一种管道辅助过滤器的设计与研究

夏茂林

摘 要：在化工行业，为了让溶液循环，通常采用离心泵、柱塞泵、隔膜泵等各种类型的泵给溶液增压。泵的密封方法包括机械密封、盘根密封、磁力密封等。采用机械密封时因需对密封件（合金或石墨、陶瓷）进行冷却，则需外加冷却循环水或利用溶液自身对机械密封进行冷却。针对利用自身溶液进行冷却机械密封的工艺，为保障冷却液的性能，提供一种新型管道辅助过滤器，解决溶液冷却时的性能。本文设计了一种新型锥形自清洗管道辅助过滤器，不仅结构紧凑、安装简易、维修方便，而且具有在线自清洗功能、拆卸方便、更换容易等特点，且过滤效果显著。

关键词：管道辅助过滤器;自清洗;锥形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.024

1 引言

天然气酸性组分的去除可分为干法和湿法。湿法脱硫是指通过气、液两相的相互融合，将气相中的硫化氢转移到液相中去，达到脱硫目的;干法脱硫是指将固体吸附剂作为脱硫剂的脱硫方法[1-4]。络合铁脱硫法是湿式氧化还原法的代表工艺之一，采用碱性水溶液吸收硫化物，H2S气体与碱发生反应生成HS-，通过将三价Fe离子还原成二价Fe离子，将HS-转化成单质硫。在再生过程中，脱硫富液与空气混合，发生氧化反应，形成具有氧化性能的贫液，溶液循环吸收H2S气体。此工艺在运行时，贫液转换成富液，富液中含大量的单质硫，单质硫容易堵塞管线和机封冷却系统，导致机械密封损坏。

2 脱硫工艺流程

络合铁法的主要反应技术原理如下：

2.1 吸收部分

吸收部分反应方程式：

H2S（气体硫化氢）+2Fe3+→2H++S+2Fe2+

2.2 再生部分

再生部分反应方程式：

1/2O2（气体）+H2O+2Fe2+→2OH-+2Fe3+

节流降压后的天然气经酸气分离器气液分离后，依次进入预吸收塔、一级、二级和三级吸收塔，在各级塔内与来自贫液循环泵的贫液进行充分反应，反应后的天然气从吸收塔顶部进入净化气分液罐进行气液分离，分离后的天然气进入三甘醇脱水撬中进行脱水干燥。

3 管道过滤器结构特点及工作原理

3.1 结构

新型管道过滤器主要由主管道、辅助管道、过滤网、密封圈等关键部件组成。

（1）该过滤器采用不锈钢（316L）材质的滤网，可根据工况不同而加工成不同精度的滤网来过滤150?m——6.5?m的固体物质。

（2）该滤网是体设计，可以通过拆卸两端的法兰盘直接取出组件，进行整体更换和清洗。

（3）过滤器的在线反冲洗工作可以通过辅助管道实现，而无需拆卸组件。

3.2 工作原理

介质在管道中流动，经过等流器，在旋流导板的引导下，介质产生旋流，旋流介质在节流孔板的作用下，流速加快，快速流动的介质在锥形源网内流动，由于辅管内压力低于主管内压力，在压差作用下，部分小于滤网孔径的介质流向轴管内，达到过滤的目的，另一部分介质由于快速流动，将附着在滤网上的固体物质冲刷，流出滤网，达到增加固体物质的目的。

3.3 过滤器特点

该新型过滤器具有如下特点：

（1）过滤截面积比较大;

（2）锥形设计，防止固体物质冲刷滤网;

（3）具有自清洗功能;

（4）自清洗功能，在管道液固物质流动时，冲刷滤网表面上的固体物质，被主管道内的流体带走;

（5）制作简单，无需辅助动力;

（6）节流孔板提高流速，更利于冲刷滤网内附着的物质;

（7）拆卸、更换方便、成本低;

（8）具有反冲洗功能，关闭主管进口阀、开出口阀，从辅管进行反冲洗，可不用拆卸设备。

4 新型管道过滤器在采气井站使用的技术方案

4.1 技术方案

新型管道过滤器在采气井站使用时，应注重以下设计要点，即：

（1）为了保证过滤效果，过滤器两端法兰在与管道连接时，要做好相应的密封措施，放置液体外溢，造成环境污染。

（2）由于对过滤器制造过程中密封件，过滤网和节流孔板要求较高，需要制定较高的零部件技术加工要求，以确保设备满足生产要求。

（3）考虑到气井中物质和有害离子的腐蚀性，选择316L不锈钢作为新型过滤器的基管材质。它耐腐蚀、不易结垢、避免形成水通道的堵塞，从而延长使用寿命。

4.2 运行效果评估

新型成型过滤器结构简单，易于操作。它具有随机填料砂礫，过滤成本低，环保，无污染，无腐蚀等特点。它适用的范围比较广泛，同时，管道承载的过滤材料也就位，相应的含水层管道不必填充满足要求的过滤材料，以提高效率，减少成本和提高过滤质量。目前，新型过滤器开始应用于采气井站，取得了不错的效果，新滤器组合应用达到了预期目的。

5 结论及建议

本文设计了一种新型管道过滤器，通过一体化的锥形滤网设计，实现了对管道中机械杂质高效过滤的目的。同时过滤组件可以进行在线反冲洗和线下拆卸更换清洗，操作更加灵活，能够紧密适应现场生产。

参考文献：

[1]李岳峰，乔治.天然气脱硫技术探讨[J].化工管理，2018（15）.

[2]王圆圆.天然气干法脱硫技术及应用探讨[J].中国石油和化工标准与质量，2012（15）.

[3]梁严.天然气脱硫技术研究与展望[J].当代化工，2017，46（08）.

[4]郑蓉，罗玉琳，张宏.天然气脱硫主要方法分析[J].石化技术，2018，25（04）.