Valvole di sicurezza per GNL e GPL per sistemi criogenici, di stoccaggio e di vaporizzazione
Le valvole di sicurezza per GNL e GPL proteggono linee di trasferimento criogeniche, serbatoi di stoccaggio, vaporizzatori, skid di carico, sistemi di aumento pressione, pompe di trasferimento, linee di ritorno vapore, pacchi compressori e sezioni di liquido bloccate dall'eccesso di pressione. Il servizio GNL è dominato da temperature criogeniche, gas di boil-off ed espansione di liquido intrappolato, mentre il servizio GPL è dominato dalla pressione del vapore, esposizione al fuoco, comportamento di liquido-vapore saturo e instradamento sicuro dello scarico.
Dove vengono utilizzate le valvole di sicurezza nei sistemi GNL e GPL
Le applicazioni GNL e GPL sono entrambe servizi di sfioro pressione di idrocarburi, ma non dovrebbero essere specificate come lo stesso tipo di servizio per la valvola. Il GNL è un servizio di liquido criogenico a circa -162°C, mentre il GPL coinvolge solitamente propano, butano o GPL misto immagazzinato sotto pressione come sistema liquido-vapore saturo.
Stoccaggio GNL e sistemi BOG
Utilizzate su pacchi correlati allo stoccaggio GNL, linee di gas di boil-off, sistemi di aumento pressione, skid di gestione vapore e linee di invio gas. I controlli chiave includono materiali per basse temperature, generazione di vapore, scarico bloccato e sfiato sicuro.
Linee di trasferimento GNL
Utilizzate su linee di trasferimento liquidi, bracci di carico, linee di scarico, cold box e sezioni criogeniche bloccate. L'espansione termica del liquido intrappolato è spesso il caso di sfioro più importante.
Vaporizzatori GNL
Utilizzati su vaporizzatori ambientali, vaporizzatori a bagno d'acqua, vaporizzatori riscaldati a vapore e skid di invio. La revisione dello sfioro dovrebbe considerare l'apporto di calore, il blocco dell'uscita, il guasto del regolatore a valle e la generazione di vapore.
Serbatoi e sfere GPL
Utilizzati su recipienti di stoccaggio di propano, butano e miscele GPL. L'esposizione al fuoco, la pressione di vapore, la condizione di riempimento, l'espansione del liquido e la direzione di scarico sicura sono centrali per la selezione.
Skid di carico e scarico GPL
Utilizzati su skid di carico autocarri, carico carri cisterna, pompe di trasferimento, linee di ritorno vapore e skid di misurazione. I casi di sfioro includono il blocco della pompa (deadhead), l'espansione termica, il blocco dell'uscita e l'isolamento del tubo flessibile.
Vaporizzatori GPL e sistemi gas combustibile
Utilizzati su vaporizzatori GPL, stazioni di riduzione pressione, skid di alimentazione gas combustibile e batterie di bruciatori. La valvola deve essere abbinata alla capacità del vaporizzatore, al guasto del regolatore e ai limiti di pressione a valle.
La selezione delle valvole di sicurezza GNL e GPL inizia dalla causa della sovrapressione
Una valvola di sicurezza per GNL o GPL dovrebbe essere selezionata solo dopo aver definito lo scenario di sovrapressione credibile. L'espansione del liquido criogenico, la generazione di vapore, l'esposizione al fuoco e il blocco dell'uscita possono creare capacità di sfioro richieste molto diverse.
Espansione di liquido criogenico intrappolato
Il GNL intrappolato tra valvole chiuse può riscaldarsi ed espandersi. Anche una breve sezione di liquido bloccata può causare un grave aumento di pressione. Le valvole di scarico termico devono essere installate dove il liquido criogenico può essere isolato.
Gas di evaporazione e dispersione di calore
I sistemi di stoccaggio e trasferimento di GNL ricevono sempre calore dall'ambiente. La generazione di gas di evaporazione può aumentare la pressione quando i sistemi di gestione del vapore, di sfiato o di invio sono limitati.
Blocco dell'uscita del vaporizzatore
I vaporizzatori di GNL o GPL possono continuare a generare vapore quando il flusso a valle è limitato. La revisione dello scarico dovrebbe includere il carico del vaporizzatore, l'apporto di calore, il limite di pressione in uscita e la configurazione del regolatore a valle.
