一種管道輔助過(guò)濾器的設(shè)計(jì)與研究

夏茂林

摘 要：在化工行業(yè)，為了讓溶液循環(huán)，通常采用離心泵、柱塞泵、隔膜泵等各種類型的泵給溶液增壓。泵的密封方法包括機(jī)械密封、盤根密封、磁力密封等。采用機(jī)械密封時(shí)因需對(duì)密封件（合金或石墨、陶瓷）進(jìn)行冷卻，則需外加冷卻循環(huán)水或利用溶液自身對(duì)機(jī)械密封進(jìn)行冷卻。針對(duì)利用自身溶液進(jìn)行冷卻機(jī)械密封的工藝，為保障冷卻液的性能，提供一種新型管道輔助過(guò)濾器，解決溶液冷卻時(shí)的性能。本文設(shè)計(jì)了一種新型錐形自清洗管道輔助過(guò)濾器，不僅結(jié)構(gòu)緊湊、安裝簡(jiǎn)易、維修方便，而且具有在線自清洗功能、拆卸方便、更換容易等特點(diǎn)，且過(guò)濾效果顯著。

關(guān)鍵詞：管道輔助過(guò)濾器;自清洗;錐形

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2019.18.024

1 引言

天然氣酸性組分的去除可分為干法和濕法。濕法脫硫是指通過(guò)氣、液兩相的相互融合，將氣相中的硫化氫轉(zhuǎn)移到液相中去，達(dá)到脫硫目的;干法脫硫是指將固體吸附劑作為脫硫劑的脫硫方法[1-4]。絡(luò)合鐵脫硫法是濕式氧化還原法的代表工藝之一，采用堿性水溶液吸收硫化物，H2S氣體與堿發(fā)生反應(yīng)生成HS-，通過(guò)將三價(jià)Fe離子還原成二價(jià)Fe離子，將HS-轉(zhuǎn)化成單質(zhì)硫。在再生過(guò)程中，脫硫富液與空氣混合，發(fā)生氧化反應(yīng)，形成具有氧化性能的貧液，溶液循環(huán)吸收H2S氣體。此工藝在運(yùn)行時(shí)，貧液轉(zhuǎn)換成富液，富液中含大量的單質(zhì)硫，單質(zhì)硫容易堵塞管線和機(jī)封冷卻系統(tǒng)，導(dǎo)致機(jī)械密封損壞。

2 脫硫工藝流程

絡(luò)合鐵法的主要反應(yīng)技術(shù)原理如下：

2.1 吸收部分

吸收部分反應(yīng)方程式：

H2S（氣體硫化氫）+2Fe3+→2H++S+2Fe2+

2.2 再生部分

再生部分反應(yīng)方程式：

1/2O2（氣體）+H2O+2Fe2+→2OH-+2Fe3+

節(jié)流降壓后的天然氣經(jīng)酸氣分離器氣液分離后，依次進(jìn)入預(yù)吸收塔、一級(jí)、二級(jí)和三級(jí)吸收塔，在各級(jí)塔內(nèi)與來(lái)自貧液循環(huán)泵的貧液進(jìn)行充分反應(yīng)，反應(yīng)后的天然氣從吸收塔頂部進(jìn)入凈化氣分液罐進(jìn)行氣液分離，分離后的天然氣進(jìn)入三甘醇脫水撬中進(jìn)行脫水干燥。

3 管道過(guò)濾器結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及工作原理

3.1 結(jié)構(gòu)

新型管道過(guò)濾器主要由主管道、輔助管道、過(guò)濾網(wǎng)、密封圈等關(guān)鍵部件組成。

（1）該過(guò)濾器采用不銹鋼（316L）材質(zhì)的濾網(wǎng)，可根據(jù)工況不同而加工成不同精度的濾網(wǎng)來(lái)過(guò)濾150?m——6.5?m的固體物質(zhì)。

