230-天然气处理集输项目及HCC项目MDEA吸收进气用烛式聚结过滤分离器技术方案-NOVEL

       本技术贴主要针对油气田天然气处理与集输项目以及HCC项目MDEA吸收装置所涉进气聚结过滤专用超级烛式聚结过滤分离器技术方案进行剖析，与大伙一起深入讨论。

       在油气项目天然气处理与集输项目上，场站集中处理后的天然气需要进行多级升压计量再向下游支线用户集输。而在多级升压撬块和计量撬块进气段，须设置烛式聚结过滤分类器脱除天然气携带的微小液滴液沫、微尘和颗粒物，以避免气流携带质对高压运转设备和计量设备正常安全运行造成影响破坏。而在气流湿法净化工艺中，比如HCC项目循环氢MDEA吸收工艺、煤气化项目初煤气低温甲醇洗吸收工艺中，对进气须设置烛式聚结过滤分类器以脱除初煤气携带的微小液滴液沫、微尘和颗粒物，以避免气流携带质对吸收塔造成堵塞以及轻烃在塔内对吸收液造成分隔甚至产生乳化油包水恶劣情形严重影响净化正常运行。

        在目前国内外设计制造的烛式聚结过滤分离设备中，可以看到有立式和卧式两种设计布置方式。
        立式设备在结构上包含动力学分离舱和烛式聚结过滤分离舱两个舱组合位于同一个立式罐体内，动力学分离舱位于罐体下部，烛式聚结过滤分离舱位于罐体上部，进气首先进入动力学分离舱脱除气流携带的大尺寸携带质后，再进入烛式聚结过滤分离舱脱除微小携带质，然后从罐体上侧排出烛式聚结过滤分离器。
       立式烛式聚结过滤分离器的主要优点是，只需要设置制造一个罐体，占地较小，适合对场地十分局限的撬块布置；其不足在于：烛式聚结过滤分离舱为最后把关设置，其下游不再有分离内件而无法对出自烛式聚结过滤分离舱产气携带的微小悬浮裹挟携带质进行补充脱除，并且由于烛式聚结过滤分离舱位于罐体上部导致滤芯更换维护需要登高作业对空间提出要求而造成不便。
       立式烛式聚结过滤分离器，主要用于针对进气携带质较多且携带质尺寸相对偏大的气流工况且对产气净化质量要求适中的场合。
       下图是立式烛式聚结过滤分离器图片。

       卧式设备在结构上包含动力学分离舱和烛式聚结过滤分离舱两个舱组合位于同一个卧式主罐体内并在卧式主罐体下方单独设置另一个卧式罐体作为专门的携带质收集储存罐。在卧式主罐体内，烛式聚结过滤分离舱位于罐体头部，动力学分离舱位于罐体尾部，进气首先进入烛式聚结过滤分离舱脱除微小携带质，从烛式聚结过滤分离舱流出的气流还残留有部分微小悬浮携带质则再次进入动力学分离舱二次处理后，产品气从卧式主罐体尾部排出卧式烛式聚结过滤分离器。
       卧式烛式聚结过滤分离器的主要优点是，动力学分离舱为最后把关设置，对出自烛式聚结过滤分离舱产气残留的微小悬浮裹挟携带质进行补充处理，并且由于烛式聚结过滤分离舱位于卧式主罐体尾部使滤芯更换维护操作更加便捷安全作业；其不足在于：需要设置制造两个罐体，占地相对较大，适合对场地相对宽松的撬块布置。
       卧式烛式聚结过滤分离器，主要用于针对进气携带质较少、携带质尺寸相对偏小、且对产气净化质量要求高的场合。
       下图是卧式烛式聚结过滤分离器图片。

        需要着重强调的是，烛式聚结过滤分离器采用的滤芯设计选择技术上，很容易出问题。
        烛式聚结过滤分离器，要求对进气携带的微小液滴液沫进行深度脱除以保护下游高价值进气核心设备，对应脱除1微米级别精度采用的分离净化设备在行业里常常强调为“超级烛式聚结过滤分离器”。
        在分离行业所用的滤芯，通常为“过滤滤芯”，用途是针对流体中携带的特定尺寸固定不变的固体颗粒物的物理拦截阻挡滤除，且应尽可能发挥更大的外表面去承载和容纳更多的载污量从而使滤芯使用周期更长、运行费用更低。因此，在单纯过滤滤芯流体方向设计上，采用“由外向内”流向方式。
       而烛式聚结过滤分离器采用的滤芯，必须是“聚结滤芯”，平常较为少见，用途是针对流体中携带的随变尺寸的液沫实施聚结分离脱除，且须按照聚结分离动力学技术规范要求实施混合流体减速以促进聚结后的携带质聚集体与气流高效分离。因此，在聚结滤芯流体方向设计上，必须采用“由内向外”流向方式。此外，聚结滤芯在结构和材质上与过滤滤芯也存在显著差别，成本造价远高于后者。
       附图是过滤滤芯与聚结滤芯流体流向区别示意图。错误选择和设置滤芯，无法使进气携带的微小液沫液滴脱除效果满足烛式聚结过滤分离器技术要求，花了投资却无法达到技术目的。

