乙二醇活性炭過濾器的改造

文四名，溫凌云，范玉濤，韓福泉，何宇頡，李英雪，翁乙友，瞿強，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000）

乙二醇活性炭過濾器的改造

文四名，溫凌云，范玉濤，韓福泉，何宇頡，李英雪，翁乙友，瞿強，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 庫爾勒 841000）

通過分析乙二醇加注泵停泵原因，改變了乙二醇過濾的思路。在該思路下停用活性炭過濾器并將其改造為機械過濾器后，乙二醇過濾效果良好，加注泵停機率減少，大幅降低了員工維護勞動強度，保證了產品穩定生產。改造成功實現設備廢舊利用，節約了生產成本，實現了效益最大化。

乙二醇；過濾器改造；加注泵

塔里木油田公司天然氣處理工藝流程中采用J-T閥節流制冷對天然氣進行脫水、脫烴處理。處理后的天然氣輸送到下游進行其他工業生產。為防止含有飽和水的天然氣隨溫度降低形成水合物，塔里木油田公司選用乙二醇作為抑制劑，通過向天然氣處理工藝流程中注入乙二醇，達到抑制水合物生成的目的。為了保證乙二醇在使用過程中的清潔，使用了活性炭過濾器對其過濾，過濾后的乙二醇經泵加注到乙二醇再生系統。

1 乙二醇系統運行現狀

乙二醇系統在運行過程中加注泵一直存在著故障停機情況，但近期停機率越來越高，嚴重影響全廠系統的平穩運行。圖1是加注泵故障停機次數統計，從圖1可以看出，2011年1-5月平均每月加注泵故障停泵接近4次,即平均只能連續運轉168 h就停泵，故障率較高。

2 原因分析

乙二醇加注泵屬于屏蔽泵。屏蔽泵是一種無密封泵，泵和驅動電機都被密封在一個被泵送介質充滿的壓力容器內，此壓力容器只有靜密封，并由一

個電線組來提供旋轉磁場并驅動轉子。

圖1 乙二醇加注泵故障停機次數Fig.1 The outage rate of glycol filling pumps

這種結構取消了傳統離心泵具有的旋轉軸密封裝置，故能做到完全無泄漏。乙二醇加注泵工藝流程簡圖如圖2。

圖2 乙二醇加注泵工藝流程Fig.2 Glycol filling pump process chart

通過查找乙二醇加注泵工藝流程，發現加注泵上游流程的活性炭過濾器過濾效果差，過濾出的雜質很少，但是加注泵入口過濾器堵塞嚴重。據此分析造成加注泵停機的原因是乙二醇在再生塔內高溫條件下易積炭，活性炭過濾器對產生的炭顆粒雜質過濾效果差；再加上活性炭炭顆粒易碎，產生的顆粒雜質堵塞入口過濾器，造成乙二醇加注泵入口來料大大降低導致停泵。

3 方案實施

針對乙二醇加注泵來料入口堵塞導致停機的原因，前期我們也做了相應的處理。比如通過增大加注泵入口過濾器濾子，提高其自清洗效果，不過該方法也只能短期解決入口過濾器堵塞問題。我們還準備棄用活性炭過濾器，使用機械過濾器，但是考慮到購買機械過濾器成本高的因素，決定利用活性炭過濾器的結構將其改造成機械濾網式過濾器，提高過濾效果。

過濾器結構中最重要的是濾網的孔徑，孔徑太大起不到過濾效果，太小又增大了流動阻力，影響泵的上量。濾網選擇結合石油化工行業標準和生產實踐，最佳的濾網目數為35~60目；根據乙二醇加注泵（屏蔽泵）口環間隙0.35~0.38 mm、葉輪間隙0.41~0.43 mm，顆粒雜質直徑301 μm以上，選擇50目=300 μm，具有最佳的流通性和攔截過濾效果[1]。表1是濾網目數與孔徑的對應關系。

表1 濾網目數與孔徑對應關系Table 1 The relationship between filter mesh and aperture

4 結構設計

得到濾網孔徑數據后，還需要考慮濾網的流通面積、安裝方式，以便達到最優的過濾效果?？紤]到乙二醇貧液的流速不大，因此濾液的流動一般屬于層流狀態，根據哈根-伯肅葉公式[2]：

式中:u—濾液的流速；

μ—濾液的粘度；

d—濾餅小孔道的直徑；

l—濾液在濾餅中通道的長度；

ΔP—過濾器前后壓差；

V—單位時間內通過的體積；

S—乙二醇在過濾器內的通過面積（過濾面積）；

r—過濾器底部半徑；

α—濾板與水平面的傾斜角度。

由上式，根據目前已知系統參數u，μ，V，d，r，α，可知ΔP與S成反比，依此可計算出濾板從水平放置到傾斜放置面積變化與所需最小壓差的關系，如表2。

表2 濾板面積與最小壓差關系Table 2 The relationship between the filter plate area and the minimum differential pressure

根據表2可以發現濾板垂直放置時所需要的壓降僅為0.043 MPa，由于目前站內過濾器前后最大允許壓差為 0.1 MPa，再考慮原活性炭過濾器內部容積，所以選用濾板垂直放置的結構方式能夠滿足工藝需求。

根據計算結果，濾板最優孔徑為300 μm=50目，安裝形式采用6 mm厚的1.5 m2鋼板做成卷筒垂直安裝，其安裝結構如圖3。

圖3 改造后的過濾器結構Fig.3 The new filter structure

5 結束語

通過停用活性炭過濾器，并將其改造為機械過濾器后，乙二醇過濾效果良好。乙二醇加注泵停泵次數每月由平均4次降到0次。加注泵停機率減少，大幅降低了員工維護勞動強度；保證了天然氣產品穩定生產；通過改造成功實現設備廢舊利用，節約了生產成本，實現了效益最大化。

［1］崔楓磊, 李廣佳，杜付. 大型雙流機械過濾器存在問題的研究[J].機械設計, 2001（4）: 59-60.

［2］ 黃衛星, 李建明, 肖澤儀. 工程流體力學[M]. 北京:化學工業出版社, 2009: 93-94.

［3］ 范悉功. 活性炭過濾器尺寸的選定[J]. 西南給排水, 2000（1）: 32-33.

［4］ 李丹. 高效過濾器在化學水處理中的應用[J]. 民營科技, 2009（12）:45.

［5］鄭光儒. 活性炭的性質與應用[J]. 化學世界, 1967（6）: 257-261.

Transformation of Activated Carbon Filters for Ethylene Glycol

WEN Si-ming，WEN Ling-yun，FAN Yu-tao，HANFu-quan，HEYu-jie，LI Ying-xue，WEN Yi-you，QU Qiang，ZUO Meng-meng
（PetroChina Tarim Oilfield Company, Xinjiang Kuerle 841000，China）

Through analyzing reasons to cause glycol injection pumps stop, ideas about filtering ethylene glycol was changed, activated carbon filters were abandoned, and they were transformed into mechanical filters.The operation results show that the mechanical filter has good filtration efficiency for ethylene glycol, the outage rate of pumps has been decreased, which significantly reduce the labor intensity of the production staff and ensure stable production. The transformation saves the production cost to achieve maximum benefit.

Glycol; Filter transformation；Injection pump

TE 644

B

1671-0460（2012）05-0482-02

2012-02-15

文四名（1986-），男，四川眉山人，助理工程師，2009年畢業于西南石油大學電子信息科技學院自動化專業，從事自動化維護工作。E-mail：wensimg@sina.com。