（2）該濾網(wǎng)是體設(shè)計(jì)，可以通過(guò)拆卸兩端的法蘭盤直接取出組件，進(jìn)行整體更換和清洗。

（3）過(guò)濾器的在線反沖洗工作可以通過(guò)輔助管道實(shí)現(xiàn)，而無(wú)需拆卸組件。

3.2 工作原理

介質(zhì)在管道中流動(dòng)，經(jīng)過(guò)等流器，在旋流導(dǎo)板的引導(dǎo)下，介質(zhì)產(chǎn)生旋流，旋流介質(zhì)在節(jié)流孔板的作用下，流速加快，快速流動(dòng)的介質(zhì)在錐形源網(wǎng)內(nèi)流動(dòng)，由于輔管內(nèi)壓力低于主管內(nèi)壓力，在壓差作用下，部分小于濾網(wǎng)孔徑的介質(zhì)流向軸管內(nèi)，達(dá)到過(guò)濾的目的，另一部分介質(zhì)由于快速流動(dòng)，將附著在濾網(wǎng)上的固體物質(zhì)沖刷，流出濾網(wǎng)，達(dá)到增加固體物質(zhì)的目的。

3.3 過(guò)濾器特點(diǎn)

該新型過(guò)濾器具有如下特點(diǎn)：

（1）過(guò)濾截面積比較大;

（2）錐形設(shè)計(jì)，防止固體物質(zhì)沖刷濾網(wǎng);

（3）具有自清洗功能;

（4）自清洗功能，在管道液固物質(zhì)流動(dòng)時(shí)，沖刷濾網(wǎng)表面上的固體物質(zhì)，被主管道內(nèi)的流體帶走;

（5）制作簡(jiǎn)單，無(wú)需輔助動(dòng)力;

（6）節(jié)流孔板提高流速，更利于沖刷濾網(wǎng)內(nèi)附著的物質(zhì);

（7）拆卸、更換方便、成本低;

（8）具有反沖洗功能，關(guān)閉主管進(jìn)口閥、開出口閥，從輔管進(jìn)行反沖洗，可不用拆卸設(shè)備。

4 新型管道過(guò)濾器在采氣井站使用的技術(shù)方案

4.1 技術(shù)方案

新型管道過(guò)濾器在采氣井站使用時(shí)，應(yīng)注重以下設(shè)計(jì)要點(diǎn)，即：

（1）為了保證過(guò)濾效果，過(guò)濾器兩端法蘭在與管道連接時(shí)，要做好相應(yīng)的密封措施，放置液體外溢，造成環(huán)境污染。

（2）由于對(duì)過(guò)濾器制造過(guò)程中密封件，過(guò)濾網(wǎng)和節(jié)流孔板要求較高，需要制定較高的零部件技術(shù)加工要求，以確保設(shè)備滿足生產(chǎn)要求。

（3）考慮到氣井中物質(zhì)和有害離子的腐蝕性，選擇316L不銹鋼作為新型過(guò)濾器的基管材質(zhì)。它耐腐蝕、不易結(jié)垢、避免形成水通道的堵塞，從而延長(zhǎng)使用壽命。

4.2 運(yùn)行效果評(píng)估

新型成型過(guò)濾器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于操作。它具有隨機(jī)填料砂礫，過(guò)濾成本低，環(huán)保，無(wú)污染，無(wú)腐蝕等特點(diǎn)。它適用的范圍比較廣泛，同時(shí)，管道承載的過(guò)濾材料也就位，相應(yīng)的含水層管道不必填充滿足要求的過(guò)濾材料，以提高效率，減少成本和提高過(guò)濾質(zhì)量。目前，新型過(guò)濾器開始應(yīng)用于采氣井站，取得了不錯(cuò)的效果，新濾器組合應(yīng)用達(dá)到了預(yù)期目的。

5 結(jié)論及建議

本文設(shè)計(jì)了一種新型管道過(guò)濾器，通過(guò)一體化的錐形濾網(wǎng)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)管道中機(jī)械雜質(zhì)高效過(guò)濾的目的。同時(shí)過(guò)濾組件可以進(jìn)行在線反沖洗和線下拆卸更換清洗，操作更加靈活，能夠緊密適應(yīng)現(xiàn)場(chǎng)生產(chǎn)。

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