FR2517416A1

FR2517416A1 - Drier for pipelines - has scraper driven by gas and evacuating pump to lower internal pressure

Info

Publication number: FR2517416A1
Application number: FR8122540A
Authority: FR
Inventors: Jean Bayen
Original assignee: PIPELINE SERVICE
Current assignee: PIPELINE SERVICE
Priority date: 1981-12-02
Filing date: 1981-12-02
Publication date: 1983-06-03

Abstract

The method is for drying long gas pipelines under partial vacuum. Two extractors are connected to draw out humidity. One is a scraper-ejector (2) which moves in the pipe (1) by fluid (10) pressure. This is drawn out with water vapour by a fixed, external, extractor (3). The vacuum between the two extractors is less than 100mm Hg, absolute. The single external extractor (3) can have a second (4) coupled in series. The propulsion fluid (10) can be compressed air, pure nitrogen or natural gas below 7 bars. The external exhausters (3,4) are compressed air driven at 5 to 8 bars.

Description

La présente invention a trait au domaine de l'élimination de produits vaporisables, tels que notamment de l'eau, dans des conduites destinées au transport de fluide gazeux, comme par exemple du gaz naturel. Elle concerne tout particulièrement l'apport de perfectionnements au procéde connu de dégazage ou séchage de canalisations tels que pipe-lines ou analogues au moyen d'un système créateur de vide. The present invention relates to the field of the elimination of vaporizable products, such as in particular water, in pipes intended for the transport of gaseous fluid, such as for example natural gas. It particularly relates to the provision of improvements to the known degassing or drying process of pipes such as pipelines or the like by means of a vacuum-creating system.

On sait que l'opération de séchage par le vide de canalisations comporte plusieurs étapes caractéristiques : une première phase, assez rapide, de descente en vide jusqu'S la pression d'ébullition de l'eau et correspondant à l'élimination de la majeure partie de l'air et d'une petite fraction de vapeur d'eau ; une deuxième phase, plus longue et correspondant au séchage proprement dit qui se poursuit jusqu'S évaporation de l'eau residuelle sur les parois ; et une troisième phase au cours de laquelle le vide désorbera les dernières molécules d'eau restant à l'intérieur des pores des parois. It is known that the vacuum drying operation of pipelines comprises several characteristic stages: a first phase, fairly rapid, of descent in vacuum to the boiling pressure of water and corresponding to the elimination of most of air and a small fraction of water vapor; a second phase, longer and corresponding to the actual drying which continues until evaporation of the residual water on the walls; and a third phase during which the vacuum will desorb the last molecules of water remaining inside the pores of the walls.

Les techniques mises en oeuvre font souvent appel b l'emploi de pompes à vide a palettes multi-étagères. Selon un perfectionnement, la Demanderesse a récemment décrit un procédé de séchage puis mise en gaz de canalisations selon lequel on injecte dans des éjecteurs en série à chambre d'aspiration et diffuseur convergent-divergent, en communication avec le pipe-line, un fluide moteur pressurisé qui provoque l'aspiration et le refoulement de l'humidité, après quoi l'on effectue la mise en gaz du pipe-line sous vide en dehors des limites inférieure et supérieure d'inflammabilité dudit gaz (brevet français nO 78.35499 du 18 décembre 1978).Pour améliorer cette technique, on a préconisé d'effectuer, notamment au cours de la troisième phase susvisée, un balayage par un gaz inerte sec, comme par exemple de l'azote, à une pression de 15 à 40 millibars de façon à obtenir des points de rosée très faibles, nettement inférieurs à ceux constatés par emploi des dispositifs connus créateurs de vide (demande de brevet français nO 81.18269 du 29 septembre 1981). The techniques used often call for the use of vacuum pumps with multi-stage vanes. According to an improvement, the Applicant has recently described a method of drying and then gas filling of pipes according to which a driving fluid is injected into serial ejectors with suction chamber and convergent-divergent diffuser, in communication with the pipeline. pressurized which causes the suction and the repression of humidity, after which the gas filling of the vacuum pipeline is carried out outside the lower and upper flammability limits of said gas (French patent No. 78.35499 of December 18 To improve this technique, it was recommended to carry out, in particular during the aforementioned third phase, a sweeping with a dry inert gas, such as for example nitrogen, at a pressure of 15 to 40 millibars so to obtain very low dew points, much lower than those observed by the use of known vacuum-creating devices (French patent application No. 81.18269 of September 29, 1981).

