pietre miliari per il settore marittimo: la flotta di navi GNL ha raggiunto quota 500, mentre la flotta in servizio e su ordinazione di navi marittime alimentate a GNL (esclusi vettori di GNL) ha raggiunto la soglia dei 200.
Cina: epicentro della crescita delle importazioni di GNL
Nel 2017, la Cina ha superato la Corea del Sud come secondo importatore mondiale di GNL dopo il Giappone, con le importazioni di GNL del paese che raggiungono 38,3 milioni di tonnellate, in aumento del 43% rispetto al 2016. Questa crescita è guidata da diversi fattori, tra cui l'aumento della domanda di energia in tutte le principali settori (industriale, produzione di energia, residenziale e commerciale), l'ambizioso programma cinese di passare dal carbone al gas e l'impegno del governo per affrontare i cambiamenti climatici e l'inquinamento atmosferico. Essendo un paese in via di sviluppo con un'elevata crescita del PIL, una rapida industrializzazione e urbanizzazione e una crescente prosperità, la Cina esemplifica i principali motori per la futura domanda di GNL e rivela il pieno potenziale e i benefici del GNL. Si prevede che la produzione di GNL nazionale cinese e le importazioni di GNL continueranno a registrare una crescita eccezionale, tra cui la costruzione di nuove infrastrutture.
Stati Uniti: epicentro della crescita delle esportazioni di GNL
I requisiti prestazionali per le valvole che trattano il GNL sono tra i più esigenti in qualsiasi settore, soprattutto per quanto riguarda le prestazioni a bassa temperatura a temperature intorno a -162 ° C, la tenuta stagna a tenuta stagna e le elevate prestazioni delle emissioni fuggitive. La conformità con molti standard industriali nazionali e internazionali è un requisito, con troppi per elencarli singolarmente in questo articolo. Mentre la discussione completa sugli standard del settore dei servizi frigoriferi è troppo ampia per essere completamente sviluppata qui, è istruttivo elencare almeno alcuni dei principali standard. Includono BS 6364, MSS SP-134 e ISO 28921-1, in relazione alle prestazioni del freddo. Altri standard includono ASME B31.3, ANSI 1316.34 e API 600, 602, 603, 608 e 609, a seconda del tipo di valvola in considerazione.Nessuna regola dura e veloce
Sebbene siano disponibili numerosi metallurgi per il corpo per il servizio criogenico, l'acciaio inossidabile 316 è ampiamente utilizzato a causa delle sue prestazioni complessive. I materiali speciali per le sedi e le guarnizioni e le caratteristiche costruttive sono necessari per adattarsi alla dilatazione termica differenziale delle parti della valvola, il che complica il requisito della tenuta del gorgogliatore. Per garantire la tenuta stagna dello stelo contro le emissioni fuggitive sono necessari modelli estesi del cappello per le tenute dell'albero. Le connessioni di estremità più comuni includono flangia, saldatura di testa e saldatura per garantire la massima integrità contro le perdite.
Sebbene non vi siano regole rigide per quanto riguarda l'applicazione di tipi di valvole specifici, le valvole a sfera sono comunemente utilizzate nelle dimensioni più piccole generalmente fino a 8 pollici, con valvole a farfalla a triplo offset utilizzate per dimensioni maggiori fino a 24 pollici a causa di ingombro ridotto e peso più leggero. Le valvole a saracinesca vengono spesso utilizzate per dimensioni ancora maggiori. Tuttavia, ogni tipo di valvola può essere trovato in quasi tutte le categorie di dimensioni a seconda delle preferenze del cliente e delle circostanze specifiche che circondano l'applicazione.
Mercato del GNL nel 2017
La domanda globale di GNL è cresciuta di 29 milioni di tonnellate nel 2017, salendo a 293 milioni di tonnellate, secondo il LNG Outlook Shell del 2018. Questo aumento ha superato le aspettative ed è in gran parte attribuibile all'offerta aggiuntiva da parte di Australia e Stati Uniti, da un lato, e dall'altra la domanda proveniente dalla Cina. L'aumento della produzione di GNL è dovuto sia ai maggiori tassi di utilizzo delle infrastrutture esistenti che alle aggiunte alla capacità di liquefazione in Australia, Stati Uniti, Russia e Malesia. L'anno 2017 ha segnato anche due importanti pietre miliari per il settore marittimo: la flotta di navi GNL ha raggiunto quota 500, mentre la flotta in servizio e su ordinazione di navi marittime alimentate a GNL (esclusi vettori di GNL) ha raggiunto la soglia dei 200.
