快速清洗篮式过滤器在天然气处理场站的应用效果与评价

张衍梅，高小键，马鹏飞，李 萍，吴自亮，寇明耀

（中国石油长庆油田分公司第二采气厂，陕西榆林 719000）

采出水系统中甲醇回收装置主要用于回收含醇气田采出水中的甲醇，而屏蔽电泵是甲醇回收装置的主要动设备之一，由于采出水处理需加药升温等原因，造成屏蔽电泵篮式过滤器经常堵塞故障，严重影响整个甲醇回收装置的正常运行。

1 甲醇回收装置屏蔽电泵运行现状

目前甲醇回收装置进料采用的机泵均为屏蔽电泵，泵进口设有普通篮式过滤器。由于含醇采出水成分复杂，矿化度高，甲醇回收处理过程中需加入一定比例的药剂，随着处理过程中温度的升高（20 ℃升至105 ℃），打破了水系统多项离子的溶解平衡，大量的矿物结晶杂质析出，导致过滤器堵塞。进口过滤器堵塞首先会造成机泵上量不足、冷却不够，进而导致机泵轴承烧结而损坏，堵塞严重时会导致机泵电机报废。为保证装置运行正常，日常管理时需对机泵进口过滤器进行及时清理，一般每班次需清理1 次。目前使用的篮式过滤器主要存在问题：（1）在清理滤网时需拆开顶部压盖全部螺栓（8 条），人工清除滤篮底部的沉积物，拆卸、清理过程需2 人配合完成，员工劳动强度较大；（2）每清理1 次需要约30 min，清理期间甲醇回收装置需停运，无法连续运行；（3）甲醇回收装置塔底液介质温度在105 ℃左右，员工作业时存在烫伤风险。为此，提出了一种快速清洗篮式过滤器，用以解决上述问题。

2 改进思路及方案实施

2.1 改进思路的提出

针对现有市场上售卖的普通篮式过滤器（见图1）存在清理工作量大、过滤器清洗时间长和安全环保风险高的问题，开展大量的现场调研工作，结合现场实际使用情况，提出了一种解决思路，即设计一种新式篮式过滤器，巧妙利用水力冲刷原理冲刷滤片上过滤积攒的杂质、利用漏斗形底袋收集、利用快开式球阀快速排出过滤杂质的方式，对内部滤网及过滤留存的残渣进行清理排出。清理操作只需打开底部快速排污阀，无需打开过滤器顶部压盖，实现了不停装置即可在线进行过滤器清理的目的，较大的减轻岗位员工劳动强度、降低安全环保风险、节省机泵维修费用。

图1 传统篮式过滤器

2.2 结构设计

针对现有设备的特点，对传统的篮式过滤器进行了改进，对滤网的安装位置进行调整，同时增加了底部排渣装置。该快速清洗篮式过滤器设有漏斗状筒体，筒体的侧壁对称设置进液管和出液管，底部设置杂质排放口，顶部为螺栓压紧密封的顶盖，顶盖底部设置有滤网压紧装置。筒体内壁焊接固定倾斜45°O 型滤网支架，滤网放置在支架上。当顶盖紧固后，滤网被固定在支架上，确保流体全部经滤网过滤后到达出口。滤网至底部排渣口空间较大，确保过滤器使用有着较大的有效过滤体积。通过定期开启底部排渣控制阀，利用流体压力和自身重力将滤渣排出筒体。快速清洗篮式过滤器（见图2）。

图2 快速清洗篮式过滤器

2.3 工作原理

在正常工作时，液体经进口进入筒体内，液相经滤网由出口排出，固体杂质不能穿过滤网的过滤孔，被阻隔下来，由于重力作用，沉淀在底部，开启过滤器底部排渣控制阀，即可将滤渣排出。该快速清洗篮式过滤器可以在运行过程中进行排渣作业，无需停运过滤器，较原传统篮式过滤器工作效率大幅度提升，同时较大的减轻岗位员工劳动强度、降低安全环保风险、节省机泵维修费用[1]。

2.4 现场安装应用

根据上述设计参数，制造了多个快速清洗篮式过滤器，并进行现场性能实验。实验表明：影响快速清洗篮式过滤器过滤效果的主要因素有：（1）滤网孔径的大小，滤网孔径越小过滤效果越好，但相应的阻力越大；（2）滤网和支架的密封情况；（3）机械零件的加工精度问题。因此根据实验得出的结论，只做了符合目前本厂现场生产需求的快速清洗篮式过滤器，该过滤器的筒体采用壁厚为3 mm 的不锈钢铁板焊接，总体承压等级为2.5 MPa，滤网选用的材质为不锈钢，孔径为3 mm，滤网与支撑架之间采用O 型圈密封。该快速清洗篮式过滤器进出口设有DN50 的法兰片，通过法兰连接到原工艺管路中，安装简便，目前应用于第二采气厂榆林天然气处理厂甲醇回收装置4 台塔底废液泵进口处（见图3）。

图3 现场应用实例

2.5 维护保养

过滤器的核心部位是过滤器滤网，滤网的材质是不锈钢钢丝网，不锈钢钢丝网属易损件，需特别保护；当过滤器工作一段时间后，过滤器筒体底部沉淀了一定的杂质，这时压力降增大，流速会下降，需及时开启底部排渣控制阀排出杂质；如发现不锈钢钢丝网变形或损坏，需马上更换；定期检查密封圈是否完好，如果发生破损及时进行更换。

2.6 安全事项

日常使用工作中的篮式过滤器过滤系统需经常检查进出口的压力差，当压力差达到0.05～0.1 MPa 时，应及时更换滤袋，以免压差过大使滤袋破裂和支撑网损坏；进行排渣作业时，应缓慢开启控制阀，操作人员应处于排渣口侧面，防止液体飞溅造成人员伤害；更换滤网时，应关闭进出口控制阀，打开底部排渣控制阀对筒体进行泄压；不要在篮式过滤器内有压力的情况下开盖，否则剩留液体可能喷出，并造成液体流失和人员伤害。

3 应用效果及评价

改造后的清洗新式过滤器节约清洗时间0.5 小时/次，降低了员工的劳动强度；降低机泵的损坏频次，节约更换费用约6 万元/年，达到节能降耗的目的；4 台机泵由每月维修一次减至一个季度维修一次，节约维修费用（4×12-4×4）×2 000=6.4 万元/年，节约了维护成本。

4 技术创新点

该创新成果首次利用斜45°滤网片、底部排渣设计，可将滤渣迅速排出。巧妙的应用了重力学、水力学、结构力学原理，与现有普通篮式过滤器相比，具有结构简单、实用，维护维修方便、制造成本低，可有效降低现场员工劳动强度，降低安全环保风险的特点。