Il a maintenant été trouve qu'en mettant en oeuvre, selon une technologie différente, le système précité d'éjecteurs en série, on pouvait améliorer encore le séchage par le vide et, en particulier, réduire le temps de séchage global et diminuer la consommation en fluide propulseur pour les éjecteurs. It has now been found that by implementing, according to a different technology, the aforementioned system of ejectors in series, it is possible to further improve vacuum drying and, in particular, to reduce the overall drying time and to reduce consumption. propellant for the ejectors.

Selon la caractéristique principale du perfectionnement de l'invention, l'un des éjecteurs est constitué par un éjecto-racleur qui se déplace dans le pipe-line (ou canalisation équivalente) sous la pression du fluide propulseur, lequel est aspiré au refoulement -simultanément à la vapeur d'eau- par au moins un. autre éjecteur fixe, disposé à l'extérieur du pipe-line, de façon telle que le vide entre les deux éjecteurs soit inférieur à 100 mm absolus de mercure. According to the main characteristic of the improvement of the invention, one of the ejectors is constituted by an ejector-scraper which moves in the pipeline (or equivalent pipeline) under the pressure of the propellant, which is sucked in the discharge -simultaneously water vapor- by at least one. another fixed ejector, placed outside the pipeline, so that the vacuum between the two ejectors is less than 100 mm absolute of mercury.

Le dispositif mobile dans le pipe-line joue la double fonction de racleur avec ses coupelles d'appui sur les parois, selon le mode bien connu en soi, et d'éjecteur par sa structure comprenant une tuyère d'injection de fluide, une chambre d'aspiration et un diffuseur. On peut mettre en oeuvre à cet égard tous types d'éjecteurs connus comme par exemple ceux à diffuseurs convergent-divergent ou encore les dispositifs à mélangeurs cylindriques avec faces terminales divergentes. The mobile device in the pipeline plays the dual function of scraper with its bearing cups on the walls, according to the method well known per se, and of ejector by its structure comprising a fluid injection nozzle, a chamber and a diffuser. In this respect, all types of known ejectors can be used, for example those with convergent-divergent diffusers or else cylindrical mixer devices with divergent end faces.

Quand on met en oeuvre deux éjecteurs, on établit. au départ dans la canalisation et par l'éjecteur extérieur un vide de 20 à 100 torrs environ (ou mm Hg absolu), lequel sert essentiellement à extraire l'air, puis l'ensemble : fluide propulseur + vapeur d'eau qui provoque la translation de ltéjecto-racleur dans la canalisation est aspiré, au refoulement de cet éjecto-racleur, par l'éjecteur extérieur, de telle sorte que la pression entre les deux dispositifs -ou étagessoit maintenue inférieure ou au plus égale à 100 torrs. When we use two ejectors, we establish. initially in the pipe and by the external ejector a vacuum of 20 to 100 torrs approximately (or mm Hg absolute), which essentially serves to extract the air, then the assembly: propellant fluid + water vapor which causes the translation of the injector-scraper in the pipe is sucked up, at the discharge of this ejector-scraper, by the external ejector, so that the pressure between the two devices -or shelf is kept lower or at most equal to 100 torrs.

D'autre caractéristiques et variantes apparaîtront dans la description qui suit, par référence aux dessins de la planche annexee qui représentent schématiquement
- Figure 1 : une vue partielle d'une installation de séchage selon l'invention avec éjecto-racleur interne et des éjecteurs extérieurs à la canalisation à sécher
- Figure 2 : une variante de réalisation de 1 'éjecto-racleur. Other characteristics and variants will appear in the description which follows, with reference to the drawings of the appended plate which schematically represent
- Figure 1: a partial view of a drying installation according to the invention with internal ejector-scraper and ejectors external to the pipe to be dried
- Figure 2: an alternative embodiment of one ejector-scraper.

Dans le mode de réalisation représenté sur la figure 1, l'installation de séchage des parois internes d'un pipe-line 1 comprend un éjecto-racleur 2 propulsé dans la canalisation ét au moins un éjecteur externe, par exemple une batterie de deux éjecteurs en série 3 et 4 installés en bout de canalisation. In the embodiment shown in FIG. 1, the installation for drying the internal walls of a pipeline 1 comprises an ejector-scraper 2 propelled in the pipe and at least one external ejector, for example a battery of two ejectors in series 3 and 4 installed at the end of the pipeline.