Esposizione al fuoco del GPL
I serbatoi di GPL contengono idrocarburi liquidi-vapore saturi. L'esposizione al fuoco esterno può aumentare rapidamente la generazione di vapore e la pressione del serbatoio. La capacità di scarico in caso di incendio e la direzione dello scarico devono essere esaminate congiuntamente.
Stallo della pompa o blocco dell'uscita
Le pompe di trasferimento GPL, le pompe di invio GNL e gli skid di carico possono sovrapressurizzare le linee se le valvole a valle sono chiuse. La curva della pompa, la pressione massima di scarico e la classe di pressione della linea protetta devono essere verificate.
Guasto del regolatore o disturbo della riduzione di pressione
I vaporizzatori GPL, gli skid di gas combustibile e i sistemi di invio GNL includono spesso regolatori. Il guasto del regolatore può esporre la tubazione a valle o gli utenti a una pressione superiore a quella prevista.
Casi di applicazione di valvole di sicurezza per GNL e GPL con dati tipici di richiesta di offerta
Questi casi mostrano come i requisiti delle valvole di sicurezza per GNL e GPL sono comunemente descritti prima della selezione del modello. Il dimensionamento finale deve essere confermato dalla scheda tecnica del progetto, dal codice applicabile, dal calcolo di sfioro verificato e dalla revisione della sicurezza del sito.
Caso 1: Valvola di sicurezza per scarico termico linea di trasferimento GNL
Scarico termico criogenicoLe valvole di sicurezza per scarico termico GNL sono spesso compatte, ma il servizio è gravoso. La valvola deve rimanere idonea a temperature criogeniche e deve scaricare in una posizione sicura dove vapore freddo, brina o accumulo di gas infiammabile non creino rischi secondari.
Caso 2: Valvola di sicurezza per uscita vaporizzatore GNL
Protezione vaporizzatoreLe valvole di uscita del vaporizzatore devono essere selezionate in base alla massima generazione di gas del vaporizzatore e al limite di pressione a valle. La valvola potrebbe essere esposta a gas freddo durante l'avviamento o in caso di sovratensione, pertanto è necessario confermare l'intervallo di temperatura e l'idoneità dei materiali.
Caso 3: PSV Linea Gas di Boil-Off GNL
Controllo Pressione BOGLo sfioro BOG non deve essere trattato come un normale servizio di gas naturale senza verificare la temperatura, la pressione operativa e il sistema di scarico. La contropressione e il percorso di sfiato sono critici quando la valvola scarica in un sistema di flare o di recupero.
Caso 4: PSV per incendio serbatoio di stoccaggio GPL
Esposizione al fuocoLo sfioro dello stoccaggio GPL è solitamente governato dall'esposizione al fuoco o dall'aumento della pressione di vapore. La richiesta di offerta (RFQ) dovrebbe includere le condizioni di stoccaggio, la composizione, la pressione di taratura, la base di capacità richiesta, la direzione di scarico e i requisiti di documentazione.
Caso 5: Sfioro di scarico pompa di trasferimento GPL
Stallo della pompaLo sfioro per trasferimento GPL deve evitare lo scarico di liquidi o vapori infiammabili in aree non sicure. Il percorso di ritorno, il comportamento di vaporizzazione e la pressione di stallo della pompa devono essere esaminati prima di selezionare la valvola.
Caso 6: Valvola di sicurezza per uscita vaporizzatore GPL
Alimentazione gas combustibileLe PSV del vaporizzatore GPL devono basarsi sulla capacità massima del vaporizzatore e sui limiti di pressione a valle. La valvola deve proteggere gli utenti a bassa pressione da guasti del regolatore e casi di blocco dell'uscita.
