RU150520U1

RU150520U1 - DEVICE FOR HELIUM EXTRACTION FROM NATURAL GAS REDUCED PRESSURE OPTIONS

Info

Publication number: RU150520U1
Application number: RU2014121148/05U
Authority: RU
Inventors: Владимир Иванович Соломахин; Николай Иванович Лагунцов; Иван Михайлович Курчатов; Юрий Станиславович Давыдов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Аквасервис"
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2015-02-20

Abstract

1. Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления, содержащее мембранную ступень удаления гелия, состоящую из одного или нескольких параллельно соединенных мембранных модулей, каждый из которых имеет полости высокого и низкого давления, разделенные селективнопроницаемой мембраной, вход полости высокого давления соединен с трубопроводом, подводящим природный газ повышенного давления, а выход - с выходным трубопроводом, отводящим очищенный до заданной степени извлечения гелия природный газ, полость низкого давления мембранной ступени удаления гелия соединена трубопроводом со всасом компрессора ступени обогащения гелия, выход полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия, соединен с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси, а выход полости низкого давления соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия, отличающееся тем, что трубопровод отвода непроникшей газовой смеси мембранной ступени обогащения гелия соединен с подводящим трубопроводом ступени удаления гелия.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия соединен со всасом компрессора, повышающим давление газовой смеси с повышенным содержанием гелия.3. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что в каждом мембранном модуле мембрана выполнена в виде селективнопроницаемых полых волокон.4. Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления, содержащее мембранную ступень обогащения гелия, состоящую из компрессора, всас которого соединен с полостью низкого давления мембранной ступени удаления гелия,1. A device for extracting helium from natural gas of high pressure, containing a membrane stage for removing helium, consisting of one or several parallel-connected membrane modules, each of which has high and low pressure cavities separated by a selectively permeable membrane, the inlet of the high pressure cavity is connected to a pipeline natural gas of high pressure, and the outlet - with an outlet pipe that discharges natural gas purified to a predetermined degree of helium recovery, low-pressure cavity I of the membrane stage of helium removal is connected by a pipeline to the suction of the compressor of the stage of helium enrichment, the outlet of the high pressure cavity of the membrane stage of enrichment of helium is connected to the discharge pipe of the non-permeable gas mixture, and the output of the low pressure cavity is connected to the pipe of the discharge of the gas mixture with a high helium content, characterized in that the non-permeable gas mixture discharge pipe of the helium enrichment membrane stage is connected to the supply pipe of the helium removal stage. 2. The device according to claim 1, characterized in that the pipeline for removing the gas mixture with a high helium content is connected to the compressor inlet, which increases the pressure of the gas mixture with a high helium content. The device according to claim 1, characterized in that in each membrane module the membrane is made in the form of selectively permeable hollow fibers. A device for extracting helium from natural gas of high pressure, containing a membrane stage of enrichment of helium, consisting of a compressor, the suction of which is connected to the low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal,

Description

Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления относится к области разделения газовых смесей с помощью селективнопроницаемых мембран и может быть использована в нефтяной, газовой, химической и других отраслях промышленности.A device for extracting helium from natural gas of high pressure relates to the field of separation of gas mixtures using selectively permeable membranes and can be used in the oil, gas, chemical and other industries.

Под селективнопроницаемой мембраной подразумевается, как правило, полимерная мембрана, имеющая различные проницаемости компонентов газовой смеси. Отношение проницаемостей компонентов называется селективностью мембраны по этим компонентам. Селективнопроницаемые мембраны используются в устройствах, называемых мембранными модулями.By a selectively permeable membrane is meant, as a rule, a polymer membrane having different permeabilities of the components of the gas mixture. The ratio of the permeability of the components is called the selectivity of the membrane for these components. Selective membranes are used in devices called membrane modules.

Мембранный модуль - устройство с одним входом и двумя выходами, состоящее из полостей высокого и низкого давления разделенных селективнопроницаемой мембраной, входной газовый поток подается в полость высокого давления, непроникшая через мембрану фракция из полости высокого давления, обедненная по легкопроникающим компонентам газовой смеси (поток ретентата), выводится из полости высокого давления в трубопровод отвода потока ретентата, а проникщая через мембрану в полость низкого давления фракция газа, обогащенная легкопроникающими компонентами газовой смеси (поток пермеата), выводится из полости низкого давления в трубопровод отвода потока пермеата. Мембранные модули могут быть объединены в мембранные делители.Membrane module - a device with one input and two outputs, consisting of high and low pressure cavities separated by a selectively permeable membrane, the inlet gas stream is fed into the high pressure cavity, the fraction from the high pressure cavity that has not penetrated through the membrane, depleted in the easily penetrating components of the gas mixture (retentate stream) , is removed from the high-pressure cavity into the retentate flow discharge pipe, and the gas fraction enriched through the membrane into the low-pressure cavity, enriched in easily penetrating components of the gas mixture (permeate stream) is discharged from the low-pressure cavity into the permeate discharge pipe. Membrane modules can be combined into membrane dividers.