L'éjecto-racleur, dont les éléments sont constitués en résine synthétique comme polyuréthanne, néoprène ou analogue, est muni de ses coupelles 5 de frottement sur les parois et comporte sur la figure 1 un diffuseur à cône de type convergent-divergent. Sur la variante de la figure 2, il est de type à chambre de détente cylindrique 6 et à faces terminales divergentes 7. On retrouve dans les deux cas la tuyère 8, la chambre d'aspiration 6 et la couronne d'aspiration 9. Le fonc-tionnement d'un éjecteur de ces types est bien connu (voir par exemple brevet français nO 78.35499). The ejector-scraper, the elements of which are made of synthetic resin such as polyurethane, neoprene or the like, is provided with its friction cups 5 on the walls and comprises in FIG. 1 a cone-type diffuser of convergent-divergent type. In the variant of FIG. 2, it is of the type with a cylindrical expansion chamber 6 and with divergent end faces 7. We find in both cases the nozzle 8, the suction chamber 6 and the suction crown 9. The operation of an ejector of these types is well known (see for example French patent no. 78.35499).

Le fluide propulseur 10 peut etre constitué par exemple par de l'air comprimé (auquel cas on préfèrera le type d'éjecteur de la figure 2) de l'azote ou autre gaz inerte, ou encore du gaz naturel. The propellant 10 can be constituted for example by compressed air (in which case we prefer the type of ejector of Figure 2) nitrogen or other inert gas, or even natural gas.

Selon une variante on peut mettre en oeuvre de l'azote puis de gaz naturel si bien qutà la fin de la phase de séchage le pipe-line se trouve rempli de gaz et l'on économise ainsi le temps de mise en gaz d'une canalisation de gaz naturel (ou autre). La pression de ce fluide propulseur est de préférence inférieure à 7 bars et se trouve habituellement comprise entre 0,1 et 5 bars.According to a variant, it is possible to use nitrogen and then natural gas, so that at the end of the drying phase the pipeline is filled with gas and this saves the time for filling up with gas. natural gas (or other) pipeline. The pressure of this propellant is preferably less than 7 bars and is usually between 0.1 and 5 bars.

Le ou les éjecteurs extérieurs fixes 3 et 4, par exemple à diffuseur convergent-divergent ou d'un autre type, sont alimentés par de l'air comprimé 11, par exemple sous pression de 5 à 8 bars. Comme dit ci-dessus, lorsqu'il n'y a qu'un seul éjecteur, celui-ci ne sert qu'à établir le vide inférieur ou égal à 100 mm Hg sans participation au séchage proprement dit. Par contre, dans le cas de deux éjecteurs (ou plus) en série, comme représenté sur la figure 1, ceux-ci participent au sechage par exemple jusqu'à 1,5 torr -comme dit dans le brevet français précité- et l'éjecto racleur permet de terminer le séchage, par exemple jusqu'à 0,1 torr. Ce dernier se comporte donc comme un troisième étage de système créateur de vide et le procédé équivaut à un séchage de pipe-lines des deux cotés à la fois. The fixed external ejector (s) 3 and 4, for example with convergent-divergent diffuser or of another type, are supplied by compressed air 11, for example under pressure from 5 to 8 bars. As said above, when there is only one ejector, this only serves to establish the vacuum less than or equal to 100 mm Hg without participation in the actual drying. By cons, in the case of two ejectors (or more) in series, as shown in Figure 1, they participate in drying for example up to 1.5 torr - as said in the aforementioned French patent - and the ejector scraper allows drying to be completed, for example up to 0.1 torr. The latter therefore behaves like a third stage of vacuum-creating system and the process is equivalent to drying pipelines on both sides at the same time.

