天然氣管道常用干燥工藝

程欣

摘 要：在天然氣的遠(yuǎn)距離管道傳輸過程中，須確保天然氣管道內(nèi)無(wú)水分，避免因天然氣中的酸性氣體與水混合后，對(duì)管道內(nèi)壁的腐蝕，進(jìn)而對(duì)管道的使用壽命和安全造成影響。本文將會(huì)對(duì)國(guó)內(nèi)外現(xiàn)今采用的天然氣管道干燥技術(shù)進(jìn)行分析對(duì)比和介紹，并針對(duì)我國(guó)現(xiàn)今采用的干空氣干燥法和真空干燥法的從其基本原理和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行闡述。

關(guān)鍵詞：天然氣管道；干燥

中圖分類號(hào)：TE832 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

天然氣通過管道輸送，可以有效的降低運(yùn)輸?shù)某杀?，并可以大量且進(jìn)行遠(yuǎn)距離的輸送。在輸送過程中，若管道中含有液態(tài)水，天然氣中的部分酸性氣體會(huì)與液態(tài)水形成酸性物質(zhì)，酸性物質(zhì)將逐步腐蝕管道內(nèi)壁，使鋼管強(qiáng)度持續(xù)降低，對(duì)管道的使用壽命和管道的耐用性都會(huì)構(gòu)成嚴(yán)重影響，同時(shí)管道中的水分還會(huì)由于天然氣的低溫造成冰堵，對(duì)管道的正常輸送造成影響。為確保天然氣管道安全運(yùn)行，須在管道正式交付使用前對(duì)管道中進(jìn)行干燥作業(yè)，將管道中的游離水和大部分的水蒸氣去除， 將其露點(diǎn)處于-16 ～ 5 ℃。

1 天然氣管道干燥技術(shù)的發(fā)展歷程

國(guó)外由于天然氣使用的時(shí)間較早，在天然氣管道干燥技術(shù)方面發(fā)展較早，并且發(fā)展迅速，現(xiàn)今已經(jīng)形成諸多干燥工藝。應(yīng)用于天然氣長(zhǎng)輸管道的主要干燥工藝有：干燥劑法、流動(dòng)氣體蒸發(fā)法、真空法等

在天然氣管道的發(fā)展早期，人們對(duì)于在管道中的液態(tài)水或者是水蒸氣危害認(rèn)識(shí)不足，在1990年以前鋪設(shè)的天然氣管道未進(jìn)行干燥處理，隨著天然氣需求量的增大，要求更加安全的建設(shè)，管徑更大、壓力更高、輸送量更多的天然氣管道，使以往管道中存在的液態(tài)水或者是水蒸氣對(duì)于天然氣管道的影響問題逐漸得到了重視，由此帶動(dòng)了天然氣管道的干燥技術(shù)的發(fā)展。我國(guó)在天然氣管道干燥技術(shù)發(fā)展方面起步較晚，但也發(fā)展出了符合自身實(shí)際的天然氣管道干燥技術(shù)。

2 天然氣管道干燥方法介紹

2.1干燥劑法

干燥劑法是通過使用干燥劑來(lái)對(duì)管道中的水或水蒸氣進(jìn)行清理，通常使用的干燥劑是甲醇、乙二醇或三甘醇，干燥劑通過和水進(jìn)行混合來(lái)降低水的蒸氣壓，在降低水的蒸氣壓的同時(shí)，殘存的干燥劑又對(duì)水合物進(jìn)行抑制。在實(shí)際操作過程中，通過使用天然氣或氮?dú)鈦?lái)推動(dòng)2個(gè)清管器和清管器之間的干燥劑，來(lái)進(jìn)行管道的干燥作業(yè)，這種方法在國(guó)外被稱為兩球法。在兩球法成果的基礎(chǔ)上，開發(fā)出了三球法。三球法比兩球法在干燥效果上、殘留在管道內(nèi)壁的液膜中干燥劑濃度上，以及干燥劑損耗量等方面都有著明顯優(yōu)勢(shì)。甲醇干燥效率高，但易燃、易爆，對(duì)儲(chǔ)存運(yùn)輸要求較高，安全風(fēng)險(xiǎn)大，而乙二醇或三甘醇比甲醇的價(jià)格費(fèi)用高。干燥劑法的特點(diǎn)是：干燥效率高、主要用于海底管道干燥，成本高。這在一定程度上影響著干燥劑法的使用和發(fā)展。

2.2天然氣管道流動(dòng)氣體蒸發(fā)法

流動(dòng)氣體蒸發(fā)法是指在天然氣管道內(nèi)充入流動(dòng)的干燥氣體，使管道內(nèi)的水分活水蒸氣蒸發(fā)后隨空氣排出。在流動(dòng)干燥氣體的選用上，一般可以使用干燥的空氣、氮?dú)饣蛱烊粴猓@種方法使用的成本相較于干燥劑法要低得多，干燥速度快，而且氣體在使用后可以干燥重復(fù)使用。

