国内外天然气长输管道干燥技术(二)

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(2)根据情况可对泡沫清管器进行称重,如含水量偏高,可进行一次高密封直板清管器清管。
(3)验收时如发现与合格标准仍有一定差距,可直接用干空气低压吹扫,直至达到合格标准为止(水露点小于-20℃)。
(4)为了收到更好的干燥效果,泡沫清管器的速度应控制在0.5～1ｍ/ｓ。
(5)干燥合格后如不立即进行注氮或置换,应采用0.02～0.05ＭＰａ的干空气填充密封。
3.2干空气干燥法工艺[3]
干空气干燥法有两种工艺，（1）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；（2）只用干空气连续低压吹扫。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150km左右；后一种工艺可干燥很长的管道，目前为止采用此工艺干燥的距离最长的管道是Europipe，距离长达620km，但要求空压机和制取干空气设备的规模很大。从干燥效率和效果上讲，后者不如前者；从应用范围上讲，前者适用于通径管线，而后者适用于所有管线，包括变径管线。
典型的干空气干燥工艺如下：[4]
首先是水蒸发引起最初的降温（一般为0.5~2℃）；当温降一定时，干燥平衡被打破，空气不再饱和，表明管道内大部分或全部的液态水已经蒸发完毕，继续干空气吹扫将很迅速地降低管道内的露点；达到一定温降后，停止干空气吹扫，如果管道内的某些地段还存在液态水，液态水会蒸发补充到管道内的空间，导致露点上升；间隔一段时间后重新开始干空气吹扫，在较短的时间内就能将露点将下来。经过几次间隔吹扫，最终能达到完全清除管道内存在的液态水，并将露点降至-20℃以下。
从理论上讲，随着时间的推移，管道出口处的空气露点可达到-40℃以下，这是最理想的状态。但在实际施工中，除了对干燥要求较高的管道（如输送酸性天然气管道）外，干燥终点没有必要达到-40℃以下，一般达到-20℃就足够了。因为在一个标准大气压下，-20℃露点的空气含水量仅为0.8835g/m3，相当于在管道内壁上的残留水为1.3-2.1mg/m2。在管道投产前10个月内对管道没有腐蚀，干燥后即使不马上投产也不会腐蚀管道内壁。
3.3干空气制取[3]
制取干空气的主要方法有直接冷却法,冷却后加压法,干燥剂吸收法和分子筛法等.由于水在零度就要结冰,而且随空气温度降低,通过降温除水蒸汽的效率将成倍下降,因此制冷的方法常用于制取常露点的空气,一般不用于直接制取管道干燥所需露点为低于-20℃的超干空气,但该方法可以作为干燥剂吸收工艺的一部分对空气进行初步干燥.
使用干燥剂除水是比较陈旧但有效的方法.干燥剂是指具有亲水力的固体或液体.常用的固体干燥剂有硅胶,氧化铝,分子筛,氯化锂,溴化锂,氯化钙等.常用的液体干燥剂有三甘醇,乙二醇等.其中硅胶, 氧化铝,分子筛, 三甘醇可将空气分别干燥到露点-60℃,-73℃,-90℃,-60℃.由于采用液体干燥剂具有腐蚀性,重量大,需要控制的液体晃动和飞溅等缺点,因此常用固体干燥剂进行干燥.
3.4干空气干燥法的优点[2] [3] [4]
目前在我国广泛使用的是干空气干燥法。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线，由于其低露点的特点使管道内壁附着的水分蒸发，并利用后继干空气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）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；
（2）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；
（3）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；
（4）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；
（5）易与管道建设和水压试验相衔接。
在海底管道方面，干空气干燥法应用成功的例子：
第一条是1995年建成的Europipe是目前为止采用干空气干燥的距离最长的天然气管道，管径1016mm，全长620km；另一条是刚建成的蓝色气流工程（Blue Stream Project Pipeline），两条24〃，深1000m的海底管道，每条350km，全线采用了干空气干燥。在国内，干空气干燥法成功应用于京石、涩宁兰、沧淄、西气东输等天然气输送管道。还有东方1—1气田生产管道实际干燥操作时,干空气气量介于1200～1300ｍ3/ｈ之间,末端测得的空气露点至-40℃用时18.2ｈ;吸水阶段进行约4ｈ后,测得的空气露点为-33.4℃,之后空气露点基本不变。
这种方法的缺点是对于大口经管道,设备占地面积很大,需消耗大量燃油或电力来智取干空气.
3.5影响干空气干燥法干燥效果的因素[4] [5]
   （1）空气的最初含水量。理论上使用的干空气越干，干燥时间越短。但实际干燥施工是一般采用露点为 –40℃~-50℃的干空气，很少采用更低的露点。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。管线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）管道内的残留水量。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0.05~0.1mm厚度的水膜。
（4）干空气的流量。干空气流量越大，干燥时间越短，5~8m/s的干空气流速在效果和经济上都比较好，再增加干空气的流速对于干燥的效果影响不大。
（5）液态水的分布状态。在干燥初期，管道内的液态水聚集在管子的较低部位，如间歇发送泡沫清管器，可以将水推成薄膜，增大了与干空气的接触面积，提高干燥效果。
(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,在实际操作时须根据现场设备、时间要求等具体条件来决定气量的大小。　
　(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。
在西气东输东段的干燥过程中，由于地势起伏较大，水压试验后管线低洼处的积水并不能完全清除干净，中国石油天然气管道第四工程公司采用的是前面介绍的第一种干燥工艺，即泡沫清管器辅助干空气吹扫，同时摸索出了“慢送清管器空气置换法”。取得了非常理想干燥效果，每段干燥均取得了-25℃以下的干燥效果。
4几种干燥方法的比较[4]
由于管道干燥方法多，欧洲公司大都采用真空干燥，美国、加拿大等采用干空气法，多种方法不分伯仲，各有其优缺点，以下是各种干燥方法的比较。

        比较项目
干燥方法干燥成本干燥时间干燥效果适应范围应用情况
干燥剂法比较高较短较好海底管道居多趋于淘汰
流动气体蒸发法干空气干燥法最低最短很好不受区域限制，受管径、长度的影响相对较小应用最多、最广
氮气干燥法昂贵较短很好只适用与小范围的管道干燥受气源限制
天然气干燥法低极长较差不受任何限制长距离大口径、高压、温度较低管道不适用
真空干燥法较低较短最好适用于较大管径海底管道、较大口径管道应用较多
5结束语
综合比较国内外的干燥技术，可以看出，国外在发展较早的基础上已达到了一定的水平，并且干燥方法多种多样。相对而言，国内干燥还刚刚起步，很多技术被运用的时间很短，有待进一步完善。通过对国外干燥技术的研究，可加快我国天然气长输管道干燥技术的发展，缩短与国外高水平干燥技术间的差距。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，我们对于各种干燥技术的研究也将越来越深入，管道干燥技术必将迎来他发展的春天。
参考文献
[1] 高发连. 天然气管道干燥施工方法.油气储运，2003（10）：43~45
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[4] 倪洪源孙树山. 天然气长输管道干燥技术. 石油工程建设,2004,30（6）：13~16
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