Cina: epicentro della crescita delle importazioni di GNL
Nel 2017, la Cina ha superato la Corea del Sud come secondo importatore mondiale di GNL dopo il Giappone, con le importazioni di GNL del paese che raggiungono 38,3 milioni di tonnellate, in aumento del 43% rispetto al 2016. Questa crescita è guidata da diversi fattori, tra cui l'aumento della domanda di energia in tutte le principali settori (industriale, produzione di energia, residenziale e commerciale), l'ambizioso programma cinese di passare dal carbone al gas e l'impegno del governo per affrontare i cambiamenti climatici e l'inquinamento atmosferico. Essendo un paese in via di sviluppo con un'elevata crescita del PIL, una rapida industrializzazione e urbanizzazione e una crescente prosperità, la Cina esemplifica i principali motori per la futura domanda di GNL e rivela il pieno potenziale e i benefici del GNL. Si prevede che la produzione di GNL nazionale cinese e le importazioni di GNL continueranno a registrare una crescita eccezionale, tra cui la costruzione di nuove infrastrutture.
Stati Uniti: epicentro della crescita delle esportazioni di GNL
Sebbene la sua prima esportazione di GNL sia stata completata solo nel 2016, gli Stati Uniti stanno diventando un importante LNG ed è sulla buona strada per diventare il secondo maggiore esportatore di GNL al mondo entro la fine del 2022, appena dietro l'Australia e prima del Qatar, secondo l'Agenzia internazionale per l'energia (IEA). Il boom degli Stati Uniti nella produzione di gas di scisto sta aumentando la capacità di trattamento del gas naturale nazionale e la costruzione di terminali per l'esportazione di GNL. Come conseguenza diretta di questi sviluppi, nel 2017 gli Stati Uniti sono diventati esportatori netti di gas naturale, il che rappresenta un passo importante verso il raggiungimento dell'indipendenza energetica nazionale.
Canada: controllo di realtà
Il Canada si colloca tra i maggiori produttori mondiali di gas naturale, con le risorse commerciabili di gas naturale che si ritiene possano sostenere gli attuali livelli di produzione fino a 300 anni. Le esportazioni del paese di surplus di gas naturale sono state tradizionalmente destinate agli Stati Uniti limitrofi, ma questo mercato si sta rapidamente restringendo a causa dell'aumento dell'autosufficienza dei gas negli Stati Uniti. Affinché il Canada possa sfruttare appieno le sue risorse naturali, l'accumulo di terminali per l'esportazione di GNL è essenziale. Il paese attende ancora una decisione di investimento finale (FID) per il suo primo progetto di esportazione del LNG in Canada, pianificato a lungo e ripetutamente ritardato sulla costa del Pacifico canadese, evidenziando gli immensi costi di investimento di capitale e i rischi associati all'infrastruttura di GNL.prospettiva
Nel suo ultimo Energy Outlook, BP prevede che le forniture di GNL saranno più che raddoppiate entro il 2040, con circa il 40% di quella espansione verificatasi nei prossimi cinque anni. Mentre la materializzazione di questo scenario dipende da molteplici fattori, tra cui il rigore dei futuri obiettivi di emissioni di carbonio, il mercato del GNL è pronto per una crescita continua. Per estensione, un futuro luminoso è in vantaggio per il mercato delle valvole LNG perché le valvole altamente ingegnerizzate per il servizio criogenico sono un requisito costante non solo per le nuove installazioni, ma anche per la riparazione e la sostituzione delle infrastrutture sostanziali già in servizio.
Valvole in applicazioni GNL
Le principali attrezzature associate agli impianti di liquefazione, al trasporto di GNL e agli impianti di rigassificazione comprendono compressori, espansori, scambiatori di calore, pompe, autocisterne GNL, serbatoi di stoccaggio GNL e condotte, oltre a molti altri tipi di apparecchiature. Ciascuno di questi gruppi di apparecchiature richiede valvole per l'isolamento, il controllo o la protezione dell'apparecchiatura. Una contabilità di alto livello dei requisiti delle valvole include quanto segue:
Stoccaggio del serbatoio: valvole di riempimento e drenaggio criogenico, valvole di isolamento, valvole di sovrappressione e valvole di interruzione del vuoto
Impianto di liquefazione: valvole di isolamento criogeniche (principalmente a sfera, a farfalla a triplo offset o a saracinesca), valvole di controllo del processo (principalmente valvole a globo criogenico), valvole anti-sovratensione del compressore e altre
Impianto di rigassificazione: valvole di isolamento criogeniche (principalmente a sfera, a farfalla a triplo offset o a saracinesca), valvole di controllo del processo, valvole della conduttura e altre
Autocisterna di GNL: valvole della sala macchine per carburante, valvole dell'acqua di raffreddamento; valvole di sentina e di zavorra, valvole di carico criogeniche per carico e scarico, valvole di sovrappressione e valvole di vuoto-rottura su serbatoi LNG, valvole per sistemi di lavaggio a gas del gruppo motore e altre valvole di sistema.