2.2.1干空氣干燥法

干空氣干燥法是在使用空氣作為干燥氣體時(shí)，利用低露點(diǎn)空氣對(duì)水分的吸附能力，將水分吸收到空氣中。在實(shí)驗(yàn)室狀態(tài)下，干燥空氣法能夠達(dá)到干燥的效果，在實(shí)際使用中發(fā)現(xiàn)干空氣干燥效率，受管道內(nèi)殘留水、環(huán)境溫度、最初空氣的含水量、干空氣流量等因素影響較大，。干空氣干燥法的特點(diǎn)是：成本低廉，干燥時(shí)間短，干燥效率高、適用范圍廣。是目前我國(guó)天然氣長(zhǎng)輸管道使應(yīng)用最多的干燥工藝。

2.2.2氮?dú)飧稍锓?/p>

氮?dú)飧稍锓ǖ脑砗涂諝飧稍锓ū容^類似，相比于干空氣干燥法，在干燥效率、干燥時(shí)間上都有著顯著的優(yōu)勢(shì)，但成本高昂，且受到氣源的制約，主要應(yīng)用于處理小范圍的小管徑、短距離的管道干燥。

2.2.3使用天然氣干燥法

此種方法是將干燥的低露點(diǎn)天然氣充入天然氣管道內(nèi)，將水分子吸附在天然氣中帶出管道，雖然此種方法相較于其他方法應(yīng)用的時(shí)間較早，但因其干燥的時(shí)間極長(zhǎng)導(dǎo)致效率低下，干燥效果較差，且生成水合物的可能性相當(dāng)大，不適用于低溫高壓管道的干燥。

2.3天然氣管道真空干燥法

天然氣管道的真空干燥法是指通過使用真空泵來(lái)降低管道內(nèi)的空氣壓力，隨著真空泵的不斷抽取，逐漸達(dá)到與管內(nèi)溫度相應(yīng)的真空壓力，從而達(dá)到對(duì)天然氣管道干燥的目的。特點(diǎn)是成本較低、干燥時(shí)間短、干燥效果具有顯著優(yōu)勢(shì)，適用于大口徑管道干燥。

2.3.1 真空干燥法的原理

此種方法使用的原理是當(dāng)空氣的壓強(qiáng)降低時(shí)，水的沸點(diǎn)會(huì)隨著空氣壓強(qiáng)的降低持續(xù)降低，當(dāng)空氣壓力低于某一值時(shí)，管道內(nèi)的水分就會(huì)沸騰而蒸發(fā)，通常在應(yīng)用此種方法時(shí)是通過使用真空泵抽吸管道內(nèi)的空氣，隨著空氣壓強(qiáng)的降低，直到空氣壓強(qiáng)達(dá)到與管內(nèi)環(huán)境溫度對(duì)應(yīng)的飽和水蒸氣壓時(shí)， 管道中的水就會(huì)自動(dòng)蒸發(fā)而隨著真空泵的持續(xù)抽取被排出，從而達(dá)到干燥天然氣管道的目的。此種方法在應(yīng)用時(shí)一般分為3個(gè)階段：（1）通過真空泵的持續(xù)抽取使管道內(nèi)的空氣壓強(qiáng)持續(xù)降低，管內(nèi)的壓力迅速降至管內(nèi)溫度下的飽和蒸汽壓。（2）隨著真空泵的繼續(xù)抽吸，管道內(nèi)的壓力降低到飽和蒸汽壓，管道內(nèi)的水分開始逐漸蒸發(fā)到空氣中，這一過程會(huì)一直持續(xù)到管道內(nèi)的水分蒸發(fā)完畢，隨之管道內(nèi)的空氣被逐步抽出，管道中的水分也被不斷帶出管道。（3）隨著管道中的空氣被幾乎完全抽出，管道中的水分被完全排除，達(dá)到了要求的露點(diǎn)值，就可以認(rèn)為干燥完成。

2.3.2影響真空干燥效果的因素

在真空干燥過程中，影響干燥效果和干燥效率的因素主要是：真空泵和環(huán)境溫度。真空泵功率的大小直接影響干燥的時(shí)間，而環(huán)境溫度的高低影響管內(nèi)壁水分的蒸發(fā)。在對(duì)管道進(jìn)行干燥作業(yè)時(shí)，應(yīng)先對(duì)管道內(nèi)進(jìn)行一次深度掃水作業(yè)，以最大程度的降低管道中的水分含量，從而有效加快干燥的速度。

結(jié)語(yǔ)

我國(guó)的長(zhǎng)輸管道干燥技術(shù)才起步不久，在實(shí)際使用中，還面臨諸多問題有待解決和提高。隨著天然氣管道板塊的深入發(fā)展和科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步，未來(lái)將會(huì)有更加先進(jìn)和科學(xué)的干燥技術(shù)被投入實(shí)際使用，不斷推動(dòng)干燥技術(shù)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1]高連發(fā).天然氣管道干燥施工方法[C].油氣運(yùn)輸.2003（10）.endprint