三甘醇再生系统活性炭滤芯费用优化措施

秦斌(中海石油(中国)有限公司天津分公司，天津 300452)

1 概况

海上平台外输天然气脱水普遍采用三甘醇脱水系统，而活性炭滤器是三甘醇脱水系统中的重要设备。活性炭滤器的滤芯属一次性吸附型滤芯，需要定期进行替换，其采购费用消耗取决于滤芯的采购单价和更换周期。

1.1 三甘醇脱水及再生系统简介

三甘醇脱水及再生系统的主要作用是脱除天然气中的水分，降低其露点，保证天然气海管的正常输送。

经过除杂后的湿天然气进入到三甘醇脱水塔下部，与自上而下的贫甘醇接触实现脱水。贫甘醇吸收天然气中的水分后变为富甘醇，富甘醇经过换热后进入闪蒸罐，在闪蒸罐中闪蒸出部分轻烃。闪蒸后的富甘醇需先经过颗粒滤器除去颗粒杂质，然后进入活性炭滤器。活性炭滤器的作用是滤掉富TEG溶液[1]中的氧化物，分解产物，井口脂肪酸防蚀剂和重烃类，净化TEG溶液，减少发泡，从而降低三甘醇的消耗量，确保其脱水效果。然后，富甘醇经过换热进入再沸器被加热到190 ℃，甘醇中的水和极少量残余轻烃被蒸发排出，得以再生后的贫甘醇再次循环利用。三甘醇脱水及再生系统简图如图1所示。

1.2 活性炭滤芯费用消耗情况

油气田供气方向包括天然气终端、渤海某油田群透平用气。三甘醇脱水和再生系统目前满负荷运行，造成活性炭滤芯更换周期较短。同时，为保证脱水效果，降低轻烃类物质对再生贫液的影响，还需要对脱水塔和闪蒸罐要加密收油，也增加了三甘醇的消耗。

图1 三甘醇脱水及再生系统简图

活性炭滤器的滤芯采购单价为3 500元/台，当前的更换周期为30 d/次。由此计算每年滤芯采购费用为42 000元。

2 降耗措施

为降低三甘醇及活性炭滤芯的消耗，油气田从以下两个方向着手解决。

2.1 流程方面：气井液烃转输气海管，减少三甘醇系统负担

目前，油气田气井高峰产液16.8 m3/d。通过测试证明，其生产出的液烃和杂质对活性炭滤芯的更换周期影响较大。为消除这方面的影响，油气田实施了气井计量分离器油相连通至气海管的流程改造。

图2 气井计量分离器液烃下气海管流程

如图2所示，通过将气井计量分离器油相连接至气海管，充分利用液烃与水分层明显的特性，且在气井计量分离器混合相沉降分离一次后在油相中再次沉降分离，现场看样后再将液烃转输至气海管，由于该海管本身设计有输送液烃的功能，且海管入口持续注入乙二醇防冻，海管输送未受影响。此举不仅能够保证只将不含水的纯液烃排放到气海管，同时减少了三甘醇脱水及再生系统的负担，减少了进入滤芯的液烃及其他井口产出物的量，从而将滤芯更换周期由1个月延长至45 d。

2.2 设备方面：活性炭滤芯拆解利旧，优选活性炭供应商

活性炭滤器的滤芯属一次性吸附型滤芯，需要定期进行替换。其结构包括外部的不锈钢滤芯外壳和内部的活性炭过滤包。过滤包是一个比较细密的棉布包裹，其将活性炭限制密封的棉布包裹里，避免活性炭炭粒损失。三甘醇富液可穿过该过滤包，其中的烃类物质等被吸附在过滤包内部。活性炭滤芯结构图如图3所示。

图3 活性炭滤芯结构图

滤芯外壳的压盖是用铆钉固定的，只需将压盖拆卸下来即可看到活性炭滤包。对此，油气田在不损坏其内部结构的前提下，将滤芯进行拆解，用小螺栓替代拆卸来的铆钉，实现了滤芯外壳的重复利用。

滤芯内的滤包是用细绳捆扎的，将细绳解开后即可将里面不再有吸附作用的滤料倾倒出来，装填新的滤料。装填完毕后，捆扎好滤包，上好压盖就实现了滤芯的重复利用。活性炭滤器滤芯结构图如图4所示。

滤芯外壳的重复利用可降低费用约1 000元/台。为进一步降低成本，油气田按照原活性炭滤料的技术指标，通过重新采购了两批次(每次25 kg)的滤料进行先导性试验。第一批次的滤料粒度较小，存在从滤包中流出的情况，第二批次选择了较大粒径的滤料，满足使用需求。其碘值[2]、亚甲基蓝[3]参数与原产品接近，灰分[4]好于原产品。

图4 活性炭滤器滤芯结构图

通过对滤料的优选，滤料的采购费用由2 500元/25 kg下降至700元/25 kg。整体核算，单个滤芯的制作成本不足700元/台。考虑到此项目所增加的人工时、物料损耗等，单个滤芯制作成本低于1 000元/台。

活性炭滤芯吸附能力下降的主要指标是滤器出口样品的气泡破裂速度下降，接近滤器入口样品的气泡破裂速度。油气田对重新组装好的滤芯进行测试，滤芯使用时间为48 d，使用效果与原装滤芯相当。新装和接近失效时滤器进出口取样气泡破裂速度如图5所示。

图5 新装和接近失效时滤器进出口取样气泡破裂速度

3 结语

通过利用气井计量分离器进行液烃油水分离并将其排放至气海管，降低了对三甘醇系统的负担，延长了活性炭滤芯更换周期；通过对滤芯进行利旧，同时优选供应商。活性炭滤芯的年采购费用由42 000元/年降至8 000元/年，实现效益34 000元/年。