Queste applicazioni riflettono solo i requisiti di processo di alto livello e sono aumentati
con molti altri requisiti di valvole per sistemi secondari, inclusi acqua e acque reflue
sistemi di trattamento.
Circa l'autore
Matjaž Matošec è Research Manager presso Resolute Research, dove dirige un dinamico team di analisti di mercato. Resolute Research è uno specialista di ricerca leader nel mercato industriale che fornisce ai clienti globali una market intelligence di livello mondiale sulle apparecchiature di controllo del flusso, sotto forma di rapporti di mercato, database e ricerche personalizzate.
Canada: controllo di realtà
Il Canada si colloca tra i maggiori produttori mondiali di gas naturale, con le risorse commerciabili di gas naturale che si ritiene possano sostenere gli attuali livelli di produzione fino a 300 anni. Le esportazioni del paese di surplus di gas naturale sono state tradizionalmente destinate agli Stati Uniti limitrofi, ma questo mercato si sta rapidamente restringendo a causa dell'aumento dell'autosufficienza dei gas negli Stati Uniti. Affinché il Canada possa sfruttare appieno le sue risorse naturali, l'accumulo di terminali per l'esportazione di GNL è essenziale. Il paese attende ancora una decisione di investimento finale (FID) per il suo primo progetto di esportazione del LNG in Canada, pianificato a lungo e ripetutamente ritardato sulla costa del Pacifico canadese, evidenziando gli immensi costi di investimento di capitale e i rischi associati all'infrastruttura di GNL.prospettiva
Nel suo ultimo Energy Outlook, BP prevede che le forniture di GNL saranno più che raddoppiate entro il 2040, con circa il 40% di quella espansione verificatasi nei prossimi cinque anni. Mentre la materializzazione di questo scenario dipende da molteplici fattori, tra cui il rigore dei futuri obiettivi di emissioni di carbonio, il mercato del GNL è pronto per una crescita continua. Per estensione, un futuro luminoso è in vantaggio per il mercato delle valvole LNG perché le valvole altamente ingegnerizzate per il servizio criogenico sono un requisito costante non solo per le nuove installazioni, ma anche per la riparazione e la sostituzione delle infrastrutture sostanziali già in servizio.
Valvole in applicazioni GNL
Le principali attrezzature associate agli impianti di liquefazione, al trasporto di GNL e agli impianti di rigassificazione comprendono compressori, espansori, scambiatori di calore, pompe, autocisterne GNL, serbatoi di stoccaggio GNL e condotte, oltre a molti altri tipi di apparecchiature. Ciascuno di questi gruppi di apparecchiature richiede valvole per l'isolamento, il controllo o la protezione dell'apparecchiatura. Una contabilità di alto livello dei requisiti delle valvole include quanto segue:
Stoccaggio del serbatoio: valvole di riempimento e drenaggio criogenico, valvole di isolamento, valvole di sovrappressione e valvole di interruzione del vuoto
Impianto di liquefazione: valvole di isolamento criogeniche (principalmente a sfera, a farfalla a triplo offset o a saracinesca), valvole di controllo del processo (principalmente valvole a globo criogenico), valvole anti-sovratensione del compressore e altre
Impianto di rigassificazione: valvole di isolamento criogeniche (principalmente a sfera, a farfalla a triplo offset o a saracinesca), valvole di controllo del processo, valvole della conduttura e altre
Autocisterna di GNL: valvole della sala macchine per carburante, valvole dell'acqua di raffreddamento; valvole di sentina e di zavorra, valvole di carico criogeniche per carico e scarico, valvole di sovrappressione e valvole di vuoto-rottura su serbatoi LNG, valvole per sistemi di lavaggio a gas del gruppo motore e altre valvole di sistema.
Queste applicazioni riflettono solo i requisiti di processo di alto livello e sono aumentati
con molti altri requisiti di valvole per sistemi secondari, inclusi acqua e acque reflue
sistemi di trattamento.
Circa l'autore
Matjaž Matošec è Research Manager presso Resolute Research, dove dirige un dinamico team di analisti di mercato. Resolute Research è uno specialista di ricerca leader nel mercato industriale che fornisce ai clienti globali una market intelligence di livello mondiale sulle apparecchiature di controllo del flusso, sotto forma di rapporti di mercato, database e ricerche personalizzate.
Collettivamente, Resolute Research ha decenni di esperienza nel fornire servizi di consulenza a professionisti che operano nel settore del controllo di flusso.