Articles

Connaissez-vous vos LNG de vos LPG?

L’article « LNG newbuilding in a nutshell » du dernier numéro de Gard News donnait un aperçu des activités de construction de méthaniers. Cet article présente un regard plus technique sur les transporteurs de GNL et de GPL.

Introduction
Le premier transport commercial de gaz naturel liquéfié (GNL) a été effectué en janvier 1959 lorsque le METHANE PIONEER a transporté une cargaison expérimentale de GNL du lac Charles à l’île Canvey. Le METHANE PIONEER était un cargo Liberty de la Seconde Guerre mondiale converti. En 1964, les premiers envois commerciaux de GNL ont commencé entre l’Algérie et le Royaume-Uni. À partir de 1964, diverses routes commerciales ont été établies, mais en raison du coût de démarrage élevé des terminaux et des navires, un commerce unique s’est développé dans lequel les parties impliquées ont établi des partenariats à long terme avec peu ou pas de pressions du marché extérieur pour influencer les taux d’affrètement.

Dans le climat économique actuel, la viabilité du GNL en tant que source de carburant a augmenté et avec l’épuisement des stocks locaux de GNL, nous sommes dans la deuxième génération de « dash for gas » avec l’explosion du nombre d’applications de planification pour les terminaux méthaniers et les commandes de navires nécessaires pour desservir ces terminaux. Il est maintenant probable que le futur marché du GNL pour les navires reflétera celui des secteurs des produits et du brut.

La production moderne de gaz de pétrole liquéfié (GPL) remonte au début des années 1900 avec la Rockgas Production Co. vente de gaz en bouteille à usage résidentiel. Ce type de gaz en bouteille utilise encore aujourd’hui une combinaison de propane et de butane, mais le gaz est beaucoup plus propre et plus raffiné. Avec la demande croissante de GPL, le besoin de transport en vrac de GPL est apparu. Le premier transporteur de GPL spécialement construit était l’AGNITA de construction britannique, livré en 1931. Cependant, le premier navire à transporter du GPL en vrac a été le NATALIE O WARREN, qui a commencé à fonctionner en 1947 sur une route régulière de Houston à New York.

Qu’est-ce que le GNL et qu’est-ce que le GPL?
L’OMI définit le gaz comme étant des  » liquides ayant une pression de vapeur supérieure à 2,8 bars à une température de 37,8 º C « . L’interaction de tout gaz à l’intérieur d’un conteneur est régie par la loi de Boyle. La loi de Boyle stipule que:
PV = KT, où:
P = Pression
V = Volume
K = Constante
T = Température
La modification de l’une des valeurs entraîne une modification des autres valeurs. Imaginez une pompe à vélo utilisée pour gonfler un pneu: l’énergie mécanique est utilisée pour comprimer ou modifier le volume, ce qui entraîne un changement de pression et la génération de chaleur. Tous les pétroliers appliquent la loi de Boyle pour transporter leur cargaison en toute sécurité d’un port à un autre.

Le GNL est principalement composé de méthane. C’est un fluide incolore, limpide et sans odeur. Il est transporté à la pression atmosphérique et à une température de – 160º C. Il est transporté sous forme liquide afin de maximiser la capacité de charge du navire. Le GNL se dilate environ 600 fois lorsqu’il passe du liquide au gaz. Le GNL transporté sous forme liquide doit être stocké sous pression ou très froid. Il peut être lourd ou léger, selon sa teneur en chaleur.

Le GPL est principalement composé de propane et de butane. C’est aussi un fluide incolore, limpide et sans odeur. Il est porté soit à des températures de point d’ébullition de ces gaz de -42.3º C (propane) et -0,5º C (butane), ou sous pression à température ambiante.

Gaz chimiques
Il n’est pas rare que les navires GPL transportent des produits chimiques en vrac ayant des propriétés similaires à celles du GPL. Ces gaz comprennent l’ammoniac, le chlorure de vinyle monomère, le butadiène, l’éthylène et l’isoprène. Chaque produit chimique nécessitera des procédures de manutention différentes et le transporteur doit toujours se référer à toute instruction de transport donnée par les intérêts du fret et aux informations de sécurité publiées sur les méthodes de manutention correctes. La majorité des produits chimiques transportés sur les navires GPL font partie de la famille élargie des hydrocarbures (aromatiques).

