天然气长输管道干燥技术

天然气长输管道干燥技术

汪孝涛

中油（新疆）石油工程有限公司  新疆克拉玛依市 834000

摘要：在天然气长距离运输的过程中，为了确保运输的安全和稳定，需要重视对管道进行一些处理，比如要进行有效的干燥处理，否则会出现管道堵塞、腐蚀等问题，只有采取有效的干燥技术，才能确保天然气的正常运输，因此需要进行这方面的重点研究。本文围绕天然气长输管道的干燥处理，重点介绍了目前常用的干燥剂法、流动气体蒸发法（包括干空气干燥法、氮气干燥法、天然气干燥法）和真空干燥法的基本原理和优缺点，以供相关人员参考。

关键词：天然气；长输管道；干燥技术

引言

如果天然气管道中含有水，则液态的水就有可能与天然气中的少量酸性气体生成酸性物质，腐蚀管道内壁，影响管道系统使用寿命及其可靠性，同时可能形成天然气水合物或造成冰堵，使管道堵塞，影响管道安全运行。因此，为了避免这些问题的产生，在投产前必须对管道进行干燥，相关人员需要对天然气长输管道干燥技术进行研究和掌握，依据实际情况，选择运用合适的干燥技术方法，从而达到良好的干燥效果，保障天然气运输的安全和稳定。

1 国内外管道干燥技术发展状况

国外天然气长输管道干燥技术起步很早，发展迅速，干燥方法多样。目前，国外天然气长输管道常用的干燥方法有干燥剂法、流动气体蒸发法(包括干空气干燥法、氮气干燥法、天然气干燥法)、真空法。

由于以往对天然气长输管道内液态水的水蒸气危害认识不够，20世纪90年代以前建成的天然气长输管道在投产之前不直接进行干燥。随着长输管道建设水平的提高，以及大口径、高压、大排量天然气长输管道的发展，业界才开始认识到干燥的必要性，所以对于天然气长输管道干燥技术有待进一步的创新探索。

2 天然气长输管道干燥技术方法

2.1干燥剂法

干燥剂干燥法一般采用甲醇、乙二醇或三甘醇作为干燥剂，干燥剂和水可以任意比例互溶，所形成的溶液中水的蒸汽压大大降低，从而达到干燥的目的。残留在管道中的干燥剂同时又是水合物的抑制剂，能抑制水合物的形成。在实际应用过程中，采用天然气或N作为推动力，在2个清管器间夹带一定体积的干燥剂，从而达到彻底干燥的目的，这种方法就是国外常用的两球法。在两球法的基础上，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干燥剂的浓度更高，而且干燥剂损耗量更小[1]。在应用过程中，由于乙二醇或三甘醇的价格高，所以一般选用甲醇作为干燥剂。但是，甲醇易燃、易爆，而且有剧毒，储存运输要求较高，容易对环境造成污染和发生安全事故。因此，随着工业生产对环境重视程度的不断提高，干燥剂干燥法的应用受到一定限制。

2.2流动气体蒸发法

流动气体蒸发法的原理是流动的干燥气体在管道里与残留在管内壁及低洼处的水接触后使水蒸发，进而达到干燥的目的。这种气体可以是干燥的空气、N或天然气，所以流动气体蒸发法也相应的分为以下三种：

（1）干空气干燥法。就是用干燥空气低压进入管道内进行吹扫，利用低露点空气对水分的吸附能力，达到对管道进行干燥的目的。干空气在管道中流动时，低露点的干空气很快会吸湿至饱和，但随着空气在管道中的继续流动，压力逐渐下降，压力下降又会促使空气的吸水饱和浓度增加，于是空气流将继续吸水，直至最终从管道末端排出[2]。但实际应用中，干空气不可能完全将已吸附水分的湿空气吹出管道。尽管这种干燥方法的干燥效率并不高，但对于变径管道和无法使用清管器的管道，是比较适合运用的。

