tecnologia de liquefação de gás natural

Quando eles falam sobretecnologia de liquefação de gás natural, a maioria imagina imediatamente complexos gigantescos em algum lugar de Yamal ou Sakhalin. Este é, obviamente, o auge da indústria, mas a minha experiência sugere que o trabalho mais interessante e desafiador muitas vezes reside em projetos de menor escala - onde é necessário adaptar soluções padrão a condições específicas, por vezes bastante restritas. É nesse nicho que meus colegas e eu da Chengdu Yizhi Technology Co. (https://www.yzkjhx.ru) giramos. A empresa, fundada pela Huaxi Technology em 2013 com um capital social de 120 milhões de yuans, posiciona-se como um instituto de design, e esta é a palavra-chave. Não vendemos apenas equipamentos, desenhamos soluções, e esse é o ponto principal.

Da documentação do projeto ao ‘campo’ – onde residem as armadilhas

Em teoria, tudo corre bem: há gás, há requisitos de desempenho, você escolhe uma tecnologia licenciada - digamos, cascata ou uso de refrigerantes mistos - e segue em frente. Mas na prática, especialmente quando se trata de instalações de GNL modulares ou de pequena escala para necessidades locais ou para reabastecimento de veículos, a diversão começa. Um cliente de uma região com clima acentuadamente continental quer que a instalação funcione mesmo a -50°C, e outro quer que ela caiba em uma área do tamanho de um campo de futebol, e até leve em consideração a sísmica. O catálogo padrão muitas vezes é impotente aqui.

Lembro-me de um dos primeiros projetos em que, contando com a experiência da Chengdu Yizhi Technology Co., Ltd., projetamos um sistema de pré-tratamento de gás. Pareceria uma rotina: remoção de água, sulfeto de hidrogênio, dióxido de carbono. Mas a composição das matérias-primas no campo do cliente oscilou mais do que o esperado. Tivemos que revisar os ciclos de adsorção rapidamente e construir uma reserva maior para o rendimento das peneiras moleculares. Se tivessem feito isso estritamente de acordo com as especificações originais, após seis meses teriam enfrentado paradas frequentes para regeneração. Este é o momento em que um instituto de design deve atuar não como executor de desenhos, mas como engenheiro analítico.

Ou aqui está outra nuance sobre a qual raramente se escreve nos livros didáticos: logística de refrigerantes. Para instalações menores, especialmente em áreas remotas, um fornecimento consistente de etano ou propano para o ciclo pode ser ideal. Às vezes é necessário considerar projetos híbridos ou otimizar com mais cuidado os trocadores de calor para reduzir seu consumo. Esta não é uma otimização global na escala do Yamal LNG, mas para um cliente específico é uma questão de viabilidade de todo o projeto.

Equipamento: escolher entre ‘comprovado’ e ‘ideal’

Há sempre um dilema aqui. Por um lado, o mercado está inundado com turboexpansores e trocadores de calor comprovados de gigantes como Linde ou Air Products. Eles são confiáveis, mas seu uso em um projeto personalizado muitas vezes significa “amarrar” toda a tecnologia às suas dimensões e parâmetros. Por outro lado, existem fabricantes menos conhecidos mas flexíveis, especialmente da Ásia, que estão prontos para personalizar os seus produtos de acordo com as suas necessidades.

Ao trabalhar em projetos para a Chengdu Yizhi Technology Co., muitas vezes nos equilibramos nesse limite. Por exemplo, para um projeto de produção de gás natural liquefeito para um posto de abastecimento de gás, um trocador de calor criogênico principal compacto foi fundamental. Os dispositivos padrão de placas soldadas não eram adequados em termos de resistência hidráulica para nossa composição específica de refrigerante. Como resultado, após longos cálculos e negociações, optamos por um trocador de calor coaxial tipo espiral de um fabricante coreano. Risco? Sem dúvida. Mas permitiu enquadrar-se nos limites da área ocupada e atingir a eficiência de liquefação declarada.

Mas com os compressores a história é quase sempre conservadora. A confiabilidade é uma prioridade absoluta. A falha da oficina de compressores significa um desligamento completo da linha e perdas colossais. Portanto, mesmo nos projetos mais inovadores, à primeira vista, o “coração” do sistema é muitas vezes um compressor de parafuso ou pistão de uma marca confiável, em torno do qual o restante da tubulação mais flexível e do sistema de controle já está construído.

Gestão e ‘inteligência’ de instalações: tendências e realidade

Agora está na moda falar sobre digitalização e fábricas inteligentes. Em grandes projetos esta já é a norma: sistemas complexos de controle de processos, sistemas de análise preditiva, gêmeos digitais. Mas no segmento de médias e pequenas capacidades, onde atua nosso instituto, a implementação de tais soluções é sempre uma questão de economia. O cliente pergunta: 'O que isso me dará em rublos ou em toneladas de GNL?'

