LNG加工和智能阀门，满足苛刻的服务要求
2022年7月7日
由于天然气具有清洁燃烧的特性，全球对天然气的需求正在增加，这在发电方面尤其如此，许多行业都在考虑将液化天然气作为一种替代的、更清洁的能源。对于LNG生产商来说，运行安全、盈利的工厂之间的差异往往在于选择具有经验和知识的流量控制合作伙伴，以完成正确的工作。
液化天然气就是液态的天然气。天然气通过冷却到-160°C(-260°F)转化为液化天然气，此时它变成液体。这一过程将天然气的体积减少了600倍以上，这使得天然气可以通过海运或卡车有效地运输。液化天然气一旦到达目的地，就会在进口码头从船上卸下，或在码头从卡车上卸下，在那里液化天然气以液体形式储存，直到被加热回天然气，并通过管道输送分配。随着全球人口的增长，Valmet的阀门产品非常适合于满足精确控制、杂质分子筛分和其他温暖区域ESD开/关应用的要求。
液化天然气生产链包括从压缩、净化、干燥和分馏到液化的几个阶段，然后液化天然气准备由特殊的液化天然气油轮运输并发送给最终用户。
在冷却之前
原料气体中天然存在的大量杂质在低温下会冻结，因此会阻塞工厂的低温部分，在将气体冷却到低温之前，必须对其进行净化和干燥，以避免在工厂的低温部分冻结。典型的干燥方法是分子筛。
金属阀座阀门，如NelesTM耳轴安装球阀，由于其可靠的工作和良好的高压差响应，已广泛应用于这些要求苛刻的开关应用。耳轴安装设计提供更低的摩擦和操作扭矩。阀座结构确保即使在极端条件下也能在两个方向上保持持久的密封性。这种设计在分子筛粉尘存在的频繁切换和恒定的温度变化中证明了其持久的密封性。
什么是分子筛阀?
一个典型的分子筛由两个或多个填充分子筛的柱组成，通常是沸石基吸附剂。其特殊特性包括各种气体或液体化合物的可逆吸附，以及提供非常高的内表面积的空腔和窄孔网络。当湿流或酸流在一个柱中处理时，另一个柱正在再生。根据被处理的体积，可以实现多吸附器系统。分子筛沿下行方向吸附杂质。当分子筛床接近最大饱和时，进口气流切换到第二塔，在第一塔开始再生。分子筛可以通过用热气体、蒸汽加热吸附剂或通过改变分压(压力变化)来再生。再生气体在200 - 320˚C的温度下与工艺气体反向流动。逆流再生用于防止吸附剂老化，从而增加循环次数。再生后用干气冷却。
分子筛分中的开关阀在按预设顺序将色谱柱从吸附相切换到再生和冷却相的过程中起着重要作用。这些阀门必须承受温度波动和频繁循环，同时在多年的运行中保持两个流向的密封性。
在材料选择和阀座结构时必须小心，以避免来自摩尔筛床的颗粒进入阀座腔并粘附在密封面上造成任何磨损。逸散排放控制在碳氢化合物加工中非常重要，以避免对环境和健康造成危害。
金属阀座阀门，如Neles的球阀和蝶阀，已广泛应用于这些要求苛刻的开关应用。选用耳轴安装的球阀，是因为其可靠的运行和高压差的良好响应。这种设计在分子筛粉尘存在的频繁切换和恒定的温度变化中证明了其持久的密封性。现在似乎是一种趋势，在某些情况下考虑蝶阀，其中尺寸大，压力在中等水平(10 - 20巴)。
三偏心盘设计为切换分子筛提供了一个有趣的选择。然而，充分了解正确选择阀门的工艺条件是很重要的，以确保所述应用流体的连续干燥或分离。
耐耐斯双法兰蝶阀配耐耐斯弹簧回动器和Neles用于严格控制应用的智能定位器。
詹姆斯伯里耳轴安装球阀与Neles弹簧回动器和Neles用于ESD应用的智能电磁铁。
让它变酷