Dangers associés au transport de gaz liquéfiés cryogéniques inflammables
Il existe des dangers particuliers associés au transport de liquides cryogéniques, c’est-à-dire des liquides transportés à basse température et des liquides qui dégagent des vapeurs susceptibles de devenir inflammables. Les navires conçus pour transporter ces produits sont spécifiquement conçus pour contenir, surveiller et maintenir le produit dans son état chargé. Pour être tout à fait exact, les gaz liquéfiés ne sont pas inflammables. Comme pour tout autre hydrocarbure, c’est la vapeur libérée par le gaz liquéfié qui brûle, plutôt que le liquide lui-même. Pour allumer la vapeur dégagée par le gaz liquéfié, il est nécessaire d’avoir une combinaison de gaz et d’air de 5 à 15%. Cette bande étroite est la seule région dans laquelle la combustion sera supportée. Les dangers associés aux produits hydrocarbonés sont bien connus et la plupart des gens connaissent les effets nocifs d’un contact prolongé avec les hydrocarbures. Sous forme gazeuse, les produits décrits ci-dessus ont tendance à avoir un effet plus aigu, pénétrant rapidement dans la circulation sanguine s’ils sont inhalés. De plus, comme pour tout gaz autorisé à s’accumuler dans un espace confiné, le gaz finira par réduire l’oxygène disponible dans l’espace, ce qui rendra une atmosphère nocive pour quiconque y pénètre. Il convient de noter que chaque gaz a ses propres propriétés individuelles et les dangers associés. Il convient de se référer à la fiche technique spécifique des matières dangereuses. Ni le GNL ni le GPL ne sont connus pour être irritants, toxiques ou avoir un effet narcotique.

Dangers associés – Irritant en petites quantités

Les gaz chimiques présentent leurs propres risques individuels, étant généralement non durables à l’état naturel, stabilisant ainsi des produits chimiques sont ajoutés qui sont souvent très toxiques en très petites quantités. Encore une fois, il est nécessaire que les personnes manipulant ces produits reçoivent des informations de sécurité appropriées et soient avisées des techniques de manipulation appropriées.

Les gaz d’hydrocarbures liquéfiés ne sont pas explosifs, mais ils sont inflammables. Le danger le plus important provient de l’explosion de vapeur dilatante de liquide bouillant (BLEVE). Il ne s’agit pas d’une explosion typique d’origine ignition, mais plutôt du résultat d’une libération importante et soudaine de liquide sous pression. Cependant, les expériences menées au cours des 35 dernières années ont abouti à la conception de systèmes de confinement qui réduisent la probabilité que ce type d’accident se produise. En outre, un BLEVE ne peut pas se produire dans un navire réfrigéré.

Incidents
Comme de nombreux navires pris dans la Première Guerre du Golfe, un pétrolier a été touché par des roquettes et bien qu’il ait subi une rupture de ses systèmes de confinement, il est resté à flot et, après des travaux de sauvetage, la majorité de la cargaison a été sauvée. Plus récemment, un pétrolier a été victime d’un incendie dans la salle des machines au large de Hong Kong et a brûlé vigoureusement pendant de nombreux jours. Pendant ce temps, le système de confinement de la cargaison a maintenu son intégrité et, finalement, le navire a été récupéré avec sa cargaison intacte. Ces incidents montrent que le système de confinement peut résister à une pression importante et, combiné à la compétence de l’équipage, rend la flotte de gaz très sûre.

Conception et construction des méthaniers
Traditionnellement, la flotte de GNL comprend des navires avec des citernes à cargaison de conception sphérique ou prismatique autoportante. En raison de la nature cryogénique de la cargaison, il est nécessaire que le système de confinement soit construit à partir de métaux spéciaux et d’autres matériaux pouvant résister à des températures très froides sans succomber à des fractures fragiles au froid. Les réservoirs sphériques sont construits en aluminium ou, dans certains cas, en acier à 9% de nickel. Les réservoirs à membrane sont constitués d’un stratifié d’invar et d’un matériau isolant. Dans les deux conceptions, les citernes à cargaison sont incapables de résister à une pression élevée et la pression ou l’ébullition est contrôlée en étant canalisée pour fournir du carburant pour la propulsion du navire. Les deux systèmes ont leurs mérites et leurs inconvénients et l’armateur choisira une conception spécifique pour répondre à ses exigences individuelles.

