천연가스에서 헬륨을 추출하기 위한 헬륨 추출 스키드

현재 천연가스에서 헬륨을 추출하는 공정은 주로 극저온법, 흡착법, 막 분리법 또는 이 세 가지 방법 중 두세 가지를 조합한 방법을 포함합니다. 헬륨 추출 스키드를 통해 생산되는 헬륨의 순도는 99.9999%에 달할 수 있습니다.

(1) 극저온법

극저온 증류는 대부분의 중대형 천연가스 헬륨 회수 플랜트에서 흔히 사용되는 방법입니다. 이 방법의 원리는 액체 질소(약 -190℃)를 냉매로 사용하여 천연가스에 포함된 탄화수소 및 기타 성분을 서서히 응축시키는 것입니다. 헬륨은 끓는점이 매우 낮기 때문에 최종적으로 천연가스 내 다른 성분들과 분리됩니다. 이는 헬륨 추출 공정에서 일반적인 방법입니다.

(2) 압력 스윙 흡착법

압력 스윙 흡착(PSA) 공정은 천연가스에서 헬륨 이외의 성분을 흡착하기 위해 다양한 흡착제를 사용하여 헬륨 제품을 분리합니다. 일반적으로 PSA 흡착탑은 천연가스 내 다양한 ​​성분을 처리하기 위해 서로 다른 흡착 재료로 구성된 분리층을 갖추고 있습니다. 예를 들어, 수분 제거를 위한 실리카겔 또는 알루미나층, 이산화탄소 제거를 위한 활성탄층, 메탄 및 질소 제거를 위한 제올라이트층 등이 있습니다. 흡착층이 불순물 가스로 포화된 후에는 감압 블로우백 또는 진공 펌핑과 같은 방법을 사용하여 불순물 가스를 제거하고 흡착제의 활성을 복원할 수 있습니다.

(3) 막 분리법

기체 분리막은 비교적 새로운 분리 기술입니다. 기체 성분들은 용해-확산 원리에 따라 아세테이트 섬유, 폴리프로필렌, 폴리설폰, 폴리이미드 등의 고분자 필름을 통과하며 물질 이동을 합니다. 각 성분의 분리는 막 소재 내에서 각 기체 성분의 용해도와 확산 속도가 다르기 때문에 가능합니다. 두 가지 이상의 기체 혼합물이 고분자 필름을 통과할 때, 헬륨과 수소 같은 성분의 투과율은 질소, 메탄 및 기타 탄화수소보다 훨씬 높습니다.

헬륨은 산업적으로 생산할 수 없고 정제 과정을 통해서만 얻을 수 있습니다. 물리 실험에서는 원자 붕괴를 통해 얻을 수 있지만, 그 양은 극히 적습니다. 이론적으로는 공기 중에서 추출할 수 있지만, 공기 중 헬륨 함량이 매우 낮기 때문에 산업적으로는 헬륨 추출 장치를 이용하여 약 0.5%의 헬륨을 함유한 천연가스에서 분리, 정제 및 순수 정제 과정을 거쳐 헬륨을 얻습니다.