Под мембранным делителем понимается газоразделительное устройство с одним входом и двумя выходами, состоящее из одного или нескольких мембранных модулей, соединенных параллельно (входы в модули, и соответствующие выходы из модулей соединены). Вход мембранного делителя является входом в полость высокого давления, один выход является выходом из полости высокого давления, а второй - выходом их полости низкого давления. Мембранные делители входят в состав мембранных ступеней.By a membrane divider is meant a gas separation device with one input and two outputs, consisting of one or more membrane modules connected in parallel (the inputs to the modules and the corresponding outputs from the modules are connected). The input of the membrane divider is the entrance to the high-pressure cavity, one exit is the exit from the high-pressure cavity, and the second is the exit of their low-pressure cavity. Membrane dividers are part of the membrane steps.

Мембранная ступень - устройство по меньшей мере с одним входом и двумя выходами, представляющую собой технологическую газоразделительную систему, содержащую один или несколько последовательно соединенных мембранных делителей, может содержать один или несколько компрессоров, фильтры, осушитель, нагреватель, охладитель, регулировочные вентили, разветвители (тройники и т.п.).Membrane stage - a device with at least one inlet and two outlets, which is a technological gas separation system containing one or more series-connected membrane dividers, may contain one or more compressors, filters, a dryer, a heater, a cooler, control valves, splitters (tees etc.).

Устройство извлечения гелия из природного газа содержит трубопровод подачи исходного газа высокого давления в мембранную ступень удаления гелия, мембранную ступень удаления гелия, состоящую из одного мембранного делителя, трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия из полости низкого давления мембранной ступени удаления гелия на вход мембранной ступени обогащения гелия, выходной трубопровод, отводящий очищенный до заданной степени извлечения гелия природный газ из полости высокого давления мембранной ступени удаления гелия в магистраль, мембранную ступень обогащения гелия, содержащую компрессор мембранной ступени обогащения гелия, один или несколько последовательно соединенных мембранных делителя.A device for extracting helium from natural gas contains a pipeline for supplying high pressure source gas to the membrane stage for removing helium, a membrane stage for removing helium, consisting of one membrane divider, a pipeline for removing gas mixture with a high content of helium from the low-pressure cavity of the membrane stage for removing helium to the entrance of the membrane stage helium enrichment, an outlet pipeline that discharges natural gas purified to a predetermined degree of helium extraction from the high-pressure cavity of the membrane stage at Alenia helium line, membrane helium enrichment stage, compressor comprising a membrane helium enrichment steps, one or more serially connected membrane divider.

Вход полости высокого давления мембранной ступени удаления гелия соединен с подводящим трубопроводом, а выход - с выходным трубопроводом, отводящим очищенный до заданной степени извлечения гелия природный газ, полость низкого давления мембранной ступени удаления гелия соединена трубопроводом со всасом компрессора мембранной ступени обогащения гелия, выход которого соединен со входом полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия, выход полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия, соединен с отводящим трубопроводом, а выход полости низкого давления соединен с трубопроводом отвода проникшей через мембрану газовой смеси с повышенным содержанием гелия, отличающаяся тем, что трубопровод отвода непроникшей газовой смеси в полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия соединен с подводящим трубопроводом ступени удаления гелия.The inlet of the high-pressure cavity of the membrane stage of helium removal is connected to the inlet pipe, and the outlet is connected to the outlet pipe that discharges natural gas purified to a predetermined degree of extraction of helium, the low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal is connected to the inlet of the compressor of the membrane stage of helium enrichment, the outlet of which is connected with the entrance of the high-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment, the output of the high-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment is connected to the outlet a pipeline, and the outlet of the low-pressure cavity is connected to the discharge pipe of the gas mixture with a high helium content that has penetrated through the membrane, characterized in that the non-penetrated gas mixture discharge pipe in the high pressure cavity of the helium enrichment membrane stage is connected to the supply pipe of the helium removal stage.

