Совершенствование фильтрационного оборудования в нефтегазовой промышленности

В настоящее время в связи с повышением экологических требований и требований к подготовке газа, а также необходимости снижения потерь жидких продуктов все большее применение находит фильтрационное оборудование.

Для определения основного направления совершенствования отечественного фильтрационного оборудования авторами данной статьи был проведен ряд научно-исследовательских работ.В частности, определены основные области применения фильтрационного оборудования: - для удаления капельной жидкости из газового потока — фильтрации аэрозолей; - для удаления капельной жидкости и механических примесей из газового потока; - для удаления механических примесей из газового потока; - для разделения несмешивающихся жидкостей (водных растворов абсорбентов, ингибиторов и углеводородных жидкостей). При этом решались задачи защиты последующих за фильтрационным оборудованием аппаратов или процессов.

Основными проблемами в совершенствовании фильтрационного оборудования являются: - увеличение срока службы фильтр-патронов; - повышение эффективности фильтрации в условиях наличия в очищаемых потоках механических примесей, углеводородных жидкостей и водных растворов; - снижение гидравлических сопротивлений. Авторами были проведены стендовые и промышленные испытания фильтр-патронов различных конструкций с внутренней и наружной подачей фильтруемой среды — газа и жидкости. В процессе испытаний было установлено, что: - фильтрующий материал по длине патрона работает неравномерно; - для одинаковых фильтрующих материалов максимальный срок службы у фильтрующих патронов с внутренней подачей среды, при применении специального каркаса с распределителями потоков по длине элемента; - максимальная эффективность фильтрации (минимальный диаметр уловленных частиц) достигнута на фильтрах с применением в качестве фильтр-коалесцирующего материала супертонкого стекловолокна (СТВ) с диаметром волокна 1–2 мкм; - наименьшее гидравлическое сопротивление при сохранении высокой эффективности имеют фильтрующие патроны из материала марки СТВ при толщине намотки около 8 мм (два слоя 10-миллиметровых матов) и толщине волокна 3 мкм с применением газораспределительного каркаса. Патроны с наружной подачей среды сохраняют форму и выдерживают перепад давления 0,15 МПа при одном внутреннем несущем каркасе. Для сохранения формы и целостности фильтрующего материала при внутренней подаче среды разработан фильтрующий патрон с внутренним и наружным несущими каркасами.

На всех фильтрах, снятых с фильтрационного оборудования (без газораспределительного каркаса), выявлена неравномерность загрузки фильтр-патронов по их длине отделяемыми примесями, особенно при больших соотношениях длины патрона к его диаметру. При больших скоростях фильтруемых потоков при внутренней подаче очищаемого потока в фильтр-патрон частицы, из-за большей массы на единицу объема, чем фильтруемый поток, направляются силами инерции в тупиковую зону, где и отлагаются, забивая поверхность фильтр-патрона в этой части. При наружной подаче очищаемого потока на фильтр-патрон частицы по инерции пролетают вдоль фильтрующей поверхности к тарелке крепления и забивают наружную сторону патрона со стороны открытого торца.

Неравномерность работы фильтр-патрона сокращает срок его службы и снижает эффективность работы (фильтрации и коалесценции). Для исключения этого недостатка в фильтр-коалесцирующем патроне опорный элемент был выполнен из просечно-вытяжного листа с расположением кромок просечек по окружности, а каналы просечек от торцов патрона направлены в разные стороны, причем каналы просечек развернуты открытой частью навстречу очищаемому потоку.

Такое техническое решение позволяет увеличить срок службы фильтр-патронов и уменьшить их гидравлическое сопротивление.

Результаты стендовых испытаний фильтрующих элементов диаметром 120/90 мм, длиной 1090 мм из материала СТВ толщиной 1–2 мкм

Испытания фильтрующих элементов проводились на средах вода–воздух. При испытаниях замерялись: - расход воздуха, нм/с; - расход воды, 0,0002 м/нм воздуха; - перепад давления на фильтре (сухом и влажном), мм вод. ст. Зависимость гидравлического сопротивления фильтр-патрона мм вод. ст. от фактора скорости Ф = w 0,5, м/с (кг/мЁ)0,5 приведена на графиках.

В промышленных условиях гидрофильные фильтрующие элементы, изготовленные ООО «Регион-Трейд» из материала СТВ, были испытаны в фильтр-сепараторах ГП 605.00.000 на КС Тума Гавриловского УМГ, в фильтр-сепараторе ФС-1 блока очистки топливного газа УПТГ ДКС-1 (IIя очередь), на сепараторе 20С-1/7 УКПГ-1С Заполярного ГНКМ.

Начальное содержание примесей — до 10 мг/м, в т.ч. мехпримесей — до 3,6 мг/м. Минимальный размер уловленных частиц — 0,8–3,0 мкм. Максимальный размер уловленных частиц — 6 мкм и более. Толщина фильтрующих волокон — 2 мкм и более. Эффективность очистки частиц 3 мкм и выше составляет 100%. Эффективность очистки частиц 1,2–3,0 мкм составляет 99,2%. Толщина рабочей поверхности — 9 мм (60% от толщины слоя). Материал СТВ: гидрофильный и гидрофобный варианты.

Гидравлическое сопротивление аппаратов с фильтрами из материалов марки СТВ с гидрофобной обработкой и толщиной волокон 3 мкм, при толщине рабочей поверхности 9 мм, более чем в два раза ниже, чем у аппаратов с фильтрами из материала марки СТВ с волокнами 1–2 мкм без обработки.

Унос жидкости из сепаратора 20С-1/7 с регулярной структурированной насадкой и с установленными фильтрами по результатам испытаний в феврале 2006 г. составил от 9,8 до 17,1 мг/м, в т.ч. конденсата от 3,4 до 10,2 мг/м, разница относится к уносу водометанольного раствора.

Унос жидкости из указанного сепаратора без применения фильтрующих элементов составил от 11,3 до 49,7 мг/м.

Результаты промышленных испытаний фильтрующих элементов

Фильтр-коалесцирующие патроны также нашли применение в фазных разделителях для отделения углеводородных жидкостей от водных растворов абсорбентов и ингибиторов. Применение фильтр-патронов в разделителях углеводородный конденсат — раствор гликоля позволяет снизить потери абсорбента в несколько раз в сравнении с гравитационными разделителями, т.е. до 100–150 мг/м конденсата. Результаты проведенных исследований подтверждают необходимость применения фильтрующего оборудования, расширения области его применения и дальнейшего совершенствования.

BAUMA бьет все рекорды.

Основные направления совершенствования низкотемпературной газодинамической сепарации.

«СДС-МАШ»: новые разработки.

Возможности горизонтально направленного бурения.

Современные технологии. Профессиональный подход.

Нефтегазоносность Печороморского шельфа в свете распространения перспективных нефтегазоносных комплексов.

Высококачественное топливо — через собственные АЗС.

Главная Публикации