Matrice dati valvole di sicurezza GNL e GPL
| Servizio | Mezzo Tipico | Preoccupazione temperatura / fase | Causa comune di scarico | Controllo Ingegnieristico Richiesto | Rischio in caso di omissione |
|---|---|---|---|---|---|
| Linea di trasferimento GNL | Gas naturale liquefatto | Circa -162°C / -260°F liquido criogenico | Espansione termica del liquido intrappolato | Materiale per basse temperature, comportamento della sede, percorso di scarico e formazione di ghiaccio all'uscita | Rottura di linea, infragilimento o rilascio insicuro di vapore freddo |
| Vaporizzatore GNL | Vapore GNL e gas naturale | Transizione da liquido criogenico a gas | Blocco dell'uscita, guasto del regolatore, apporto di calore eccessivo | Capacità del vaporizzatore, intervallo di temperatura, limite di pressione a valle | Valvola di sicurezza sottodimensionata per gas o materiale errato per basse temperature |
| Sistema BOG (Boil-Off Gas) | Gas di boil-off ricco di metano | Vapore infiammabile freddo | Intervento del compressore, uscita bloccata, dispersione di calore | Capacità di gas, classificazione per basse temperature, contropressione e sicurezza dello sfiato | Sovrapressione, accumulo di gas infiammabile o scarico instabile |
| Stoccaggio GPL | Propano, butano, miscela GPL | Idrocarburo liquido saturo-vapore | Esposizione al fuoco, apporto di calore, riempimento eccessivo | Capacità in caso di incendio, pressione di vapore, direzione di scarico e documenti di certificazione | Scarico antincendio sottodimensionato o scarico infiammabile non sicuro |
| Trasferimento GPL | GPL liquido | Liquido pressurizzato con potenziale di vaporizzazione | Stallo della pompa, scarico bloccato, espansione di liquido intrappolato | Curva della pompa, pressione di taratura, percorso di ritorno e comportamento di vaporizzazione | Sovrapressione di linea o rilascio incontrollato di infiammabili |
| Vaporizzatore GPL | Vapore GPL / vapore propano | Sistema di alimentazione liquido-vapore | Guasto del regolatore, blocco in uscita, eccessiva generazione di vapore | Capacità del vaporizzatore, limite di pressione a valle e sfiato sicuro | Sovrapressione dell'apparecchiatura a valle o rischio del treno di bruciatori |
Come specificare correttamente le valvole di sicurezza per GNL e GPL
1. Identificare chiaramente il servizio GNL o GPL
Specificare se la valvola è destinata a GNL, BOG, vapore di gas naturale, propano, butano o miscela GPL. Il GNL richiede una revisione dei materiali criogenici; il GPL richiede una revisione della pressione di vapore, del caso di incendio e del comportamento del liquido-vapore saturo.
2. Confermare la fase del fluido in condizioni di sfioro
La valvola può sfiorare liquido criogenico, gas freddo, liquido GPL, vapore GPL, liquido in flash o flusso bifase. La condizione di fase influisce sul dimensionamento, sulla reazione di scarico, sul materiale e sulla disposizione dell'uscita.
3. Definire l'apparecchiatura protetta
Confermare se la valvola protegge un serbatoio di stoccaggio, una linea di trasferimento, un vaporizzatore, lo scarico di una pompa, uno skid di carico, un collettore BOG, uno skid di gas combustibile o una sezione di liquido bloccata. La pressione di progetto dell'apparecchiatura definisce il limite di pressione di taratura.
4. Definire lo scenario di sfioro dominante
Lo sfioro di GNL può essere causato dall'espansione di liquidi intrappolati, da perdite di calore o da disturbi del sistema BOG. Lo sfioro di GPL può essere causato da esposizione al fuoco, blocco della pompa, riempimento eccessivo, guasto del regolatore o ostruzione dell'uscita.
5. Revisione della destinazione di scarico
Le correnti di sfioro di GNL e GPL sono infiammabili. Lo scarico deve essere instradato a uno sfiato sicuro, a un flare, a una linea di recupero o a un sistema di ritorno in base al progetto del sito. Devono essere verificati la posizione dello sfiato, la dispersione dei vapori freddi, l'esposizione al fuoco e la sicurezza degli operatori.
6. Conferma test e documenti
I progetti GNL e GPL richiedono comunemente schede tecniche, calibrazione della pressione di taratura, registrazioni dei test di pressione, test di tenuta della sede, certificati dei materiali, conferma dei materiali per basse temperature, marcatura della targhetta e documenti di ispezione.
Le valvole di sicurezza per GNL e GPL devono essere revisionate con i sistemi di sfiato, di ritorno e di flare.
