三甘醇再生系統(tǒng)活性炭濾芯費(fèi)用優(yōu)化措施

秦斌(中海石油(中國(guó))有限公司天津分公司，天津 300452)

1 概況

海上平臺(tái)外輸天然氣脫水普遍采用三甘醇脫水系統(tǒng)，而活性炭濾器是三甘醇脫水系統(tǒng)中的重要設(shè)備?；钚蕴繛V器的濾芯屬一次性吸附型濾芯，需要定期進(jìn)行替換，其采購(gòu)費(fèi)用消耗取決于濾芯的采購(gòu)單價(jià)和更換周期。

1.1 三甘醇脫水及再生系統(tǒng)簡(jiǎn)介

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

經(jīng)過(guò)除雜后的濕天然氣進(jìn)入到三甘醇脫水塔下部，與自上而下的貧甘醇接觸實(shí)現(xiàn)脫水。貧甘醇吸收天然氣中的水分后變?yōu)楦桓蚀?，富甘醇?jīng)過(guò)換熱后進(jìn)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(jīng)過(guò)顆粒濾器除去顆粒雜質(zhì)，然后進(jìn)入活性炭濾器?；钚蕴繛V器的作用是濾掉富TEG溶液[1]中的氧化物，分解產(chǎn)物，井口脂肪酸防蝕劑和重?zé)N類(lèi)，凈化TEG溶液，減少發(fā)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(jīng)過(guò)換熱進(jìn)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(fā)排出，得以再生后的貧甘醇再次循環(huán)利用。三甘醇脫水及再生系統(tǒng)簡(jiǎn)圖如圖1所示。

1.2 活性炭濾芯費(fèi)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(tǒng)目前滿負(fù)荷運(yùn)行，造成活性炭濾芯更換周期較短。同時(shí)，為保證脫水效果，降低輕烴類(lèi)物質(zhì)對(duì)再生貧液的影響，還需要對(duì)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(tǒng)簡(jiǎn)圖

活性炭濾器的濾芯采購(gòu)單價(jià)為3 500元/臺(tái)，當(dāng)前的更換周期為30 d/次。由此計(jì)算每年濾芯采購(gòu)費(fèi)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(gè)方向著手解決。

2.1 流程方面：氣井液烴轉(zhuǎn)輸氣海管，減少三甘醇系統(tǒng)負(fù)擔(dān)

目前，油氣田氣井高峰產(chǎn)液16.8 m3/d。通過(guò)測(cè)試證明，其生產(chǎn)出的液烴和雜質(zhì)對(duì)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(shí)施了氣井計(jì)量分離器油相連通至氣海管的流程改造。

圖2 氣井計(jì)量分離器液烴下氣海管流程

如圖2所示，通過(guò)將氣井計(jì)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(jì)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(xiàn)場(chǎng)看樣后再將液烴轉(zhuǎn)輸至氣海管，由于該海管本身設(shè)計(jì)有輸送液烴的功能，且海管入口持續(xù)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(shí)減少了三甘醇脫水及再生系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，減少了進(jìn)入濾芯的液烴及其他井口產(chǎn)出物的量，從而將濾芯更換周期由1個(gè)月延長(zhǎng)至45 d。

2.2 設(shè)備方面：活性炭濾芯拆解利舊，優(yōu)選活性炭供應(yīng)商

活性炭濾器的濾芯屬一次性吸附型濾芯，需要定期進(jìn)行替換。其結(jié)構(gòu)包括外部的不銹鋼濾芯外殼和內(nèi)部的活性炭過(guò)濾包。過(guò)濾包是一個(gè)比較細(xì)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(guò)該過(guò)濾包，其中的烴類(lèi)物質(zhì)等被吸附在過(guò)濾包內(nèi)部。活性炭濾芯結(jié)構(gòu)圖如圖3所示。

圖3 活性炭濾芯結(jié)構(gòu)圖

濾芯外殼的壓蓋是用鉚釘固定的，只需將壓蓋拆卸下來(lái)即可看到活性炭濾包。對(duì)此，油氣田在不損壞其內(nèi)部結(jié)構(gòu)的前提下，將濾芯進(jìn)行拆解，用小螺栓替代拆卸來(lái)的鉚釘，實(shí)現(xiàn)了濾芯外殼的重復(fù)利用。

濾芯內(nèi)的濾包是用細(xì)繩捆扎的，將細(xì)繩解開(kāi)后即可將里面不再有吸附作用的濾料傾倒出來(lái)，裝填新的濾料。裝填完畢后，捆扎好濾包，上好壓蓋就實(shí)現(xiàn)了濾芯的重復(fù)利用?；钚蕴繛V器濾芯結(jié)構(gòu)圖如圖4所示。

濾芯外殼的重復(fù)利用可降低費(fèi)用約1 000元/臺(tái)。為進(jìn)一步降低成本，油氣田按照原活性炭濾料的技術(shù)指標(biāo)，通過(guò)重新采購(gòu)了兩批次(每次25 kg)的濾料進(jìn)行先導(dǎo)性試驗(yàn)。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(lán)[3]參數(shù)與原產(chǎn)品接近，灰分[4]好于原產(chǎn)品。

圖4 活性炭濾器濾芯結(jié)構(gòu)圖

通過(guò)對(duì)濾料的優(yōu)選，濾料的采購(gòu)費(fèi)用由2 500元/25 kg下降至700元/25 kg。整體核算，單個(gè)濾芯的制作成本不足700元/臺(tái)?？紤]到此項(xiàng)目所增加的人工時(shí)、物料損耗等，單個(gè)濾芯制作成本低于1 000元/臺(tái)。

活性炭濾芯吸附能力下降的主要指標(biāo)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(duì)重新組裝好的濾芯進(jìn)行測(cè)試，濾芯使用時(shí)間為48 d，使用效果與原裝濾芯相當(dāng)。新裝和接近失效時(shí)濾器進(jìn)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(shí)濾器進(jìn)出口取樣氣泡破裂速度

3 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)利用氣井計(jì)量分離器進(jìn)行液烴油水分離并將其排放至氣海管，降低了對(duì)三甘醇系統(tǒng)的負(fù)擔(dān)，延長(zhǎng)了活性炭濾芯更換周期；通過(guò)對(duì)濾芯進(jìn)行利舊，同時(shí)優(yōu)選供應(yīng)商?；钚蕴繛V芯的年采購(gòu)費(fèi)用由42 000元/年降至8 000元/年，實(shí)現(xiàn)效益34 000元/年。