Установка для извлечения гелия из природного газа

В настоящее время процессы извлечения гелия из природного газа в основном включают криогенный метод, метод адсорбции, метод мембранного разделения или комбинацию двух или трех из этих методов. Чистота гелия, получаемого на установке для извлечения гелия, может достигать 99,9999%.

(1) Криогенный метод

Криогенная дистилляция — широко используемый метод на большинстве средних и крупных установок по извлечению гелия из природного газа. Принцип заключается в использовании жидкого азота в качестве хладагента (около -190 ℃) для постепенной конденсации углеводородов и других компонентов природного газа. Благодаря чрезвычайно низкой температуре кипения гелия, он в конечном итоге отделяется от других компонентов природного газа. Это распространенный метод в процессе извлечения гелия.

(2) Метод адсорбции с изменением давления

В процессе адсорбции с изменением давления (PSA) используются различные адсорбенты для адсорбции компонентов природного газа, отличных от гелия, что позволяет отделить гелиевые продукты. Как правило, адсорбционные башни PSA оснащены разделительными слоями из различных адсорбционных материалов для обработки различных компонентов природного газа, таких как силикагель или оксид алюминия для удаления воды, активированный уголь для удаления диоксида углерода, цеолиты для удаления метана и азота и т. д. После насыщения адсорбента примесным газом могут использоваться такие методы, как продувка под пониженным давлением или вакуумная откачка, для удаления примесного газа и восстановления активности адсорбента.

(3) Метод мембранного разделения

Мембраны для разделения газов — это относительно новая технология разделения. Компоненты газа подвергаются массопереносу на полимерных пленках (таких как ацетатные волокна, полипропилен, полисульфон, полиимид и др.) на основе принципа растворения-диффузии. Разделение каждого компонента достигается в соответствии с различной растворимостью и скоростью диффузии различных газовых компонентов в материале мембраны. Когда две или более газовые смеси проходят через полимерную пленку, скорость проникновения таких компонентов, как гелий и водород, значительно выше, чем у азота, метана и других углеводородов.

Гелий невозможно получить в промышленности, его можно только очистить. В физических экспериментах его можно получить путем атомного распада, но в очень малых количествах. Теоретически его можно извлечь из воздуха, но из-за низкого содержания гелия в воздухе его можно получать в промышленности из природного газа, содержащего около 0,5% гелия, путем разделения, очистки и обработки с помощью устройств для извлечения гелия.