Perché la via di scarico fa parte della selezione della valvola.
Le correnti di sfioro di GNL e GPL sono infiammabili e possono formare nubi di vapore pericolose se rilasciate in modo improprio. Lo sfioro di GNL può anche creare vapori estremamente freddi, gelo ed esposizione a basse temperature. Lo sfioro di GPL può evaporare da liquido a vapore e creare una forte forza di reazione allo scarico, rumore e rischio di incendio.
La selezione della valvola di sicurezza dovrebbe includere la perdita di pressione in ingresso, la contropressione in uscita, l'altezza dello sfiato, la direzione dell'uscita, il drenaggio, l'esposizione al freddo, la posizione sicura per il flare, il supporto della tubazione e l'accesso per la manutenzione. Per i sistemi flare o chiusi, la contropressione deve essere verificata prima che la configurazione della valvola sia finalizzata.
Verifiche di installazione sul campo
- Installare uno sfiato termico dove il liquido GNL o GPL può essere bloccato.
- Confermare i materiali per basse temperature per le parti in pressione a contatto con GNL.
- Indirizzare lo scarico di GNL e GPL verso un sistema di sfiato, torcia, ritorno o recupero sicuro.
- Verificare la contropressione in uscita quando collegato a torce o collettori di scarico chiusi.
- Evitare lo scarico di vapori freddi verso personale, strumenti o materiali fragili.
- Supportare la tubazione di scarico senza caricare il corpo valvola.
- Prevedere l'accesso per ispezione, ricalibrazione e sostituzione sicura della valvola.
Standard e documenti da confermare prima dell'ordine
Riferimenti standard comuni
Le specifiche per lo sfioro di pressione di GNL e GPL possono fare riferimento a standard API, ASME, ISO, EN, GB, NFPA o standard del proprietario a seconda del tipo di impianto, paese, attrezzatura a pressione, configurazione di stoccaggio e requisito di ispezione. Lo standard applicabile deve essere confermato prima del preventivo.
- API 520 per il dimensionamento e la selezione dei dispositivi di scarico della pressione, fare riferimento ove richiesto dal progetto.
- API 521 per la revisione dei sistemi di sfioro e depressurizzazione in impianti GNL e idrocarburi.
- API 526 quando vengono specificate le dimensioni e le classi di pressione delle valvole di scarico della pressione in acciaio flangiate.
- API 527 quando è richiesta la prova di tenuta della sede.
- Requisiti ASME BPVC o locali per recipienti a pressione e attrezzature a pressione.
- Riferimenti ISO 4126 quando le specifiche di progetto richiedono standard eccessivi per valvole di sicurezza di protezione da sovrapressione.
- Specifiche del proprietario per materiali criogenici, stoccaggio GPL, sfioro in caso di incendio e documenti di ispezione.
Pacchetto documentale tipico
La documentazione deve essere concordata prima della produzione, in particolare per il servizio criogenico GNL, lo stoccaggio GPL, i vaporizzatori, gli skid di carico, la protezione dei serbatoi e le applicazioni collegate a torcia.
- Scheda tecnica con modello, dimensione, orifizio, pressione di taratura e connessione.
- Calcolo di dimensionamento o conferma della capacità di scarico certificata.
- Registro di calibrazione della pressione di taratura.
- Rapporto di prova di pressione e rapporto di prova di tenuta della sede, quando richiesto.
- Certificato materiale per parti in pressione e trim, se specificato.
- Conferma dei materiali a bassa temperatura per il servizio GNL quando richiesto.
- Disegno generale, dimensioni, peso e orientamento dello scarico.
- Conferma targa dati, numero di tag e marcatura di progetto.
