Guide détaillé sur la conception, la sélection des matériaux et les applications des réservoirs de GNL

Introduction

Le gaz naturel liquéfié (GNL) est un élément essentiel de l'infrastructure énergétique mondiale. Il est stocké à des températures cryogéniques pour faciliter le transport et le stockage. La conception des réservoirs de GNL et le choix des matériaux sont essentiels pour garantir leur sécurité, leur durabilité et leurs performances. En plus d'explorer la conception et les matériaux des réservoirs, il est essentiel de comprendre les différentes applications des réservoirs de GNL pour apprécier pleinement leur rôle dans le secteur de l'énergie.

Comprendre la conception des réservoirs de GNL

Les réservoirs de GNL sont conçus pour contenir du gaz naturel sous forme liquide à des températures d'environ -162 °C (-260 °F). Ils doivent résister au froid extrême, aux variations de pression et aux contraintes thermiques potentielles. Voici un aperçu détaillé des principaux types de réservoirs et des considérations de conception critiques :
Types de réservoirs :
Réservoirs à confinement unique : Ces réservoirs sont constitués d'une seule couche d'acier avec une structure extérieure en béton. En raison de marges de sécurité plus faibles, ils sont généralement utilisés pour des capacités de stockage plus petites et sont moins courants pour les applications à grande échelle.
Réservoirs à double confinement : Ces réservoirs sont constitués d'une cuve intérieure en acier et d'une couche de confinement extérieure en béton ou en acier. Ils offrent une sécurité supplémentaire en gérant les fuites potentielles et en fournissant une couche de protection supplémentaire.
Réservoirs à confinement complet : Ces réservoirs, dotés d'un conteneur intérieur de GNL et d'un système de confinement secondaire, sont conçus pour gérer toutes les fuites potentielles, ce qui en fait la norme pour le stockage de GNL à grande échelle.
Considérations sur la conception:
Isolation thermique : Des matériaux isolants avancés comme la perlite, le vide ou la mousse de polyuréthane empêchent la pénétration de chaleur et maintiennent le GNL à des températures cryogéniques.
Systèmes de contrôle de pression : Les soupapes de décharge et les systèmes de surveillance sont essentiels pour gérer les pressions internes et garantir un fonctionnement sûr.
Intégrité sismique et structurelle : Les réservoirs doivent résister à l'activité sismique et à d'autres contraintes structurelles, ils intègrent donc souvent du béton armé et des analyses structurelles détaillées.

Sélection des matériaux pour les réservoirs de GNL

Le choix de matériaux adaptés est essentiel pour la performance et la longévité des réservoirs de GNL. Voici un aperçu des matériaux couramment utilisés :
Matériaux du réservoir intérieur :
Acier au nickel 9% (ASTM A553): Idéal pour la plaque inférieure intérieure et la coque intérieure ou les plaques murales, ce matériau offre une ténacité élevée et une résistance à la rupture fragile à des températures cryogéniques.
Acier au carbone à basse température : Ceci est parfois utilisé avec l'acier au nickel 9% pour les composants où les propriétés cryogéniques extrêmes ne sont pas aussi critiques.
Matériaux du réservoir extérieur :
Béton: Utilisé pour la couche de confinement extérieure dans les réservoirs à double et à confinement complet, offrant un support structurel robuste et une isolation thermique supplémentaire.
Acier: Parfois utilisé dans le réservoir extérieur pour les zones à forte contrainte, souvent revêtu ou traité pour résister à la corrosion.
Matériaux du toit du réservoir :
ASTM A516 Grade 70: Cet acier au carbone convient à la plaque de toit du réservoir, offrant résistance et ténacité à basse température.
Matériaux d'isolation :
Perlite: Efficace pour isoler contre les températures cryogéniques.
Fibre de verre et aérogel : Matériaux avancés offrant une excellente isolation thermique mais à des coûts plus élevés.

