Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
С 1 июля 1966 г. введены МРТУ 6-02-376—66 на неон особой чистоты, получаемый путем очистки сырой неоно-гелиевой смеси с последующим разделением неона и гелия конденсационным методом с помощью жидкого неона. Неон особой чистоты должен соответствовать следующим техническим требованиям: содержание неона не менее 99,888 об%; содержание гелия не более 0,1 об.%; кислорода —0,001 об.%; азота —0,01 об.%; водорода —0,001 об.%; влаги —0,02 г/м3. Поставляется в стальных баллонах малой и средней емкости, снабженных вентилями типа КВ-1М, под давлением до 150 ат; баллоны окра-
шиваются в черный цвет с надписью белыми буквами «1160» особой чистоты». Поставляется также и в стеклянных баллонах гидравлической емкостью 2 л под абсолютным давлением 600— 650 мм рт. ст.
Получение гелия
Промышленное извлечение гелия из природных газо» производится в Советском Союзе [68], США и Канаде-
На всех действующих заводах гелий извлекается методами глубокого охлаждения, причем используется его характерное свойство —наиболее низкая по сравнению с известными веществами температура кипения. Это позволяет конденсировать
Природный газ
і к дакуум-насосу
Рис. 3.24. Схема установки для извлечения гелня из природного газа.
все сопутствующие гелию газы, прежде всего метан т азот. Процесс осуществляется обычно в две стадии: выделение ^так называемого сырого гелия (концентрата, содержащего 70— 90 об.% Не) и его очистка с получением технически чистого гелия- Состав исходного природного газа, его давление и требования, предъявляемые к продукционному гелию, определяют некоторые различия в технологических схемах гелиевых заводов, имеющих вместе с тем и много общего.
Для эксплуатирующихся в Советском Союзе месторождений; природного газа характерно малое содержание гелия (0,1— °.3%), что повлияло на выбор технологических схем перера-
189"
188
ботки. Отечественные специалисты проделали большую работу по обоснованию технологических схем, их расчету, проектированию и наладке аппаратуры [69]. На рис- 3.24 приведена схема установки для извлечения гелия из природного газа, содержащего 0,24% Не, 87,6% СН4, 9,9% N2,0,3% С02и -2,0% тяжелых углеводородов. Газ сжимается до 25 ат я под этим давлением поступает в установку- Очистка от С02 и частичная осушка газа производятся в скрубберах, которые орошаются раствором, содержащим 10—20% моноэтаноламина, 70—80% диэтиленгликоля и 5—10% воды; после скрубберов в газе остается 0,003— 0,008% С02, а точка росы не превышает 5° С. Дальнейшая осушка осуществляется в адсорберах с силикагелем, где достигается температура точки росы —45° С.
Под давлением около 20 ат чистый сухой газ поступает в предварительный теплообменник 1, где охлаждается до —28° С обратными газовыми потоками; при этом происходит конденсация тяжелых углеводородов, которые отделяются в сепараторе 2. В аммиачном холодильнике 3 газ охлаждается до —45° С; конденсат отделяется в сепараторе 4- В основном теплообменнике 5 температура газа снижается до —110° С, в результате чего конденсируется значительная часть метана; паро-жидкостная смесь (~20% жидкости) дросселируется до давления 12 ат в первый противоточный конденсатор 6, на выходе из которого паро-газовая смесь обогащается гелием до 3%. Образовавшийся в трубках конденсат стекает в отпарную секцию, на тарелках которой из жидкости удаляется растворенный в ней гелий, присоединяющийся к паро-газовому потоку; жидкость дросселируется до 1,5 ат в межтрубное пространство конденсатора, где служит хладагентом; образовавшийся здесь пар выводится через теплообменники 5 и 1. Паро-газовая смесь, выходящая из конденсатора 6 и содержащая до 3% Не, под давлением 12 ат идет во второй противоточный конденсатор 7, состоящий из двух частей: в нижней части находится змеевиковый теплообменник, в трубках которого испаряется сдросселированная с 12 до 1,5 ат кубовая жидкость, а в верхней части — прямотрубчатый теплообменник, в межтрубном пространстве которого кипит азот при —203° С под давлением 0,4 ат. В результате конденсации компонентов газовой смеси в нижней части аппарата 7 газ обогащается гелием до 30—50%, а в верхней части — до 90—92%- Сырой гелий такого состава под давлением 11 — 12 ат поступает в теплообменники, где нагревается и выводится из установки. Так как в природном газе содержатся небольшие примеси водорода, то в сыром гелии концентрация водорода увеличивается до 4—5%. Удаление водорода производят каталитическим гидрированием с последующей осушкой газа в адсорберах с силикагелем. Сырой гелий сжимается до 150— 200 ат мембранным компрессором 8, охлаждается в теплообменнике 9 и поступает в прямоточный змеевиковый конденсатор 10, 190
охлаждаемый азотом, кипящим под вакуумом. Конденсат (жидкий азот) собирается в сепараторе 11 и периодически выводится, а несконденсировавшийся газ, содержащий примерно 98% Нег идет в адсорбер 12 с активированным углем, охлаждаемым жидким азотом. Гелий, выходящий из адсорбера, содержит примесей* менее 0,05% и поступает в баллоны 13 в качестве продукта.
М. Я- Солнцев и др. [70] показали возможность применения регенераторов с каменной насадкой вместо теплообменников при переработке природного газа, что может существенно удешевить-установку за счет исключения аппаратуры предварительной очистки газа, а также сократить эксплуатационные расходы.