Checklist Dati Richiesta di Offerta per Valvole di Sicurezza GNL e GPL
| Dati Richiesti | Perché è Importante | Input di Esempio |
|---|---|---|
| Tipo di servizio | Separa il servizio criogenico GNL da quello saturo GPL. | GNL, BOG, vapore di gas naturale, propano, butano, GPL misto |
| Fase del fluido | Influenza il dimensionamento, i materiali e il comportamento di scarico. | Liquido criogenico, gas freddo, liquido GPL, vapore GPL, liquido in ebollizione |
| Apparecchiatura protetta | Definisce il confine di pressione e la sorgente di sovrapressione. | Serbatoio di stoccaggio, linea di trasferimento, vaporizzatore, scarico pompa, skid di carico |
| Scenario di sfioro | Determina la capacità di sfioro richiesta. | Espansione termica, caso d'incendio, uscita bloccata, blocco uscita vaporizzatore |
| Pressione di taratura | Definisce la pressione di apertura della valvola. | Valore del datasheet di progetto, valore basato sul MAWP del recipiente, valore di protezione linea |
| Pressione operativa | Conferma il margine operativo e il rischio di perdite. | Pressione operativa normale e massima |
| Capacità di sfioro richiesta | Conferma se la valvola selezionata può proteggere il sistema. | kg/h, Nm³/h, SCFM, t/h, GPM, L/min |
| Temperatura di sfioro | Influenza materiale, tenute e classe di pressione. | GNL -162°C, gas freddo, GPL ambiente, uscita vaporizzatore elevata |
| Contropressione | Influenza la capacità e la stabilità della valvola. | Sfiato atmosferico, header di flare, sistema di recupero, linea di ritorno |
| Requisiti del materiale | Previene infragilimento, perdite e guasti di compatibilità. | Acciaio inossidabile a bassa temperatura, acciaio al carbonio, acciaio inossidabile, trim speciale |
| Connessione e classe di pressione | Garantisce la compatibilità meccanica con tubazioni e attrezzature. | Flangia RF, flangia RTJ, NPT, BW, Classe 150–2500 |
| Documenti richiesti | Evita ritardi dopo l'ordine di acquisto. | Scheda tecnica, disegno, MTC, rapporto di calibrazione, prova di pressione, rapporto di tenuta sede |
La selezione finale deve essere confermata dalla scheda tecnica del progetto, dalla pressione di progetto dell'apparecchiatura protetta, dalle proprietà del fluido, dal codice applicabile, dalla base di dimensionamento verificata e dalla revisione ingegneristica.
Errori comuni nella selezione delle valvole di sicurezza per GNL e GPL
Trattare il GNL come gas naturale normale
Il servizio GNL richiede una revisione dei materiali criogenici e la considerazione della tenuta a bassa temperatura. Una valvola adatta per gas naturale a temperatura ambiente potrebbe non essere adatta per le parti a contatto con GNL.
Mancanza di sfioro del liquido bloccato in linea
Il liquido GNL o GPL intrappolato tra valvole chiuse può sovrapressionare al variare della temperatura. Lo sfioro termico deve essere considerato per ogni sezione liquida isolata.
Sottovalutare la capacità per incendio GPL
I serbatoi di stoccaggio GPL possono richiedere una capacità di sfioro significativa durante l'esposizione al fuoco esterno. Il caso di incendio deve essere valutato in base alla geometria di stoccaggio e alle condizioni del fluido, non indovinato dalla dimensione dell'orifizio.
Ignorare la contropressione di flare o sfiato
Sistemi di scarico chiuso, flare o recupero possono creare contropressione che influisce sulla capacità e sulla stabilità. La contropressione deve essere valutata prima di selezionare la configurazione della valvola.
Incanalare vapori infiammabili in aree non sicure
Lo sfioro di GNL e GPL può formare nubi di vapore infiammabili. Lo scarico deve essere convogliato a uno sfiato sicuro, flare, sistema di ritorno o recupero secondo i requisiti del sito.
Sostituzione basata solo sulla classe di pressione
La sostituzione deve confermare il tipo di servizio, la fase, la pressione di taratura, la capacità, il materiale, la temperatura, la configurazione di scarico, la tenuta del sedile e i requisiti di documentazione.
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FAQ Valvole di Sicurezza GNL e GPL
Preparare una Scheda Tecnica Completa per PSV GNL o GPL Prima del Preventivo
Inviare il tipo di servizio, la fase, l'apparecchiatura protetta, lo scenario di sfioro, la pressione di taratura, la pressione operativa, la capacità richiesta, la temperatura, la contropressione, il requisito del materiale, lo standard di connessione e i documenti richiesti. Una scheda tecnica completa aiuta a evitare supposizioni non sicure e accelera la revisione ingegneristica.