Из описания к патенту RU - 1144423 известна установка очистки природного газа высокого давления от гелия, содержащая два мембранных модуля с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, полость высокого давления первого мембранного модуля с одной стороны сообщена с подводящим трубопроводом, а с другой стороны - с выходным трубопроводом, отводящим очищенный природный газ, полость низкого давления первого мембранного модуля соединена трубопроводом отвода проникшего газа, в котором установлен первый компрессор, с полостью высокого давления второго мембранного модуля, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода непроникшей газовой смеси, при этом полость низкого давления второго мембранного модуля соединена вторым трубопроводом отвода проникшего газа с входом второго компрессора, и трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия, отличающаяся тем, что трубопровод отвода непроникшей газовой смеси в полости высокого давления второго мембранного модуля подключен к выходному трубопроводу, а к выходу второго компрессора подключен трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия.From the description of patent RU - 1144423 there is known an installation for purifying high pressure natural gas from helium, comprising two membrane modules with high and low pressure cavities separated by a semipermeable membrane, the high pressure cavity of the first membrane module is in communication with the supply pipe, on the one hand, and on the other hand - with an outlet pipeline discharging purified natural gas, a low-pressure cavity of the first membrane module is connected to a permeate gas outlet pipe in which the first compressor is installed OR, with a high pressure cavity of the second membrane module connected on the other hand to the non-permeable gas mixture discharge pipe, wherein the low pressure cavity of the second membrane module is connected by the second permeate gas discharge pipe to the inlet of the second compressor, and the gas mixture discharge pipe with a high helium content, characterized in that the non-permeable gas mixture discharge pipe in the high-pressure cavity of the second membrane module is connected to the output pipe, and to the output of the second compress Ora connected to the pipeline for the removal of a gas mixture with a high content of helium.

К недостаткам известной установки очистки природного газа от гелия следует отнести высокую потерю метана в потоке пермеата ступени обогащения гелия. Эту ступень можно представить как два последовательно соединенных мембранных делителя, первый из которых аналогичен делителю ступени обогащения гелия предлагаемой рециркуляционной схемы (их пермеатные потоки равны, поскольку они работают в одинаковом режиме), а наличие второго делителя приводит к дополнительным потерям метана. Другими словами, в прототипе для достижения выходной концентрации гелия ступени удаления гелия требуется дополнительное разделение в ступени обогащения гелия, что приводит к увеличению доли проникшего потока с одновременным повышением концентрации метана в нем.The disadvantages of the known installation for the purification of natural gas from helium include the high loss of methane in the permeate stream of the helium enrichment stage. This stage can be represented as two series-connected membrane dividers, the first of which is similar to the divider of the helium enrichment stage of the proposed recirculation scheme (their permeate flows are equal, since they operate in the same mode), and the presence of the second divider leads to additional methane losses. In other words, in the prototype, in order to achieve the helium output concentration, the helium removal stage requires additional separation in the helium enrichment stage, which leads to an increase in the fraction of the penetrated stream with a simultaneous increase in the methane concentration in it.

Таким образом, в известной установке при очистке природного газа целевым продуктом является газовая смесь, очищенная от гелия, побочным продуктом является смесь с повышенным содержанием гелия. Использование известной установки для получения очищенного природного газа сопряжено с большими потерями метана в потоке с повышенным содержанием гелия.Thus, in a known installation for the purification of natural gas, the target product is a gas mixture purified from helium, a by-product is a mixture with a high content of helium. The use of a known installation for the production of purified natural gas is associated with large losses of methane in the stream with a high content of helium.

Техническим результатом заявленной полезной модели является снижение потерь метана в энергетических единицах.The technical result of the claimed utility model is to reduce methane losses in energy units.

В газовой промышленности используют компрессоры на основе газовых турбин, использующих в качестве топлива природный газ, поэтому при расчете потерь метана учитывали не только потерю метана в потоке, обогащенном гелием, но и потери метана при компремировании газовой смеси компрессором, потребляющим энергию, полученную при сжигании газа в газовой турбине.In the gas industry, gas turbine-based compressors using natural gas are used as fuel; therefore, when calculating methane losses, not only methane loss in the stream enriched with helium was taken into account, but also methane losses when compressing the gas mixture with a compressor that consumes energy from gas combustion in a gas turbine.