Introduzimos elementos de “inteligência” de forma direcionada. Por exemplo, desenvolvemos e adaptamos para vários dos nossos projetos um algoritmo para controle adaptativo do ciclo de liquefação dependendo da temperatura ambiente e da pressão do gás de entrada. Este não é um gêmeo digital completo, mas sim um controlador PID avançado com um modelo prescrito por nossos próprios tecnólogos. O resultado é uma economia de energia na compressão de até 5 a 7% ao ano. Para o cliente esta é uma poupança direta e ele está disposto a pagar por isso.

Mas também houve uma tentativa frustrada de implementar um sistema de manutenção preditiva baseado no diagnóstico de vibração de um turboexpansor. O equipamento não era dos mais novos, foi necessário instalar sensores adicionais e os algoritmos “aprenderam” por muito tempo e geraram alarmes falsos constantemente. Como resultado, a equipe da estação simplesmente desligou o sistema. Conclusão: qualquer complemento 'inteligente' deve ser tão fácil de manter quanto possível para o próprio cliente e resolver um problema específico que seja compreensível para ele. Caso contrário, é apenas um desperdício de dinheiro.

Segurança: paranóia que se justifica

Trabalhar com temperaturas criogênicas e gases inflamáveis é implacável. Todo mundo sabe da necessidade de sistemas de proteção contra explosão, detectores de gás e dispositivos de ventilação de emergência. Mas no campo, o diabo está nos detalhes, que nem sempre são visíveis durante a fase de design no escritório da Chengdu Yizhi Technology Co.

Um incidente está firmemente gravado em minha memória. Durante o comissionamento da unidade modular, após atingir com sucesso o modo de operação, descobriu-se que a conexão do flange na linha de produtos líquidos a uma altura de cerca de 4 metros estava “suando” - havia aparecido um leve gelo. Não havia sensores de temperatura (não foram incluídos no projeto, pois era “apenas” uma linha de drenagem). Após inspeção detalhada com um termovisor, descobriu-se que havia um microvazamento causado pelo aperto irregular dos parafusos durante a instalação por um subcontratado. Bagatela? Em uma indústria normal, talvez. Btecnologias de liquefação de gás naturaluma “coisinha” tão pequena poderia levar ao desenvolvimento gradual de uma fissura por fadiga e a um vazamento grave. Desde então, nossos projetos padrão incluíram imagens térmicas obrigatórias de todas as linhas criogênicas como parte dos testes de aceitação.

Outro ponto crítico é o treinamento da equipe. Você pode projetar o sistema mais seguro possível, mas se o operador no local não entender a física do processo de liquefação – por que, por exemplo, certas válvulas não podem ser fechadas rapidamente ao desligar para evitar golpe de aríete no fluido super-resfriado – o risco de um acidente aumenta exponencialmente. Portanto, agora insistimos em incluir no contrato não apenas o fornecimento de instruções, mas a realização de treinamento aprofundado em russo com simulação de situações de emergência. Isso muitas vezes se torna nossa vantagem competitiva.

Economia de pequena escala: quando os números não batem

Muitas vezes ouvimos: 'Vamos construir a nossa própria pequena fábrica de GNL, é rentável!' E aí chega o momento da dura realidade.Tecnologia de liquefação de gás naturalintensivo em energia por definição. O principal indicador é o consumo específico de energia por quilograma de produto. Em grandes fábricas, atinge mínimos recordes devido a economias de escala e ciclos superotimizados. Em pequena escala, é preciso lutar manualmente por cada quilowatt-hora, e isso tem um efeito dramático no custo.

Houve um projeto em que o cliente queria utilizar gás de petróleo associado de um pequeno campo. O débito era instável, a composição era ainda pior. Depois de todos os cálculos, descobriu-se que mesmo com custo zero de matéria-prima (o que, claro, não é o caso), os custos de capital para construção e, o mais importante, os custos operacionais de eletricidade para compressão e resfriamento tornaram o projeto subeconômico. A alternativa – a construção de uma minicentral hidroeléctrica para auto-suficiência – acabou com o período de retorno do projecto. Tive que recusar honestamente e recomendar uma solução mais simples - tratamento de gás e fornecimento ao gasoduto, em vez de liquefação.

Por outro lado, há casos de sucesso onde há infraestrutura pronta e vendas claras. Por exemplo, o mesmo posto de gasolina para caminhões em uma rodovia movimentada. Aqui, a fábrica de GNL funciona como parte de um centro logístico e a sua economia não é considerada isoladamente, mas sim dentro de toda a cadeia de valor. Nossa abordagem como instituto de design funciona nesses projetos: calculamos não apenas a cadeia tecnológica, mas também como ela se encaixa no processo de negócio do cliente. Esta é talvez a principal coisa que nos distingue apenas dos fornecedores de equipamentos. No finalliquefação de gás natural- este não é um objetivo, mas um meio para resolver um problema económico específico. E entender essa tarefa é ainda mais importante do que saber de cor todos os diagramas de fases do metano.