國內外天然氣長輸管道干燥技術(一)

摘要：介紹幾種國內外天然氣長輸管道常見的干燥技術：干燥劑法、流動氣體蒸發法和真空干燥法，將各方法進行了對比，并簡單介紹了國內的應用情況；其中重點介紹了現在常用的干空氣干燥法，包括其基本原理，典型的工藝流程，干空氣的制取，分析了影響干空氣干燥法的各種因素，并簡要說明了干燥合格的標準及注意事項。
 關鍵詞：輸氣管道  干燥技術  方法  工藝   干空氣干燥  原理  優點
 
1引言
 國外管道干燥技術已經發展得很成熟，而對我國來講是一項新技術。管道干燥常應用在長距離輸氣管道的施工中，它是用來解決輸氣管道壓力試驗后積存在管道內的游離水在輸氣運行時會增加輸送阻力和動力消耗，嚴重時甚至會產生大量水化物，造成管道內冰堵事故發生的問題。
 如果不在投產前對管道進行必要的干燥，管道內的液態水的存在會降低天然氣的輸送能力，造成管道輸送能力下降，使天然氣含水量增加從而導致供氣品質下降。具體來說會引起以下幾個方面的危害：[1]
 （1）管道中殘留的液態水與天然氣中的少量酸性氣體生成酸性物質，使管道內部產生危害較大的應力腐蝕，影響管道系統使用壽命及其可靠性。
　　（2）管道內的天然氣在足夠高的壓力和足夠低的溫度下，如果同時存在液態水就有可能形成天然氣水合物，影響天然氣流動，造成管道和設備的堵塞，嚴重影響管道的安全運行。
 （3）管道中的液態水在低溫時還會造成管道低洼處的冰堵，影響輸氣量，嚴重時會造成停輸的重大事故。
　　因此在管道投入運行之前，必須進行除水、干燥處理，使管道內空氣露點達到規定的要求。
2國外天然氣長輸管道干燥技術概況
 國外天然氣長輸管道干燥技術起步很早，發展也較為迅速，干燥方法多樣。目前，國外天然氣長輸管道常用的干燥方法有：干燥劑法、流動氣體蒸發法（包括干空氣干燥法，氮氣干燥法，天然氣干燥法）、真空法等。
2.1干燥劑法
 干燥劑干燥法一般用甲醇、乙二醇或三甘醇作為干燥劑,干燥劑和水可以任意比例互溶,所形成的
溶液中水的蒸氣壓大大降低,從而達到干燥的目的。殘留在管道中的干燥劑同時又是水合物抑制劑,能抑制水合物的形成。在應用過程中,由于乙二醇或三甘醇的價格費用較高,故一般選用甲醇作為干燥劑。隨著工業生產重視環境程度的不斷提高,干燥劑干燥法在工業現場的應用受到一定限制。[1]常采用天然氣或氮氣作為推動力，在兩個清管器間夾帶一定的干燥劑，從而達到徹底脫水干燥的目的，這就是國外常用的兩球法。在兩球法的基礎上，國外又發展了三球法，與兩球法相比，三球法能使殘留在管內壁上的液膜中干燥劑的濃度高于兩球法，且干燥劑損耗量小于兩球法。[3]
 甲醇干燥的優點是除了小口經管道,其干燥速度最快,可干燥管道的長度僅受限于清管器的性能,可用于陸上和海底管道,在干燥的同時投產,低溫環境下同樣有效.
 甲醇干燥缺點是單獨使用不能到達負露點,對含硫天然氣管道和純石化管道不太適合;由于甲醇和天然氣都容易燃燒,因此現場的熱工設備的運行安全將受到影響;甲醇易燃,易爆,而且有巨毒.儲存運輸要求較高,易對環境造成污染和發生安全事故;同時甲醇干燥需要天然氣或惰性氣體,在實際操作中需要氣井或氮氣制備設備,難度較大. [2] [3]
2.2流動氣體蒸發法[2] [4]
 流動氣體蒸發法的原理是：流動的干燥氣體在管道里與殘留在管內壁及低洼處的水接觸后使水蒸發，達到干燥的目的。這種氣體可以是干燥的空氣、氮氣或天然氣，所以流動氣體蒸發法又可以分為干空氣干燥法、氮氣干燥法和天然氣干燥法。
 其中干空氣干燥法需要空壓機和空氣干燥機配合.與真空干燥法相比,技術要求低,干燥速度短,尤其在吹掃過程中還可以加發泡沫清管器來增大擾動,進一步使水膜攤開,提高干燥速率,縮短干燥時間.