Applications des réservoirs de GNL

Les réservoirs de GNL jouent un rôle essentiel dans diverses applications du secteur de l'énergie. Voici comment ils sont utilisés :
Terminaux d'importation et d'exportation de GNL :
Terminaux d'importation : Les réservoirs de GNL des terminaux d’importation reçoivent le GNL des navires et le stockent avant qu’il ne soit regazéifié et distribué dans le réseau de gaz local.
Terminaux d'exportation : Les réservoirs de GNL stockent le gaz naturel liquéfié dans les terminaux d’exportation avant qu’il ne soit chargé sur des navires pour le transport international.
Stockage et distribution de GNL :
Entreprises de services publics : Les services publics stockent et distribuent du gaz naturel destiné à un usage résidentiel et commercial dans des réservoirs de GNL, garantissant ainsi un approvisionnement constant même pendant les périodes de pointe de la demande.
Applications industrielles: Les industries utilisent des réservoirs de GNL pour stocker et fournir du gaz naturel pour les processus qui nécessitent une source de carburant constante et fiable.
Le GNL comme carburant :
Transport maritime : Les réservoirs de GNL sont utilisés dans les navires conçus pour fonctionner au GNL, réduisant ainsi les émissions par rapport aux carburants marins traditionnels.
Véhicules lourds : Les réservoirs de GNL sont utilisés dans les camions et les bus qui fonctionnent au gaz naturel liquéfié, offrant une alternative plus propre au carburant diesel.
Sauvegarde d'urgence et écrêtement des pointes :
Alimentation de secours : Les réservoirs de GNL fournissent des solutions d’alimentation de secours pour les zones où l’approvisionnement en électricité n’est pas fiable, garantissant que le gaz naturel est disponible pour la production d’électricité en cas de panne.
Écrêtement des pics : Le stockage de GNL permet de gérer la demande de pointe en stockant l’excédent de gaz pendant les périodes de faible demande et en le libérant pendant les périodes de forte demande.
Installations de production de GNL :
Usines de liquéfaction : Les réservoirs de GNL stockent le produit liquéfié dans les installations de production, où le gaz naturel est refroidi et condensé sous forme liquide pour un stockage et un transport efficaces.

Considérations relatives à la conception et à la sécurité

Pour garantir la sécurité et l’efficacité des réservoirs de GNL, tenez compte des éléments suivants :
Gestion du stress thermique : Une isolation et des joints de dilatation appropriés sont nécessaires pour gérer les contraintes thermiques causées par les variations extrêmes de température.
Caractéristiques de sécurité : Pour faire face aux risques potentiels associés au stockage de GNL, intégrez des systèmes de détection des fuites, de protection contre les incendies et des systèmes d’arrêt d’urgence.
Conformité réglementaire : Respectez les normes et réglementations de l’industrie émanant d’organisations telles que l’American Petroleum Institute (API), la National Fire Protection Association (NFPA) et l’Organisation internationale de normalisation (ISO).

Conclusion

La conception et le choix des matériaux des réservoirs de GNL sont essentiels pour garantir leur fonctionnement sûr et efficace. Les ingénieurs peuvent créer des réservoirs qui fonctionnent de manière fiable dans des conditions extrêmes en sélectionnant des matériaux appropriés comme l'acier au nickel 9% pour les composants cryogéniques et l'ASTM A516 Grade 70 pour le toit. La compréhension des diverses applications des réservoirs de GNL, des terminaux d'importation et d'exportation aux utilisations industrielles et aux secours d'urgence, met en évidence leur rôle crucial dans l'infrastructure énergétique mondiale. Une conception soignée, une sélection des matériaux et le respect des normes de sécurité favoriseront le succès et la sécurité continus du stockage et de l'utilisation du GNL. Pour des spécifications précises et les prix actuels, consultez [email protected] est toujours conseillé pour répondre aux besoins spécifiques du projet.