天然气长输管道干燥技术对比分析

作者：张建

来源：《城市建设理论研究》2012年第39期

摘要：针对天然气长输管道常用的干燥剂法、流动气体蒸发法和真空干燥法等几种干燥技术进行了比较分析。重点阐述了目前应用较多的干空气干燥法的优点、工艺原理、工艺流程、所用设备以及影响干燥效果和时间的因素。 关键词：输气管道干燥技术应用 对比分析 中图分类号：TU81文献标识码： A 文章编号： 1、引言

为了排除新建天然气长输管道的隐患和缺陷，投产前必须进行试压，试压一般采用水作为介质。用水作介质进行管道试压时，试压清管后管道内不可避免地存在大量游离水和水蒸气。在投产前如果不进行干燥处理，游离水会增加输送阻力和动力消耗，严重时甚至会产生大量水合物，造成管道冰堵事故。目前，干燥的方法主要有干燥剂法、流动气体蒸发法和真空法等。 2、几种干燥方法比较分析 1.1几种干燥方法干燥原理分析

干燥剂法一般是采用甲醇、乙二醇或三甘醇作为干燥剂，这些干燥剂和水可以任意比例互溶，所形成的溶液中水的蒸气压大大降低，从而达到干燥的目的。残留在管道内的干燥剂同时又是水合物抑制剂，能抑制水合物的形成。在实际应用过程中，采用天然气或氮气作为推动力，在两个清管器间夹带一定体积的干燥剂，从而达到彻底脱水干燥的目的，这种方法就是国外常用的“两球法”。在“两球法” 的基础上， 国外又发展了“三球法”，与“两球法” 相比， “三球法”能使残留在管内壁上的液膜中干燥剂的浓度更高，且干燥剂损耗量更小。

流动气体蒸发法的原理是：流动的干燥气体在管道内与残留在管内壁及低洼处的水接触后使水蒸发，达到干燥的目的。这种气体可以是干燥的空气、氮气或天然气，所以流动气体蒸发法又可以分为干空气干燥法、氮气干燥法和天然气干燥法。

真空干燥法是利用真空泵抽吸密闭容器内的气体，当压力降低到环境温度对应的饱和水蒸气压时，液态水会在常温下沸腾蒸发，水蒸气被真空泵抽出，达到管内除水干燥的目的。 1.2 几种干燥方法优缺点比较

天然气长输管道干燥方法多种多样，且每种干燥方法又有其优缺点，表1是各种干燥方法的比较。

表1 几种干燥方法的比较

通过对几种方法的干燥成本、干燥时间、干燥效果、适应情况的比较，可以看出，干空气干燥法和真空干燥法具有较多的优点，且应用较多。 3、 干空气干燥法 3.1 干空气干燥法的优点

干空气干燥是采用经过除油、过滤和脱水的干燥纯净压缩空气吹扫管道，使管道内壁附着的水分蒸发，并将管道内的湿空气排出管外，达到干燥管道的目的。干空气干燥法具有以下优点：

(1)空气来源广，不受地区。

(2)空气可以任意排放，无毒、无味、不燃、不爆、无安全隐患。 (3)既适用于陆地管道，也适用于海底管道。 (4)受管径、管道长度的影响相对最小。 (5)干燥成本低。

(6)易与管道建设和水压试验相衔接。 (7)干燥效果好，露点可达到-25℃以下。 2.2 管道干燥的工艺流程

采用干空气干燥法时，实际施工工艺有两种，一种是在通干空气吹扫的同时，间隔一定时间通泡沫清管器辅助干燥，另一种是只用于空气连续低压吹扫。前一种工艺由于泡沫清管器的辅助作用，干燥速度较快，但由于泡沫清管器较易磨损，一般只适用于干燥距离较短的管段，一次可干燥的最长距离在150 km左右；后一种工艺可干燥很长的管道，但要求空压机和制取于空气设备的规模很大。

管道干燥的工艺流程如下：

作业段水压或气压试验合格设计、安装清管器发射和接收装置空气干燥净化设备的安装和调试 擦拭除水 初步干燥中间擦拭深度干燥 密闭稳定观察验收 2.3干空气干燥的主要设备

(1)移动式空气压缩机组。干空气干燥需要较大的气量，可选择较大排量的空压机，否则需要并联数个空压机提供气源。

(2)微热再生空气干燥器。由两台自动切换的干空气制备设备组成，可处理并提供足够量的干空气。

(3)便携式露点仪。用来监测管道的进、出口露点，并能够记忆输出。 (4)其它仪器设备。包括空气冷却器、粉尘过滤器和测量仪器等。 2.4 影响干空气干燥效果的因素

(1)空气最初含水量。理论上使用的干空气越干，干燥时间越短。但在实际干燥施工时一般采用露点为-40～-50℃的干空气，很少采用更低露点的空气。因为露点低于-50℃的干空气对缩短干燥时间的能力越来越小，而相应的制取费用越来越高。

(2)环境温度。管道所处的环境温度越高，越有利于水分的蒸发，同时干空气的吸水能力越大，干燥效果越好。

(3)管内的残留水量。没有内涂层的管道，用清管器扫水后，可以使管内残留水量减小至相当于管道内壁只有一层0.05～0.1 mm厚度的水膜。

(4)干空气流量。干空气流量越大，干燥时间越短，干空气流速在5～8m/s之间，其效果和经济上都比较好，如果再增加干空气的流速对于干燥的效果影响则不大。

(5)液态水的分布状态。在干燥初期，管内的液态水聚集在管子的较低部位，例如间歇发送泡沫清管器，可以将水推成薄膜，增大其与干空气的接触面积，提燥效果。 (6)气量的增加在一定程度上可以缩短干燥所需的时间，但投入费用与干燥时间之比也会相应下降。因此，在实际操作时必须根据现场设备、时间要求等具体条件来确定气量的供给。 (7)降低管道末端的压力，保持持续低压吹扫，可以缩短干燥所需的时间。

4、 干燥工程实例

西气东输二线平顶山—泰安支干线管道工程山东段，线路全长240.1km公里，管道规格：Φ1016×17.5mm直缝管和螺旋缝管、Φ1016×21mm直缝管，设计压力10.0MPa。线路选用干空气干燥法进行干燥施工，干燥方式采取先为充分利用各种资源，根据施工现场情况对各施工机组、施工人员进行临时调配。选用100%无油空压机和能产生-40℃露点的干燥空气，后置冷却器的干燥机。干燥机和空压机相连，通过干燥气体进行施工，使管道内的水分全部增发，露点达到技术设计要求。本段线路采用了干空气干燥法分三段同时干燥，用时11天成功地完成了干燥施工，获得了较好的经济效益。 5 结束语

利用干空气对管道进行干燥是世界上天然气管道干燥最普遍的方法，其在国内的应用也越来越多，该方法适用于环境温度0℃ 以上的各种管径管道的干燥。随着天然气管道工业的发展，天然气管道干燥技术越来越受到重视，干空气干燥法具有诸多优点，在管道干燥施工中将会得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]苏欣一 黄坤袁等：国内外天然气长输管道干燥技术，油气储运，2006，25(1)。 [2]解立功：采用干空气干燥长输气管道的施工技术，石油工程建设，2003,29（6）。