该技术具有以下几个方面的优点：干燥效果均匀一致，露点可达到-25℃以下，且干燥时间相对较短；经济实用，设备费用低，可充分利用现有设备加快干燥进度；工艺简单，容易控制，有完整的干燥检测标准，能保证管道在较短时间内达标，对操作技术要求不高；干燥成本低，适用范围广，既适用于陆地管道，也适用于海底管道，既适用于通径管道，也适用于变径管道，且受管径、管道长度的影响相对最小；干燥同时如果采用除尘工艺，可使管道到达很高的清洁水平；空气来源广，不受地区限制，空气可以任意排放，无毒、无味、不燃、不爆、无安全隐患；还可以与管道建设和水压试验相衔接[3]。

（2）氮气干燥法。该法类似于干空气干燥法，直接利用低露点N实现输气管道的干燥处理。该法简单可靠，干燥效率高，干燥时间短。可以直接引入天然气，但投资相对较高，适于处理管径小、距离短的输气管道[4]。

（3）天然气干燥法。该法与干空气干燥法类似。不同的是，干燥介质采用的是干燥的天然气，并且不分段，将脱水处理后的低露点天然气输入管道，吸收水分并随天然气一起带出管道。该法虽然进气早，但是干燥期很长，并且生成水合物的可能性相当大，对于海上天然气管道的干燥处理不适用。

2.3真空干燥法

真空干燥法是在控制条件下应用真空泵，通过减小管内压力而除去管内自由水的方法。其原理是创造与管内温度相应的真空压力，以使附着在管内壁上的水分沸腾汽化。利用水的沸点随压力降低而降低的特点，当压力降到一定程度时，水就会在低温下沸腾而蒸发。常用的做法是：用真空泵抽吸密闭容器内的气体，当压力降低到与环境温度对应的饱和水蒸气压时，液态水就会在常温下沸腾蒸发，水蒸气被真空泵抽出，达到干燥的目的。真空干燥法在20世纪80年代初开始应用。该方法适合于海底、江底、河底等区域管道的干燥，特别适合于小口径、短距离、明水少的管道干燥，空气可以任意排放，无毒无味，不燃不爆，无安全隐患；对地层温度较高的管道有特殊的效果；既适用于陆地管道，也适用于海底管道；受管径、管道长度的影响相对较小；干燥成本低；易与管道建设和水压试验相衔接。

真空干燥工艺过程可分为3个阶段：（1）初始抽气、降压阶段。用真空泵抽出大部分残留在管道中的水蒸气和空气，降低管内压力。管内压力迅速降至管内温度下的饱和蒸汽压。（2）蒸发阶段。随着管内压力达到饱和蒸汽压，残留在管道内壁上的水分开始大量蒸发。真空泵继续工作，管内压力不断降低，同时水分不断蒸发以弥补压力损失。若管道残留水分不多，管道与周围热交换畅通，那么管内温度基本不变，管内压力基本保持在饱和蒸汽压值。这一过程将持续到所有水分蒸发完为止，产生的水蒸气被抽出，经压缩后排人空气中，以避免在真空泵或喷射器出口处结冰，影响干燥效果。（3）真空干燥阶段。第二阶段管道中的水分全部蒸发，真空泵继续工作，压力再次降低，直至真空泵所能达到的最低压力。由于管道内几乎所有的空气已被抽出，而且管道内所有的液态水都已蒸发，所以管道内的压力可看作是水的蒸汽压，由此可直接算出露点。如果达到预定值，则已完成管道干燥[5]。

结语

总之，在天然气长距离运输中，管道干燥技术的运用非常关键，相关人员需要重视这方面的研究，掌握技术要点，合理运用，保持管道干燥，维护安全运行。在以后，随着天然气管道工业的发展，天然气管道干燥技术必将越来越受到重视，对于各种干燥技术的研究也将越来越深入，管道干燥技术将得到更广泛的应用。

参考文献：

[1]常景龙，张黎霞.新建天然气管道的除水与干燥技术[J].油气储运，2020(12)：11-14.

[2]宋小琴，朱珊珊.输气管道应用复合干燥法的可行性[J].油气储运，2019(6)：35-37．

[3]袁克峰，崔慧娟.天然气长输管道干空气干燥技术[J].管道技术与设备，2019(2)：42.

[4]刘炀，焦永涛.世界天然气管道干燥技术进展[J].清洗世界，2019(6)：19-20.

[5]倪洪源，孙树山.天然气长输管道干燥技术[J].石油工程建设，2019(6)：13-16.