乙二醇活性炭过滤器的改造

文四名，温凌云，范玉涛，韩福泉，何宇颉，李英雪，翁乙友，瞿强，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 库尔勒 841000）

乙二醇活性炭过滤器的改造

文四名，温凌云，范玉涛，韩福泉，何宇颉，李英雪，翁乙友，瞿强，左萌萌

（塔里木油田公司，新疆 库尔勒 841000）

通过分析乙二醇加注泵停泵原因，改变了乙二醇过滤的思路。在该思路下停用活性炭过滤器并将其改造为机械过滤器后，乙二醇过滤效果良好，加注泵停机率减少，大幅降低了员工维护劳动强度，保证了产品稳定生产。改造成功实现设备废旧利用，节约了生产成本，实现了效益最大化。

乙二醇；过滤器改造；加注泵

塔里木油田公司天然气处理工艺流程中采用J-T阀节流制冷对天然气进行脱水、脱烃处理。处理后的天然气输送到下游进行其他工业生产。为防止含有饱和水的天然气随温度降低形成水合物，塔里木油田公司选用乙二醇作为抑制剂，通过向天然气处理工艺流程中注入乙二醇，达到抑制水合物生成的目的。为了保证乙二醇在使用过程中的清洁，使用了活性炭过滤器对其过滤，过滤后的乙二醇经泵加注到乙二醇再生系统。

1 乙二醇系统运行现状

乙二醇系统在运行过程中加注泵一直存在着故障停机情况，但近期停机率越来越高，严重影响全厂系统的平稳运行。图1是加注泵故障停机次数统计，从图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,即平均只能连续运转168 h就停泵，故障率较高。

2 原因分析

乙二醇加注泵属于屏蔽泵。屏蔽泵是一种无密封泵，泵和驱动电机都被密封在一个被泵送介质充满的压力容器内，此压力容器只有静密封，并由一

个电线组来提供旋转磁场并驱动转子。

图1 乙二醇加注泵故障停机次数Fig.1 The outage rate of glycol filling pumps

这种结构取消了传统离心泵具有的旋转轴密封装置，故能做到完全无泄漏。乙二醇加注泵工艺流程简图如图2。

图2 乙二醇加注泵工艺流程Fig.2 Glycol filling pump process chart

通过查找乙二醇加注泵工艺流程，发现加注泵上游流程的活性炭过滤器过滤效果差，过滤出的杂质很少，但是加注泵入口过滤器堵塞严重。据此分析造成加注泵停机的原因是乙二醇在再生塔内高温条件下易积炭，活性炭过滤器对产生的炭颗粒杂质过滤效果差；再加上活性炭炭颗粒易碎，产生的颗粒杂质堵塞入口过滤器，造成乙二醇加注泵入口来料大大降低导致停泵。

3 方案实施

针对乙二醇加注泵来料入口堵塞导致停机的原因，前期我们也做了相应的处理。比如通过增大加注泵入口过滤器滤子，提高其自清洗效果，不过该方法也只能短期解决入口过滤器堵塞问题。我们还准备弃用活性炭过滤器，使用机械过滤器，但是考虑到购买机械过滤器成本高的因素，决定利用活性炭过滤器的结构将其改造成机械滤网式过滤器，提高过滤效果。

过滤器结构中最重要的是滤网的孔径，孔径太大起不到过滤效果，太小又增大了流动阻力，影响泵的上量。滤网选择结合石油化工行业标准和生产实践，最佳的滤网目数为35~60目；根据乙二醇加注泵（屏蔽泵）口环间隙0.35~0.38 mm、叶轮间隙0.41~0.43 mm，颗粒杂质直径301 μm以上，选择50目=300 µm，具有最佳的流通性和拦截过滤效果[1]。表1是滤网目数与孔径的对应关系。

表1 滤网目数与孔径对应关系Table 1 The relationship between filter mesh and aperture

4 结构设计

得到滤网孔径数据后，还需要考虑滤网的流通面积、安装方式，以便达到最优的过滤效果。考虑到乙二醇贫液的流速不大，因此滤液的流动一般属于层流状态，根据哈根-伯肃叶公式[2]：

式中:u—滤液的流速；

μ—滤液的粘度；

d—滤饼小孔道的直径；

l—滤液在滤饼中通道的长度；

ΔP—过滤器前后压差；

V—单位时间内通过的体积；

S—乙二醇在过滤器内的通过面积（过滤面积）；

r—过滤器底部半径；

α—滤板与水平面的倾斜角度。

由上式，根据目前已知系统参数u，μ，V，d，r，α，可知ΔP与S成反比，依此可计算出滤板从水平放置到倾斜放置面积变化与所需最小压差的关系，如表2。

表2 滤板面积与最小压差关系Table 2 The relationship between the filter plate area and the minimum differential pressure

根据表2可以发现滤板垂直放置时所需要的压降仅为0.043 MPa，由于目前站内过滤器前后最大允许压差为 0.1 MPa，再考虑原活性炭过滤器内部容积，所以选用滤板垂直放置的结构方式能够满足工艺需求。

根据计算结果，滤板最优孔径为300 µm=50目，安装形式采用6 mm厚的1.5 m2钢板做成卷筒垂直安装，其安装结构如图3。

图3 改造后的过滤器结构Fig.3 The new filter structure

5 结束语

通过停用活性炭过滤器，并将其改造为机械过滤器后，乙二醇过滤效果良好。乙二醇加注泵停泵次数每月由平均4次降到0次。加注泵停机率减少，大幅降低了员工维护劳动强度；保证了天然气产品稳定生产；通过改造成功实现设备废旧利用，节约了生产成本，实现了效益最大化。

［1］崔枫磊, 李广佳，杜付. 大型双流机械过滤器存在问题的研究[J].机械设计, 2001（4）: 59-60.

［2］ 黄卫星, 李建明, 肖泽仪. 工程流体力学[M]. 北京:化学工业出版社, 2009: 93-94.

［3］ 范悉功. 活性炭过滤器尺寸的选定[J]. 西南给排水, 2000（1）: 32-33.

［4］ 李丹. 高效过滤器在化学水处理中的应用[J]. 民营科技, 2009（12）:45.

［5］郑光儒. 活性炭的性质与应用[J]. 化学世界, 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，助理工程师，2009年毕业于西南石油大学电子信息科技学院自动化专业，从事自动化维护工作。E-mail：wensimg@sina.com。