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Le gaz naturel liquéfié (GNL),
un développement inéluctable

Le gaz naturel liquéfié (GNL) est du gaz naturel condensé à l’état liquide : refroidi à une température de -161°C, le gaz (composé essentiellement de méthane) prend la forme d’un liquide clair, transparent et inodore, et voit son volume original réduit d’environ 1/600.
La réduction du volume du gaz facilite son transport et permet de diversifier les sources d’approvisionnement, sans dépendre uniquement des gazoducs terrestres. C’est la raison pour laquelle le GNL joue aujourd’hui un rôle de plus en plus important et se développe à l’échelle mondiale.

La nécessité de l’échantillonnage du gaz naturel liquéfié parfait

Le GNL est transporté par de gigantesques navires, les méthaniers, qui sont chargés et déchargés dans des terminaux méthaniers. Lorsque le GNL arrive sur un terminal méthanier, il peut être transporté vers des stations d’avitaillement terrestres ou maritimes, des usines, ou encore être regazéifié pour être injecté dans le réseau de gaz naturel.

Les calculs de densité et de pouvoir calorifique du GNL transféré (lors des chargements et déchargements de méthaniers par exemple) sont réalisés sur la base de la composition moyenne du GNL. Cette composition est obtenue par échantillonnage du GNL et analyse chromatographique.

La valeur d’un chargement de GNL est en général de l’ordre de 50 millions de dollars. Il est donc primordial de déterminer précisément le pourvoir calorifique du GNL transféré, car même une petite erreur a un impact financier considérable. La nature même du GNL, sa température extrême et la difficulté à le garder sous forme liquide amènent des problématiques d’échantillonnage et de mesure très spécifiques.

L’échantillonnage du GNL, un processus délicat

Pour que l’échantillon de Gaz Naturel Liquéfié à analyser soit vraiment représentatif, il doit passer de l’état liquide à l’état gazeux sans vaporisation partielle et sans perte de composants. Pour cela, il faut qu’il soit maintenu en phase liquide jusqu’au moment précis où il est vaporisé. Il doit alors être vaporisé uniformément dans un état gazeux monophasé.

Comme le montre le diagramme de phase ci-dessous, l’échantillon liquide doit traverser une région biphasique liquide/gaz avant d’atteindre sa forme gazeuse. Si l’échantillon de GNL commence à se vaporiser dans les lignes d’échantillonnage, l’azote et le méthane se vaporiseront en premier produisant des poches de gaz dans le flux liquide arrivant vers le vaporiseur. Cela aura pour conséquence que l’échantillon de GNL atteignant le vaporiseur sera un échantillon liquide non représentatif riche en composants lourds avec des bandes riches en méthane.

L’échantillon de gaz qui sortira du vaporiseur ne sera pas homogène, ce qui provoquera des fluctuations énormes de composition. Cet échantillon qui alimentera le chromatographe et les cylindres d’échantillonnage aboutira à une analyse non représentative.

Comme mentionné dans la norme ISO 8943:2007, des précautions doivent être prises pour éviter la vaporisation partielle de l’échantillon dans la ligne de transfert et la ligne d’échantillonnage.
La pression, la température et le débit dans la ligne de transfert et le système d’échantillonnage doivent être surveillés en continu.
Des inspections régulières doivent être effectuées, notamment pour éviter toute fuite et tout défaut dans l’isolation thermique.
Les matériaux de construction du système d’échantillonnage doivent être suffisamment résistants pour supporter les conditions de pression et de température auxquels ils sont exposés.
La canne doit être installée à un endroit où le GNL est à une température inférieure au point d’ébullition.
La capacité d’échange thermique du vaporiseur doit être suffisante pour vaporiser la totalité du GNL échantillonné. Il doit également être conçu de telle sorte que les composants les plus lourds ne restent pas à l’intérieur.
Un régulateur de pression doit être installé à la sortie du vaporiseur où le GNL gazéifié est transféré vers le gazomètre ou à la sortie du compresseur où le GNL gazéifié est transféré.
La capacité du régulateur doit être plus élevée que le débit maximum du vaporiseur.

Schéma échantillonnage du gaz naturel liquéfié
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