Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
В США функционируют 15 крупных гелиевых заводов, 10 из которых производят чистый гелий, а остальные — сырой гелий, который резервируется в соответствии с правительственной 'программой (см. гл. I). По технологической схеме, положенной в основу производства, их можно разделить на две группы: установки низкого и высокого давления [71].
В установках низкого давления (10—35 ат) производится последовательное дросселирование газового потока на различных температурных уровнях с отделением образующегося конденсата и постепенным обогащением неконденсирующегося газа гелием, причем давление этого газа прогрессивно уменьшается. К достоинствам таких установок следует отнести их простоту, пониженные требования к механической прочности аппаратов (связанные с низким давлением), возможность применения теплообменников с развитой поверхностью-
В установках высокого давления (35—45 ат) осуществляется конденсация на различных температурных уровнях, для чего используется каскадный холодильный цикл, отличающийся высокой эффективностью. Так как при высоком давлении в конденсате растворяется значительное количество гелия, необходимо-производить отпарку гелия из конденсата в тарельчатых колоннах. Преимущества установок высокого давления — компактность, высокая интенсивность теплопередачи, небольшие сечения трубопроводов, малые размеры компрессорного оборудования.
К числу установок низкого давления принадлежит гелиевый завод в Кейесе, а к числу установок высокого давления — завод сырого гелия в Либерале, крупнейшая криогенная установка в мире. Ниже дается описание этих двух заводов.
Завод в Кейесе был сооружен за несколько месяцев и введен в регулярную эксплуатацию летом 1959 г. [71—73]- Сейчас это один из крупных американских заводов, производящих чистый гелий. В табл. 3.11 указан средний состав природного газа, поступающего на переработку, а также состав переработанного газа после извлечения из него гелия- Принципиальная схема завода приведена на рис. 3.25.
Природный газ поступает из месторождения под давлением 32—45 ат и подвергается очистке от С02 и осушке. Углекислота
191
Таблица 3.11 Состав поступающего на переработку и переработанного газов на заводе в Кейесе (США), об. %
Компонент
2 «3 СП ' СП
С го >,"- К ГО
"s X 'її m a
с а
64,1 66,57
3,1 3,3
1,9 2,0
0,6 0,7
0,4 0,4
0,2 0,2
0,2 0,2
0,05 0,05
Компонент
1 M
С го
о«= І*
С 3
0,2 0,2
26,2 26,1
0,1 0,1
0,05 0,05
Следы —
0,8 _
2,1 0,13
Метан . . .
Этан . . . .
Пропан . .
«-Бутан . .
Изобутан . . н-Пентан
Изопентан . Циклопентан
Гексан и менее летучие
углеводороды .....
Азот.........
Аргон.........
Водород......\ \
Сероводород .......
Углекислый газ.....
Гелий ........
поглощается в двух последовательно включенных скрубберах 1 и 1а. Первый из них орошается раствором, содержащим 16% мо-ноэтаноламина, 72% диэтиленгликоля и 12%'воды; второй —
Рис. 3.25. Принципиальная схема гелиевого завода в Кейесе.
раствором, содержащим 16% моноэтаноламина, 79% диэтиленгликоля и 5% воды, причем количество этого раствора в 10 раз меньше, чем поступающего на орошение скруббера ). Наряду с удалением С02 частично поглощается вода. Газ, выходящий из второго скруббера, содержит 0,005% С02 и около 0,2 г/л3 влаги. Дальнейшая осушка газа производится в адсорбере 2 с активи-192
рованным бокситом и синтетическими цеолитами; содержание влаги в 1 м3 газа после адсорбера снижается до 0,000032 г, что соответствует температуре точки росы — 73° С при давлении 32 ат. Количество перерабатываемого природного газа составляет 9,9 • 105 м3 в сутки-
Очищенный природный газ поступает в разделительную установку 3, где получают так называемый сырой гелий. С этой целью газ охлаждается до —185° С, что сопровождается конденсацией углеводородов, которые затем выводятся через систему теплообменников, сжимаются компрессором 4, охлаждаются и подаются в газопровод 5 для дальнейшего использования. Не-сконденсировавшийся газ представляет собой сырой гелий, в котором содержится небольшое количество водорода. Для его удаления к потоку газа добавляется соответствующее количество воздуха, и в реакторе 6 на платиновом катализаторе производится связывание кислорода с водородом, сопровождающееся образованием водяного пара, который поглощается в адсорбере 7. Содержание водорода в сыром гелии не превышает 0,0і %• Затем в компрессоре 8 сырой гелии сжимается до 190—200 ат, подвергается осушке в адсорбере 9 и поступает на очистку в установку 10. Очистка достигается дальнейшим охлаждением сжатого газа, сопровождающимся конденсацией примесей, и поглощением оставшихся примесей активированным углем при низкой температуре. Компрессор // сжимает циркуляционный азот, используемый в холодильном цикле.
Продукционный гелий под высоким давлением поступает в стальные баллоны 12, смонтированные на железнодорожной платформе, давление в которых составляет 150—260 ат. При давлении в баллонах, превышающем 190 ат, для нагнетания гелия используется мембранный компрессор 13, не загрязняющий газ маслом.
