三甘醇再生系統活性炭濾芯費用優化措施

秦斌(中海石油(中國)有限公司天津分公司，天津 300452)

1 概況

海上平臺外輸天然氣脫水普遍采用三甘醇脫水系統，而活性炭濾器是三甘醇脫水系統中的重要設備。活性炭濾器的濾芯屬一次性吸附型濾芯，需要定期進行替換，其采購費用消耗取決于濾芯的采購單價和更換周期。

1.1 三甘醇脫水及再生系統簡介

三甘醇脫水及再生系統的主要作用是脫除天然氣中的水分，降低其露點，保證天然氣海管的正常輸送。

經過除雜后的濕天然氣進入到三甘醇脫水塔下部，與自上而下的貧甘醇接觸實現脫水。貧甘醇吸收天然氣中的水分后變為富甘醇，富甘醇經過換熱后進入閃蒸罐，在閃蒸罐中閃蒸出部分輕烴。閃蒸后的富甘醇需先經過顆粒濾器除去顆粒雜質，然后進入活性炭濾器。活性炭濾器的作用是濾掉富TEG溶液[1]中的氧化物，分解產物，井口脂肪酸防蝕劑和重烴類，凈化TEG溶液，減少發泡，從而降低三甘醇的消耗量，確保其脫水效果。然后，富甘醇經過換熱進入再沸器被加熱到190 ℃，甘醇中的水和極少量殘余輕烴被蒸發排出，得以再生后的貧甘醇再次循環利用。三甘醇脫水及再生系統簡圖如圖1所示。

1.2 活性炭濾芯費用消耗情況

油氣田供氣方向包括天然氣終端、渤海某油田群透平用氣。三甘醇脫水和再生系統目前滿負荷運行，造成活性炭濾芯更換周期較短。同時，為保證脫水效果，降低輕烴類物質對再生貧液的影響，還需要對脫水塔和閃蒸罐要加密收油，也增加了三甘醇的消耗。

圖1 三甘醇脫水及再生系統簡圖

活性炭濾器的濾芯采購單價為3 500元/臺，當前的更換周期為30 d/次。由此計算每年濾芯采購費用為42 000元。

2 降耗措施

為降低三甘醇及活性炭濾芯的消耗，油氣田從以下兩個方向著手解決。

2.1 流程方面：氣井液烴轉輸氣海管，減少三甘醇系統負擔

目前，油氣田氣井高峰產液16.8 m3/d。通過測試證明，其生產出的液烴和雜質對活性炭濾芯的更換周期影響較大。為消除這方面的影響，油氣田實施了氣井計量分離器油相連通至氣海管的流程改造。

圖2 氣井計量分離器液烴下氣海管流程

如圖2所示，通過將氣井計量分離器油相連接至氣海管，充分利用液烴與水分層明顯的特性，且在氣井計量分離器混合相沉降分離一次后在油相中再次沉降分離，現場看樣后再將液烴轉輸至氣海管，由于該海管本身設計有輸送液烴的功能，且海管入口持續注入乙二醇防凍，海管輸送未受影響。此舉不僅能夠保證只將不含水的純液烴排放到氣海管，同時減少了三甘醇脫水及再生系統的負擔，減少了進入濾芯的液烴及其他井口產出物的量，從而將濾芯更換周期由1個月延長至45 d。

2.2 設備方面：活性炭濾芯拆解利舊，優選活性炭供應商

活性炭濾器的濾芯屬一次性吸附型濾芯，需要定期進行替換。其結構包括外部的不銹鋼濾芯外殼和內部的活性炭過濾包。過濾包是一個比較細密的棉布包裹，其將活性炭限制密封的棉布包裹里，避免活性炭炭粒損失。三甘醇富液可穿過該過濾包，其中的烴類物質等被吸附在過濾包內部。活性炭濾芯結構圖如圖3所示。

圖3 活性炭濾芯結構圖

濾芯外殼的壓蓋是用鉚釘固定的，只需將壓蓋拆卸下來即可看到活性炭濾包。對此，油氣田在不損壞其內部結構的前提下，將濾芯進行拆解，用小螺栓替代拆卸來的鉚釘，實現了濾芯外殼的重復利用。

濾芯內的濾包是用細繩捆扎的，將細繩解開后即可將里面不再有吸附作用的濾料傾倒出來，裝填新的濾料。裝填完畢后，捆扎好濾包，上好壓蓋就實現了濾芯的重復利用。活性炭濾器濾芯結構圖如圖4所示。

濾芯外殼的重復利用可降低費用約1 000元/臺。為進一步降低成本，油氣田按照原活性炭濾料的技術指標，通過重新采購了兩批次(每次25 kg)的濾料進行先導性試驗。第一批次的濾料粒度較小，存在從濾包中流出的情況，第二批次選擇了較大粒徑的濾料，滿足使用需求。其碘值[2]、亞甲基藍[3]參數與原產品接近，灰分[4]好于原產品。

圖4 活性炭濾器濾芯結構圖

通過對濾料的優選，濾料的采購費用由2 500元/25 kg下降至700元/25 kg。整體核算，單個濾芯的制作成本不足700元/臺。考慮到此項目所增加的人工時、物料損耗等，單個濾芯制作成本低于1 000元/臺。

活性炭濾芯吸附能力下降的主要指標是濾器出口樣品的氣泡破裂速度下降，接近濾器入口樣品的氣泡破裂速度。油氣田對重新組裝好的濾芯進行測試，濾芯使用時間為48 d，使用效果與原裝濾芯相當。新裝和接近失效時濾器進出口取樣氣泡破裂速度如圖5所示。

圖5 新裝和接近失效時濾器進出口取樣氣泡破裂速度

3 結語

通過利用氣井計量分離器進行液烴油水分離并將其排放至氣海管，降低了對三甘醇系統的負擔，延長了活性炭濾芯更換周期；通過對濾芯進行利舊，同時優選供應商。活性炭濾芯的年采購費用由42 000元/年降至8 000元/年，實現效益34 000元/年。