甲烷和乙烷的液化与一些剩余的丙烷发生在主低温交换器。原料气被冷却成几束，然后冷却到大约-160°C。在这个温度下，气体凝结成液体并被送到冷藏储罐。低温交换器中的冷却通常由基于压缩的制冷回路提供。
几个控制和隔离阀控制容器中的液位，保护它们免受超压，保护泵和调节流量，在关闭和启动以及紧急情况下隔离设备。一般来说，大多数用于这种用途的蝶阀是4英寸或更大。一些控制阀将是这种类型，但大多数蝶阀是手动，自动开关和紧急关闭。虽然许多这些阀门在整个设施中使用，但大多数类型将是低温的，以满足极冷的要求。这些阀门大多数属于150级、300级和600级，具有法兰或对焊端。这些阀门需要在填料上进行活负荷，以确保填料腔上的负荷恒定。他们还将有阀杆延伸，计算长度，以保持一个蒸汽屏障在延伸的上端。还需要一些900磅级的高压阀门和低温蝶阀，但这些对大多数液化厂来说并不突出。Neles K800软阀座低温蝶阀和L6金属阀座设计在这些应用中经常使用，具有强大的安装基础，已证明功能和有效的使用寿命。
Valmet的流量控制业务对低温设计和生产测试有严格的内部标准，这在上面的照片中很明显，照片显示了生产低温测试，以确保在发货前阀门的密封性。
液化天然气流量控制
在液化天然气加工中，安全性和可靠性始终是第一位的，因此需要具有现场验证经验的类型测试产品。液化天然气链对从生产和储存到运输和接收终端的再气化的低温服务领域有指定的要求。需要具有挑战性的工厂验收测试(FAT)，主要用于ESD和开关阀。
维美德提供全面的流动控制产品系列，专门为克服液化天然气加工的挑战而开发，具有在这些应用中的经验和专业知识。我们也在不断开发技术，以应对噪音和空化的挑战。
作为我们工程能力的重点，我们的流量控制业务拥有世界上最大，最复杂的低温阀门测试设施。正是在这个实验室里，我们验证了我们的产品将会按照特定的标准在该领域中脱颖而出。
从阀座设计和涂层到冶金，我们的一切都经过了开发、测试和认证，以满足液化天然气行业从加工、储存到运输的需求。
结论
尽管有很多关于氢经济和能源转型的新闻和炒作，但液化天然气仍然是主要的能源来源。欧洲氢经济的最新发展短期内不会取代液化天然气，预计也会有新的需求来取代目前的天然气来源。
维美德在LNG供应链的不同阶段提供技术。我们的产品在液化天然气的生产、制冷和液化方面非常强大。广泛的产品供应和服务支持理念使我们成为所有客户的强大合作伙伴。
随着负责任和可持续工业过程的重要性的增加，绿色和蓝色氢作为碳中性燃料的作用将继续增长，这些燃料分别来自剩余的可再生能源或通过去除二氧化碳生产。然而，这并不意味着天然气和液化天然气的终结，它们仍将是能源结构中非常重要的一部分。液化天然气仍被视为更环保的解决方案，而绿色和蓝色氢技术仍在继续发展。
对于维美德来说，运输和再气化领域还有未开发的商业潜力，我们愿意接受挑战，并期待在未来几年证明这一点。
来源
- BOYER, J.，“LNG应用中的增强安全性”，Valve杂志，(2021年5月)。
- TILLEY, M.和BLANQUET, F.，“围绕液化天然气的辩论和机会，Valve杂志，(2013)。
- ＇LNG工业中的蝶阀，碳氢化合物工程，(2019年7月)，Callum O ' reilly
- 筛分分子(2012年9月)。
- 欧盟委员会，”REPowerEU:该计划旨在迅速减少对俄罗斯化石燃料的依赖，并快速推进绿色转型，(2022年5月)。
本文最初发表于《LNG工业》杂志2022年7月号，标题为“控制流量”。链接到原文．