2.3真空干燥法[2] [3]
 真空干燥法是利用水的沸點隨壓力降低而降低，當壓力降到一定低時，水就會在低溫下沸騰而蒸發，汽化這一原理。常用做法是用真空泵抽吸密閉容器內的氣體，當壓力降低到環境溫度對應的飽和水蒸氣壓時，液態水會在常溫下沸騰蒸發，水蒸氣被真空泵抽出，達到管內除水干燥的目的。
 這種方法的有點是可靠性高,管道中的水斗可以除去,能到達很低的露點,在使用氮氣掃線時最低能達到-68℃,設備占地小,在管道的一段作業,這對于海底管道和不能用其他方法干燥的多匯管管道非常有利.不會產生多余的廢物,干燥進度容易掌握.易于氣體輸入完成投產.
 這種方法技術要求較高,只有選擇合適得真空泵,才能較好得控制抽氣速率.如抽氣較快,則管內水蒸發過快熱損失較多,容易結冰,反之蒸發慢,效率低,能耗高.干燥時不能同時清管,不適于長距離的小口經管道.
3國內天然氣長輸管道干燥技術概況
 由于以前對天然氣長輸管道內液態水的水蒸氣的危害認識不夠，90年代以前建成的天然氣長輸管道在投產之前是不直接進行干燥的，隨著長輸管道建設水平的提高，以及大口徑、高壓、大排量天然氣長輸管道的興建，國內才開始認識到干燥的必要性，因此天然氣長輸管道干燥技術在我國起步較晚。90年代以后所做的幾條重要管道干燥處理：[4]
 （1）1992年建成的上海平湖海底輸氣管道，內徑334mm，長388km，全線采用了凝膠清管器夾帶三甘醇的干燥方法進行干燥，最終干燥效果很好；
 （2）1993年建成的海南崖城13-1天然氣輸送管道，管徑711mm，長778km，全線采用了真空法進行了干燥，最終干燥效果很好；
 （3）1997年建成的陜京輸氣管道，采用甲醇干燥法進行了干燥，干燥不徹底，效果不太理想，導致后來發生水合物冰堵；
 （4）2000年京-石輸氣管道，管徑525mm，長300km，全線采用了干空氣干燥，干燥效果很好；
 （5）2001年建成的澀寧蘭輸氣管道，其中9.5km試驗段采用了干空氣法進行了干燥，達到了預期的效果；
 （6）2002年建成的滄淄輸氣管道，全線采用了干空氣法進行了干燥，干燥效果很好；
 （7）2003年西氣東輸天然氣輸送東段（靖邊-上海），管徑1016mm，長1573km，全線采用干空氣干燥，最終露點為-20℃。
3.1干空氣干燥法的原理[5][6]
 干空氣干燥法是指將干燥空氣低壓進入管道內進行吹掃,利用的露點空氣對水分的吸附能力到達干燥的目的.在理想狀態下管道內的水分會被的露點干空氣吸附并被后面的干空氣吹掃出管道.但在實際中干空氣不可能將吸附水分的濕空氣全部吹掃出管道.判斷干燥的方法是,源源不斷的輸入干空氣并檢測管道出口空氣濕度或露點,當其小于預定值時,表明已經干燥.另一種檢測方法是同時檢測管道出口和入口露點,當兩者相等時表明已經干燥.
 當干空氣在管道中流動時,低露點的干空氣很快會吸濕至飽和,但隨著空氣在管道中的繼續流動,壓力逐漸下降,壓力下降又會使空氣的吸水飽和濃度增加,于是空氣流將繼續吸水,直至最終從管道末端被排出。在一定程度上,增加空氣的流速可以縮短干燥所需的時間,但是水的快速蒸發會使得吸熱量增加,從而降低了管道中的溫度,減緩了水的蒸發速度。同時,增加流速就意味著需要更大規模的制干空氣的設備和壓縮機,而且會增加管道中空氣的壓力,壓力增加又會導致空氣吸濕能力下降。
 干燥合格的標準及注意事項: [1]　
 (1)清管、干燥的合格標準是管道內水膜厚度不大于0.1ｍｍ。

首頁 上一頁 1 2 下一頁 尾頁 1/2/2