管道干燥是新管道投产作业中重要的一环。研究证实,在管道干燥至露点-18以下时,管内壁的腐蚀几乎停止,投产引入天然气的过程又进一步扫除了残留的水蒸气。在输送条件下,干燥后残留的水蒸气已不能析出液态水,也不能生成水合物。管道干燥技术目前常用的干燥方法主要有真空干燥法、干空气(或氮气)吹扫干燥法和甲醇(或乙二醇)扫线干燥法。由于受管道内污物、杂质、气泡及仪表显示和数据传输不稳定等因素的影响,得到的结果可能存在一些偏差,但总体上反映了混油量随输送距离和时间增加逐渐增大的情况。兰成渝管道SCADA控制系统和VSAT通信系统与管道同期投产,在投产过程中发挥了重要的作用,保证了投产过程各项工艺操作的准确性。
采用输水试运的作法是成功的,对于这样一个距离长、地形复杂的大型成品油管道系统,在投油前通过输水试运,收到了清洁管道、试运设备、调试控制、演练操作的效果。在投产前应用计算机模拟仿真软件对各种运行工况进行了模拟,使调度操作更加科学准确。不足之处是,管内焊渣、铁锈、泥沙、粉尘等杂质污物没有彻底清理干净,导致过滤器、减压阀频繁堵塞,造成管道多次停运。
成品油长输管道的投产过程千头万绪,环环相扣,必须统一领导,做好供电、消防等涉及地方管理部门的工作,保证各道程序相互衔接,有条不紊。真空干燥法水的沸点随压力的降低而降低,在压力很低的情况下,水可以在很低的温度下沸腾并剧烈蒸发、汽化。真空干燥法就是利用这一原理,不断地用真空泵从管道中抽气,降低管道的压力,直至达到管壁环境温度下的饱和蒸气压,使除水后残留在管道内壁上的水沸腾而迅速蒸发,随后将水蒸气抽出管道,达到干燥的目的。
真空干燥法的优点是可靠性高,管道中所有的水都可以除去,能达到很低的露点,在使用氮气扫线时*低可达-68,设备占地小,在管道的一端作业,不会产生明显的废物,进度易于掌握,易于气体输入,适用于海底管道和难以用其它方法干燥的多汇管管道。其缺点是干燥的持续时间长,干燥的同时不能清洁管道,不适用于长距离的小口径管道。
干空气吹扫干燥法干空气吹扫干燥法的原理是,低露点的空气进入管道后会促使残留在管壁上的水蒸发,湿气由空气流带走。判断干燥程度的方法是,源源不断地输入干空气并监测管道出口的空气湿度或露点,当其小于预定值时,表明管道已经达到干燥要求。另一种方法是同时监测管道入口和出口的露点,当两者相等时,表明管道已经干燥。影响干燥时间的主要因素有水膜厚度、干空气的质量、体积流量以及管道的长度等。
干空气吹扫干燥的优点是,能达到很高的干燥水平,干燥时间相对较短,在干燥的同时如果采用除尘工艺,可以使管道在通气前达到很高的清洁水平,这一点是其它干燥技术无法比拟的,设备费用相对较低,非常安全,干燥的过程容易控制。其缺点是,对于大口径的管道,需要专用设备来制取干空气,设备占地面积大,需要消耗大量的燃油和电力。
甲醇扫线干燥法甲醇和乙二醇具有很强的吸水性,常用于管道干燥。除了吸水性以外,这些醇类还有一个重要的特性,即在液态水中存在时可以降低水合物的形成温度,所以在很多场合,甲醇、乙二醇被用做水合物的抑制剂。甲醇扫线干燥法的优点是,除了小口径的管道外,甲醇扫线是速度*快的干燥方法,被干燥的管道的长度仅受清管器性能的限制,可用于陆上和海底管道,可以在干燥的同时投产,在低温环境下同样有效。其缺点是,单独使用不能干燥到负露点,对含硫天然气管道和高纯度的成品油管道达不到干燥要求。由于甲醇和天然气都极易燃烧,因此现场的热工设备的运行安全将受到影响,甲醇的易燃、易爆和剧毒性使这项技术实施的难度和风险高于其它干燥技术,天然气气质在管道运行之初会受到影响。
管道应用复合干燥法的可行性龙门至忠县输气管道(龙忠管道)始于拟建的大天池构造带输气干线龙门阀室附近的龙门首站,终于拟建的忠县净化厂附近的忠县末站,纵跨重庆市的梁平、忠县两县,线路水平长度为71.6km,管道实际长度约为75.2km.
在龙门站配置有天然气干燥设备,可以将天然气露点干燥至-依据国内外管道公司的作法,用泡沫清管器擦拭管道后,有内涂层的管道内壁粗糙度为0.01mm,无内涂层的焊缝部位及弯头的管道内壁粗糙度为0.1mm.龙忠管道龙门至黄金段管道总长度为57km,黄金至忠县末站管道总长度为18.2km,其中无内涂层的焊缝部位及弯头总长度分别为1.7km和0.54km,其管道内壁粗糙度为0.1mm,整段管道内壁粗糙度加权平均值为0.013mm.按*差的擦拭效果计算,管道内壁水膜厚度为0.065mm.
虽然有露点为-10的深度脱水天然气,但如果直接用天然气进行脱水,则脱水时间长,容易发生腐蚀和生成水合物,在技术上可行性较差。研究证实,醇类干燥剂的干燥时间*短,大量的三甘醇可以回收,其初始浓度能达到作为干燥剂的要求。调研国内外管道干燥资料可知,当管内壁醇膜中的含水量小于50%时,管内不会形成水合物,因此,龙忠管道脱水干燥复合方法中的三甘醇出口浓度要求大于50%,这样将缩短干燥时间,有效防止管道腐蚀的发生和天然气水合物的生成。但用醇类扫线达不到负露点,必须在醇扫线之后持续通天然气使露点降到负值。
根据龙忠输气管道的实际情况,三甘醇与天然气吹扫复合方法为该管道*佳干燥方法。利用回收的三甘醇能节约大量的成本,同时,三甘醇本身吸水性良好,可以有效缩短管道干燥时间,因此拟定用三甘醇脱除半数以上的水,再利用低露点天然气进行吹扫,管道就可以直接投产使用。
复合干燥法的干燥时间预测用三甘醇扫线干燥时,其用量应为管道内残留水量的34倍,即27.5t.拟定推动三甘醇清管列车前进的天然气流量为1500m/s,在微正压(1.108MPa)情况下,干天然气推动清管器前进的速度为1.5m/s,经过15h可以将27.5t三甘醇吹扫完毕,可以将管道内的水除去50%,则管段内残留的水量为6.6t.再用露点温度为-10、流量为3800/h的干天然气吹扫,所需的干燥时间为:式中T干燥所用时间,d;管内残留水量,g;管道进口处天然气的含水量,g/m环境温度下天然气的含水量,g/m干燥天然气流量,m计算表明,复合干燥法在技术上是可行的,而且该方法具有费用省、干燥时间短、环境污染小、风险低、无需置换等优点。