繆沐洋 曹國(guó)軍 喬治 宋永寧 陳武 姬學(xué)廷（長(zhǎng)慶油田分公司第一采氣廠）

1 研究背景

1.1 凈化裝置區(qū)概述

天然氣作為一種寶貴的資源在人民生活和工業(yè)部門中有著廣泛的應(yīng)用，其從地層中開采出來，要經(jīng)過地質(zhì)勘探、鉆探、采出、地面集輸和凈化處理等工序，才能成為可以使用的商品氣。目前長(zhǎng)慶油田第一采氣廠第一凈化廠共有5 套凈化裝置，其中4 套200 萬凈化裝置采用甲基二乙醇胺（MDEA）法處理含硫天然氣，三甘醇（TEG）進(jìn)行脫水；1 套400 萬凈化裝置采用N-甲基二乙醇胺（MDEA）與二乙醇胺（DEA）的混合溶液進(jìn)行脫硫、脫碳，三甘醇（TEG）進(jìn)行脫水。

1.2 脫硫脫碳采用的工藝原理

未凈化天然氣原料氣自集氣總站來，先初步過濾掉其夾帶的機(jī)械雜質(zhì)，再?gòu)牡撞窟M(jìn)入脫硫塔內(nèi)自下而上流動(dòng)，與塔內(nèi)自上而下的脫硫溶液貧液逆流接觸，脫除原料氣中的硫化氫和二氧化碳，脫除酸氣的天然氣從塔頂流經(jīng)濕凈化氣分離器，分出攜帶的脫硫溶液液滴后去下游脫水系統(tǒng)進(jìn)行脫水。

來自脫硫系統(tǒng)的濕凈化天然氣進(jìn)入脫水塔塔底與從塔頂下來的脫水貧液逆流接觸，以脫除濕凈化氣中的水汽，脫水后的干凈化氣經(jīng)脫水塔頂絲網(wǎng)除霧后進(jìn)入干凈化氣分離器，分離出攜帶的液滴后送至配氣總站進(jìn)行調(diào)配外輸[1-3]。

脫硫、脫水貧液與反應(yīng)氣接觸后變?yōu)楦灰?，因原料氣氣質(zhì)臟，經(jīng)初步過濾過濾掉大部分雜質(zhì)后，仍有一部分雜質(zhì)進(jìn)入反應(yīng)系統(tǒng)被脫硫脫水溶液夾帶，所以在脫硫脫水富液再生之前應(yīng)先對(duì)溶液富液進(jìn)行過濾，若不進(jìn)行過濾則會(huì)使溶液污染，發(fā)生攔液、溶液發(fā)泡和系統(tǒng)流通不暢等不利于裝置平穩(wěn)生產(chǎn)的現(xiàn)象[4-8]。

2 改造原因

第一凈化廠采用的富液過濾器主要有兩種，分別是活性炭過濾器和濾布過濾器。 為保證過濾器性能，預(yù)防因溶液過濾不干凈造成裝置運(yùn)行不穩(wěn)、凈化效果不佳等現(xiàn)象發(fā)生，需定期清洗更換富液過濾器濾芯。其中活性炭過濾器濾芯約三年更換一次，濾布過濾器濾芯可清洗后重復(fù)使用，至濾芯報(bào)廢再進(jìn)行更換。因原料氣先與脫硫貧液接觸，所以脫硫富液內(nèi)含雜質(zhì)最多，則對(duì)脫硫富液過濾器性能損耗最大，對(duì)MDEA 濾布過濾器濾芯的清洗更換就越頻繁。以往在裝置正常運(yùn)行5～7 天時(shí)，200 萬凈化裝置MDEA 濾布過濾器進(jìn)出口壓差便增長(zhǎng)至70 kPa（400 萬凈化裝置增長(zhǎng)至180 kPa），需對(duì)設(shè)備濾芯進(jìn)行清洗更換[9]。由現(xiàn)場(chǎng)操作人員將濾布過濾器旁通流程導(dǎo)通后，對(duì)設(shè)備進(jìn)行泄壓并開封抽出濾芯送至清洗處，沖洗過程中需三人配合，由兩人轉(zhuǎn)動(dòng)挪移濾芯，一人使用新鮮水對(duì)其進(jìn)行沖洗，平均每根濾芯清洗干凈需6 min，消耗新鮮水0.2 m3。對(duì)第一凈化廠凈化裝置單套設(shè)備所需濾芯根數(shù)（圖1）以及2019 年凈化裝置濾芯消耗情況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)匯總（圖2）。

圖1 凈化裝置單套設(shè)備所需濾芯根數(shù)

圖2 2019 年凈化裝置濾芯消耗情況

可以看出，以往清洗更換濾芯無疑是一個(gè)繁瑣的工作，需消耗大量的人力、財(cái)力、時(shí)間以及水資源去完成，不符合目前油田公司“開源節(jié)流、降本增效”企業(yè)發(fā)展思想，因此迫切需要對(duì)此進(jìn)行改造創(chuàng)新[10]。