       下面，以某油气田项目要求设计采购的卧式超级烛式聚结过滤分离器为例进行补充说明。

      这是一家国外某著名石油公司油气处理及集输项目升压站二级过滤分离撬对应的过滤分离器。业主要求采用卧式设计，处理能力为200MMSCFD，工况压力为300psig。详见附图业主文件摘录一如下：

       该分离器用于处理相对密度0.6的天然气中分离脱除液滴液沫和粉尘颗粒物携带质，明确要求采用第一级烛式滤芯舱和第二级羽叶分离舱结构的双罐型式。
        并且，要求对1微米及以上尺寸的液固携带质脱出效率不低于99.5%。由于过滤滤芯无法对分离过程尺寸变化的液沫实施1微米级精准分离脱除高技术要求，因此，对应滤芯设计技术上须采用聚结滤芯，对应的分离器必须是超级烛式聚结过滤分离器。
       请见业主技术要求摘录二如下：

        根据聚结分离滤芯技术设计规范要求，进气流向必须按照“由内至外”设计，这一点往往被非专业分离技术公司仅从滤芯更换便捷及成本角度考虑而忽略“流向设计”技术要求，使其提供的分离设备无法满足对气流携带的1微米级别液沫脱出率达到99.5%。
       此外，供货商会往往趁用户企业及其设计单位对滤芯工作原理了解不深而钻空子，提供结构不合理、造价低廉且以普通过滤滤芯冒充1微米规格的精密聚结滤芯情形。请大家一定多加关注该技术环节。

       对于卧式结构的烛式聚结过滤分离器，由于多组滤芯布设在主分离罐尾部检维修快开盲板段，滤芯根部采用水平悬接在花板上的连接短节上而滤芯尾部则简单通过压圈紧固件固着，因此需要额外设计提供滤芯支架系统对水平布设的滤芯进行支撑，避免悬臂滤芯主要在根部受力产生密封不严甚至滤芯变形破坏。
       下图是滤芯支架系统图片供参考：

       初步放置有滤芯的过滤分离舱如下图所示：

       羽叶分离舱采用的G50型羽叶分离内件图片如下：

       特别需要强调的是，羽叶分离舱作为第二级分离舱布设在聚结分离舱下游用于对聚结过程后残留的悬浮液沫实施再处理以确保产气高质量，而羽叶分离舱则需要采用专业精准羽叶分离动力学技术计算和组态设计系统完成设计，避免非专业技术公司凭经验靠“大概加估计”想当然编制所谓技术方案。
       要求设计方提供的羽叶分离动力学技术计算和组态设计系统证书参见下图所示：

        我司按照业主技术要求提供精准动力学分离技术计算和组态设计系统平台完成的卧式超级烛式聚结过滤分离器主要性能参数摘录如下：
一、设备名称：卧式超级烛式聚结过滤分离器；
二、设备型号：NOVEL G51C-42-71H；
三、核心内件组型号及材质：
聚结过滤分离舱型号：NOVEL G51C1-43472; 复合材质；
羽叶分离舱型号：NOVEL G50C-42; SS316;
四、分离效率及精度：99.95%分离脱除1微米及以上尺寸携带质，产气产液量低于0.024G/MMSCF；
五、正常工况运行压降：不超过1.451psi；
六、质量把关：NOVEL总部。

     其它配置信息补充如下：
设备外形尺寸：ID1100mm*TL/TL3450mm；
设计制造标准：ASME Section VIII；
设计压力： 710psig ；
设计温度：212F；
主罐一端对焊封头+一端快开盲板42”，快开盲板要求材质ASME A105；
管口及管件配置：入口管N1， 16”, 1个，CLASS 300 WN-RF；出口管N2， 16”, 1个，CLASS 300 WN-RF；排污管N3-1/2， 2”, 2个，CLASS 300 WN-RF，带两只球阀；排液管N4-1/2， 2”, 2个，CLASS 300 WN-RF；放空口N5，2”, 1个，CLASS 300 WN-RF，带一只相应球阀；压差计接口N6-1/2，2”, 2个，CLASS 300 WN-RF，带两只相应截止阀；液位计接口N7-1/2，2”, 2个，CLASS 300 WN-RF，带两只相应截止阀；液位计接口N8-1/2，2”, 2个，CLASS 300 WN-RF，带两只相应截止阀；观测管口N9-1/2，14”, 2个，CLASS 300 WN-RF，带两对配对法兰；现场压力计接口N10，6”, 1个，CLASS 300 WN-RF，带两只相应截止阀及弹簧管式压力计；安全阀接口N11，2”, 1个，CLASS 300 WN-RF，带一只球阀和一只弹簧式安全放空阀。