Извлечение гелия из очищенного газа

Гелий – это редкий и удивительный по своим свойствам газ. Он определяет развитие самых современных технологий в различных отраслях техники. В нормальных условиях гелий – один из самых легких (после водорода) инертных газов с плотностью 0,1609 кг/м³ имеющий очень высокую теплопроводность. Наиболее богатые запасами гелийсодержащих природных газов это: США, Россия, Алжир, Канада, Польша, Голландия.

В России: оренбургское и астраханское месторождения.

Основной потребитель жидкого и газообразного гелия – это предприятия и организации военно-технических ведомств (до 50% всего потребления). Его используют в креогенной технике и технологии, при проведении специальных сварочных работ, в кисонно-водолазных работах, хроматографии.

Чистый гелий получают из очищенного от примесей и глубоко осушенного природного газа, обычно в три стадии:

1) выделяют гелиевый концентрат

2) концентрируют

3) сжижают для удобства транспортировки и хранения.

Получение гелиевого концентрата возможно четырьмя способами:

- криогенный

- абсорбционный

- путем гидратообразования диффузии через пористые мембраны.

Только первый метод получил массовое промышленное применение. Он основан на охлаждении газа да конденсации азота, при которой конденсируется и метан, а гелий остается в газовой фазе в виде концентрата

Абсорбционный способ основан на использовании поглотителей метана

CCl₃F

CCl₂F₂

Их поглотительная способность по метану в 10-20 аз выше, чем по гелию, а при пониженных температурах до -20…-30⁰С это различие еще более возрастает. В итоге в газе концентрируется гелий.

Способ гидрообразования основан на том, что в отличии от метана, этана, углекислого газа и азота гелий не образует с водой гидратов при низких температурах и высоких давлениях.

Недостаток способа: потребность больших количеств воды и усложнение последующей глубокой осушки гелиевого концентрата.

Мембранный способ основан на высокой проникающей способности гелия в сравнении с другими газами и способностью его селективно проникать (фильтроваться) через самые мелкие поры материалов, выполненных в виде пленок-мембран.

Крупнейшее в Европе производство гелия создано в Оренбурге на комбинированной установке по очистке газа и получению гелия, этана и более тяжелого углеводорода.

Жидкий гелий с оренбургского газоперерабатывающего завода экспортируют в Западную Европу автокриогенными контейнерами (сосуды Дюара).

Для хранения жидкого гелия используют криогенные хранилища. Сейчас в мире существует 10 таких хранилищ вместимостью по 120 м³. Одно из них в Оренбурге.

продукция газовой промышленности может классифицироваться следующим образом:

1) Природные и нефтяные газы, подаваемые в магистральные газопроводы и далее к конечному потреблению, а так же на переработку.

2) Газообразные чистые углеводороды (метан и этан) и инертные газы (гелий), а так же газовые смеси заданного состава для специальных целей.

3) Жидкие смеси углеводородов: пропан, бутан, их смеси.

4) Твердые углеводороды газопереработки (сажа специальная, технический углерод, техническая сера).