La couronne d'aspiration 9 doit avoir les dimensions les plus faibles possible pour réduire le temps de séchage. Quand on opère avec un seul éjecteur fixe extérieur 3, on peut régler la pression motrice 10 qui agit sur l'éjecto-racleur 2 en jouant sur le vide produit par ce dernier, son déplacement ne pouvant alors s'effectuer que lorsque l'aspiration de l'éjecteur se trouve dans la troisième phase précitée de séchage. Pour obtenir ce résultat on peut, par exemple,injecter dans l'espace 9, par l'intermédiaire d'une valve, une légère quantité de fluide propulseur 10'.Lorsqu'on a affaire à la batterie de deux éjecteurs fixes 3 et 4, la quantité de fluide propulseur 10 peut être réduite au minimum et déterminée de telle sorte que la pression interne du pipe-line, entre l'éjectoracleur 2 et les éjecteurs 3, 4, soit au moins égale à la pression d'ébullition de l'eau à la température intérieure du pipe-line. Par sécurité on peut adopter avantageusement une pression de 9 à 14 millibars. The suction crown 9 must have the smallest possible dimensions to reduce the drying time. When operating with a single external fixed ejector 3, the driving pressure 10 which acts on the ejector-scraper 2 can be adjusted by acting on the vacuum produced by the latter, its displacement then being able to be effected only when the suction of the ejector is in the aforementioned third drying phase. To obtain this result, it is possible, for example, to inject into space 9, via a valve, a slight amount of propellant 10 ′. When dealing with the battery of two fixed ejectors 3 and 4 , the amount of propellant 10 can be minimized and determined so that the internal pressure of the pipeline, between the ejector 2 and the ejectors 3, 4, is at least equal to the boiling pressure of l water at the interior temperature of the pipeline. For safety, it is advantageous to adopt a pressure of 9 to 14 millibars.

La mise en oeuvre du procédé selon l'invention présente de nombreux avantages par rapport aux techniques connues. En particulier, le temps de séchage total de l'ensemble de la canalisation est notablement réduit. D'autre part, après passage-de ltéjecto-racleur sur les parois de la canalisation, il n'y a absolument plus d'eau dans cette dernière, donc plus de risque de condensation de vapeur d'eau par abaissement de la température en certains points de la canalisation ; du fait qu'il n'y a pas d'eau libre sur les parois, la formation de glace est évitée. Par ailleurs, outre le fait précité que la consommation en fluide propulseur (10 ou 10') peut être tres réduite, il faut noter que ce fluide peut être envoyé à température ambiante et non à 120 ou 1300 C comme cela était le cas dans la technique antérieure (voir par exemple brevet français précité n" 78.35499). The implementation of the method according to the invention has many advantages over known techniques. In particular, the total drying time of the entire pipeline is significantly reduced. On the other hand, after passing the injector-scraper on the walls of the pipe, there is absolutely no more water in the latter, therefore more risk of condensation of water vapor by lowering the temperature in certain points in the pipeline; because there is no free water on the walls, the formation of ice is avoided. Furthermore, in addition to the aforementioned fact that the consumption of propellant fluid (10 or 10 ') can be very reduced, it should be noted that this fluid can be sent at room temperature and not at 120 or 1300 C as was the case in the prior art (see for example the aforementioned French patent no. 78.35499).

On notera enfin que le procédé de l'invention peut être également utilisé pour rendre inerte un pipe-line ayant contenu des hydrocarbures liquides. Dans ce cas, l'éjecto-racleur provoque l'évaporation des hydrocarbures lourds et fonctionne comme un troisième étage dans un système avec deux éjecteurs fixes extérieurs. Finally, it should be noted that the method of the invention can also be used to make a pipeline which has contained liquid hydrocarbons inert. In this case, the ejector-scraper causes the evaporation of heavy hydrocarbons and functions as a third stage in a system with two fixed external ejectors.

Claims

1. Vacuum drying process for long pipelines intended to transport a gaseous fluid by placing the pipeline in communication with at least two ejectors with pressurized working fluid which causes the suction and delivery of moisture , the method being characterized in that one of the ejectors is constituted by an ejector-scraper (2) which moves in the pipeline (1) under the pressure of the propellant fluid (10), which is sucked in during the flow-simultaneously with steam - by at least one other fixed ejector (3) arranged outside the pipeline, so that the vacuum between the ejector-scraper and the ejector is less than 100 mm Hg absolute.

2. Method according to claim 1, characterized in that there are provided outside the pipeline two ejectors coupled in series (3, 4) supplied by a pressurized fluid.

3. Method according to any one of claims 1 or 2, characterized in that the propellant fluid of the ejector-scraper (2) is chosen from the group consisting of compressed air, pure nitrogen and natural gas under a pressure of less than 7 bars, the process thus being used for gasing the pipeline at the end of the drying suction when the fluid contains nitrogen and gas.

4. Method according to any one of claims 1 to 3, characterized in that the pressurized fluid of the external fixed ejectors (3, 4) consists of compressed air at 5 to 8 bars.