Le dernier navire méthanier à être mis au rebut remonte à 1977 et des rapports indiquent que la durée de vie de ces navires pourrait être prolongée à 50 ans. Cela témoigne du niveau élevé d’entretien de ces navires et du dévouement et de l’expérience du personnel à bord et à terre.

Conception et construction de transporteurs de GPL

Entièrement réfrigérés
Ce type de navire a tendance à avoir des réservoirs prismatiques et à transporter des cargaisons de GPL et certaines cargaisons chimiques. Il est normal que les bateaux entièrement réfrigérés soient de la taille VLCC avec une capacité de chargement supérieure à 100 000 mètres cubes. La cargaison dans les navires est transportée à la pression ambiante et dans un état entièrement réfrigéré. Les navires sont équipés d’une installation de reliquéfaction capable de maintenir la température de la cargaison.

Semi-réfrigérés
Ces navires sont communément appelés navires semi-sous pression et sont généralement construits avec des réservoirs cylindriques bi-lobes ou horizontaux capables de résister à une pression allant jusqu’à 10 bars. Les navires sont équipés d’une installation de reliquéfaction capable de maintenir la température et la pression de la cargaison. Avec des dimensions allant jusqu’à 20 000 mètres cubes, les navires transportent généralement des cargaisons de GPL et de produits chimiques et sont généralement employés dans un commerce de clochards.

Un sous-groupe de navires semi-réfrigérés est constitué par les transporteurs d’éthylène, qui transportent ce produit à -104 ° C. Ces navires sont parmi les plus sophistiqués à flot et sont conçus pour transporter plusieurs grades avec une séparation de cargaison redondante et une installation de reliquéfaction indépendante pour éviter la contamination croisée.

Entièrement pressurisés
Ces navires opèrent généralement sur les côtes. Ils ont des réservoirs cylindriques horizontaux capables de résister à des pressions internes de 20 bars et capables de transporter des cargaisons telles que le propane à température ambiante. En raison des exigences de construction des systèmes de confinement de la cargaison, la taille de ces navires est limitée à environ 6 000 mètres cubes.

Systèmes de sécurité intégrés
La conception des pétroliers à gaz de tout type est actuellement réglementée par le Code International pour la Construction et l’Équipement des Navires Transportant des Gaz Liquéfiés en Vrac (Code IGC). Le Code a pour objet de fournir une norme internationale pour le transport maritime en toute sécurité de gaz liquides en vrac et de certaines autres substances. Le Code prescrit la conception, la construction et l’équipement transportés à bord des navires. Le niveau des systèmes de sécurité intégrés sur les pétroliers dépasse de loin celui d’un pétrolier conventionnel. Chaque navire doit être équipé d’un système de pulvérisation d’eau capable de protéger le logement, les collecteurs et les dômes de réservoir. Un système de lutte contre l’incendie à poudre chimique sèche fixe doit être installé, capable de fournir 45 secondes de poudre continue à la zone du pont. Selon la taille du navire, deux systèmes peuvent être nécessaires. Des systèmes de surveillance des gaz sont installés sur les navires pour détecter les fuites. Les navires sont conçus pour résister à des niveaux importants de dommages tout en restant à flot avec le système de confinement de la cargaison intact.

Ce que l’avenir réserve
Deux conceptions possibles ont été suggérées, avec une première production estimée en 2010: le Gaz naturel comprimé (GNC) et les Hydrates de gaz naturel (NGH). Les deux systèmes sont initialement destinés au commerce régional et côtier, avec des capacités de navettes-citernes possibles. Le GNC a été comparé à un pipeline mobile, le système de confinement de la cargaison du navire étant composé d’une série de pipelines de 30 « capables de résister aux hautes pressions générées par le transport de GNL à des températures ambiantes (le méthane a une pression de 44 bars à une température de – 82º C). NGH est destiné à piéger la molécule de gaz dans de l’eau de congélation – les pellets peuvent ensuite être transportés en toute sécurité à – 20º C. Les deux systèmes sont destinés à être utilisés sur de petits champs de gaz qui ne sont actuellement pas rentables à développer. Seul l’avenir dira quels développements ultérieurs seront observés dans l’industrie du gaz et les progrès techniques qui seront réalisés.

Laisser un commentaire

Votre adresse e-mail ne sera pas publiée.