3 設(shè)計(jì)內(nèi)容

經(jīng)車間技術(shù)探討，改造出一種節(jié)能型清洗裝置，節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖見圖3，裝置主體采用DN15 的不銹鋼管段與4 個(gè)型號(hào)為FQ11Y 的快開球閥組成，尺寸根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際需求來進(jìn)行設(shè)計(jì)。新鮮水由裝置進(jìn)口1 進(jìn)入?yún)R管段，通過三個(gè)快開球閥分別進(jìn)入清洗器1～清洗器3，清洗器上開有多個(gè)出水孔，新鮮水從出水孔射出。匯管段、快開球閥和清洗器采用螺紋連接，并在快開球閥與清洗器之間加裝密封膠皮，在清洗濾芯時(shí)，可將濾芯套在清洗器上，由密封膠皮進(jìn)行固定密封，從出水口射出的新鮮水從內(nèi)部對(duì)濾芯完成沖洗。

圖3 節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗裝置設(shè)計(jì)簡(jiǎn)圖

4 效果評(píng)價(jià)

按照裝置設(shè)計(jì)圖紙制出節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗器裝置，并針對(duì)其尺寸加設(shè)一長(zhǎng)130 cm，寬100 cm，高80 cm 的支撐平臺(tái)，裝置實(shí)物如圖4所示。

圖4 節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗裝置實(shí)物圖

依據(jù)操作現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用情況，此節(jié)能型濾布過濾器清洗裝置實(shí)際應(yīng)用效果極好，其具體優(yōu)化主要有以下幾點(diǎn)：

1）縮短工作時(shí)間。此節(jié)能型清洗裝置可以同時(shí)對(duì)三根濾芯進(jìn)行清洗，并且清洗時(shí)間大大縮短，由原來的1 根濾芯6 min 左右縮短至現(xiàn)在的3 根濾芯5 min 左右，平均每根濾芯，完成清洗只需2 min。

2）節(jié)省人力資源。此節(jié)能型清洗裝置操作簡(jiǎn)便，只需1 人就可完成操作，清洗時(shí)先將要清洗的濾芯套入清洗器1～3 個(gè)，再打開新鮮水進(jìn)口閥門與清洗器進(jìn)口閥門即可，清洗完成后對(duì)濾芯進(jìn)行更換。不使用清洗裝置清洗濾芯時(shí)需3 人配合才能完成清洗工作。

3）提升清洗效果。此節(jié)能型清洗裝置是由內(nèi)向外的對(duì)濾芯進(jìn)行沖洗，比原來的僅從外部沖洗的操作方式效果更好，清洗后濾芯的使用時(shí)間更長(zhǎng)，原來在設(shè)備運(yùn)行5～7 天后就要對(duì)MDEA 濾布過濾器濾芯進(jìn)行清洗，使用此清洗裝置清洗濾芯后，可保證設(shè)備運(yùn)行時(shí)間增長(zhǎng)至9～11 天。

4）降低水能消耗。使用此節(jié)能型清洗裝置清洗完成三根濾芯時(shí)，大約用水0.2 m3，平均每根濾芯清洗完成消耗水能0.06～0.07 m3。不使用清洗裝置清洗濾芯時(shí)每根濾芯需消耗0.2 m3才能清洗干凈。

5 效益分析

據(jù)統(tǒng)計(jì)， 除去更換的濾芯，2019 年第一凈化廠共清洗濾芯約80 次，2020 年初開始使用節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗裝置，至6 月初，第一凈化廠共清洗濾芯21 次，預(yù)計(jì)到2020 年底共清洗濾芯50 次，現(xiàn)以2019 年為參照對(duì)其節(jié)省成本進(jìn)行核算。

1）2019 年共計(jì)清洗濾芯80 次，每次需保障人員3 名，每人的勞動(dòng)費(fèi)為150 元，全年清洗濾芯的人力成本費(fèi)用為36 000 元；使用節(jié)能型清洗裝置后，預(yù)計(jì)一年清洗次數(shù)下降至50 次，每次清洗需保障人員1 名，預(yù)計(jì)支付勞動(dòng)費(fèi)用7 500 元，可節(jié)省人力成本28 500 元。

2） 2019 年清洗濾芯約損耗新鮮水280 m3，每方新鮮水約150 元，共需水力資源費(fèi)用42 000 元，使用節(jié)能型清洗裝置后，預(yù)計(jì)一年消耗新鮮水80 m3，共計(jì)12 000 元，可節(jié)省成本30 000 元。

3）使用節(jié)能型清洗裝置清洗濾芯，可延長(zhǎng)濾芯使用壽命，預(yù)計(jì)2020 年可減少濾芯消耗70 根，每根濾芯成本為615.4 元，預(yù)計(jì)節(jié)省成本43 078 元。

6 結(jié)論

通過現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，此節(jié)能型濾布過濾器濾芯清洗裝置，在日常生產(chǎn)中的實(shí)際應(yīng)用效果極好，可有效縮短工作時(shí)間，平均每根濾芯完成清洗只需2 min，節(jié)省人力資源，只需1 人就可完成操作；提升清洗效果，運(yùn)行時(shí)間由5～7 天延長(zhǎng)至9～11 天；降低水能消耗，平均每根濾芯消耗水能0.06～0.07 m3，每年可節(jié)省生產(chǎn)成本約101 578 元。