Установка для вилучення гелію з природного газу

Наразі процеси екстракції гелію з природного газу включають переважно кріогенний метод, метод адсорбції, метод мембранного розділення або комбінацію двох чи трьох із цих трьох методів. Чистота гелію, отриманого для установки для екстракції гелію, може досягати 99,9999%.

(1) Кріогенний метод

Кріогенна дистиляція – це поширений метод, який використовується на більшості середніх та великих гелієвих установок для рекуперації природного газу. Принцип полягає у використанні рідкого азоту як холодоагенту (близько -190 ℃) для поступової конденсації вуглеводнів та інших компонентів природного газу. Через надзвичайно низьку температуру кипіння гелію, він зрештою відокремлюється від інших компонентів природного газу. Це поширений метод у процесі екстракції гелію.

(2) Метод адсорбції під тиском

Процес адсорбції з перепадом тиску (PSA) використовує різні адсорбенти для адсорбції компонентів, відмінних від гелію, у природному газі, тим самим розділяючи продукти гелію. Як правило, адсорбційні вежі PSA оснащені роздільними шарами з різних адсорбційних матеріалів для обробки різних компонентів у природному газі, такими як шари силікагелю або оксиду алюмінію для видалення води, шари активованого вугілля для видалення вуглекислого газу, шари цеоліту для видалення метану та азоту тощо. Після того, як адсорбент насичує домішковий газ, для видалення домішкового газу та відновлення активності адсорбенту можна використовувати такі методи, як продувка зі зниженням тиску або вакуумне відкачування.

(3) Метод мембранного розділення

Газороздільна мембрана – це відносно нова технологія розділення. Газові компоненти зазнають масопереносу на полімерних плівках (таких як ацетатні волокна, поліпропілен, полісульфон, поліімід тощо) на основі принципу дифузії розчинення. Розділення кожного компонента досягається відповідно до різних швидкостей розчинності та дифузії різних газових компонентів у матеріалі мембрани. Коли дві або більше газових сумішей проходять через полімерну плівку, швидкість проникнення таких компонентів, як гелій та водень, значно вища, ніж для азоту, метану та інших вуглеводнів.

Гелій неможливо виробити в промисловості, його можна лише очистити. У фізичних експериментах його можна отримати шляхом розпаду атомів, але в дуже малих кількостях. Теоретично його можна витягти з повітря, але через низький вміст гелію в повітрі, гелій можна отримати з природного газу, що містить близько 0,5% гелію в промисловості, шляхом розділення, рафінування та очищення за допомогою пристроїв для екстракції гелію.