Расчет потерь природного газа в энергетических единицах проводился следующим образом. Энергопотребление компрессоров рассчитывали в изотермическом приближении с коэффициентом полезного действия равном 0,75, долю энергетических потерь природного газа, выводящегося вместе с обогащенным гелием определяли как энергию, которую можно было получить в газовой турбине при сжигании этого количества природного газа с коэффициентом полезного действия 0,35. В сумме энергопотребление компрессоров и доля потерь выводящегося с обогащенным гелием потоком природного газа дает общие потери природного газа в энергетических единицах.The calculation of natural gas losses in energy units was carried out as follows. The energy consumption of compressors was calculated in the isothermal approximation with a coefficient of efficiency equal to 0.75, the share of energy losses of natural gas discharged together with enriched helium was determined as the energy that could be obtained in a gas turbine by burning this amount of natural gas with a coefficient of efficiency of 0.35 . In total, the energy consumption of compressors and the proportion of losses of the natural gas stream discharged with helium-enriched gas give the total loss of natural gas in energy units.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что Устройство извлечения гелия из природного газа, содержащая мембранную ступень удаления гелия, состоящую из одного или нескольких мембранных делителей, вход полости высокого давления соединен с подводящим трубопроводом, а выход - с выходным трубопроводом, отводящим очищенный до заданной степени извлечения гелия природный газ, полость низкого давления мембранной ступени удаления гелия соединена трубопроводом со входом полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия, выход полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия, соединен с отводящим трубопроводом, а выход полости низкого давления соединен с трубопроводом отвода продуктовой газовой смеси с повышенным содержанием гелия, отличающаяся тем, что трубопровод отвода непроникшей газовой смеси в полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия соединен с подводящим трубопроводом ступени удаления гелия. Таким образом, степень снижения концентрации гелия в непроникшем потоке ступени обогащения гелия снижается, что приводит к уменьшению доли проникшего потока с одновременным уменьшением содержания метана в нем, т.е. к уменьшению потерь метана.The specified technical result is ensured due to the fact that the device for the extraction of helium from natural gas, containing a membrane stage for removing helium, consisting of one or more membrane dividers, the inlet of the high-pressure cavity is connected to the inlet pipe, and the outlet to the outlet pipe, which leads cleaned to a predetermined the degree of helium extraction, natural gas, the low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal is connected by a pipeline to the inlet of the high-pressure cavity of the membrane stage, enriched helium, the outlet of the high-pressure cavity of the membrane stage of enrichment of helium is connected to the discharge pipe, and the outlet of the low-pressure cavity is connected to the pipe of discharge of the product gas mixture with a high content of helium, characterized in that the discharge pipe of non-penetrated gas mixture in the high-pressure cavity of the membrane stage of enrichment helium is connected to the supply pipe of the helium removal stage. Thus, the degree of decrease in the concentration of helium in the non-penetrated stream of the helium enrichment stage is reduced, which leads to a decrease in the fraction of the penetrated stream with a simultaneous decrease in the methane content in it, i.e. to reduce methane losses.

Устройство может содержать компрессор повышающий давление газовой смеси с повышенным содержанием гелия, так что трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия соединен со всасом компрессора.The device may include a compressor increasing the pressure of the gas mixture with a high content of helium, so that the pipeline for discharging the gas mixture with a high content of helium is connected to the compressor inlet.

Устройство может содержать мембранные модули, мембрана в которых выполнена в виде селективнопроницаемых полых волокон.The device may contain membrane modules, the membrane of which is made in the form of selectively permeable hollow fibers.

Устройство может иметь мембранную ступень обогащения гелия, содержащую компрессор, выход которого соединен со входом мембранного делителя.The device may have a membrane helium enrichment stage containing a compressor, the output of which is connected to the input of the membrane divider.

Устройство может иметь мембранную ступень обогащения гелия, содержащую компрессор, выход которого соединен со входом мембранного делителя, выход полости низкого давления мембранного делителя соединен со входом в регулируемый разветвитель газового потока, один выход которого соединен со всасом компрессора ступени обогащения гелия, а другой выход - с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия. Регулируемый разветвитель может, например, представлять собой кран трехходовой газовый распределительный, либо систему, состоящую из тройника, к выходам которого подсоединены регулировочные вентили.The device may have a helium enrichment membrane stage containing a compressor, the output of which is connected to the inlet of the membrane divider, the output of the low pressure cavity of the membrane divider is connected to the inlet to the adjustable gas flow splitter, one output of which is connected to the inlet of the compressor of the helium enrichment stage, and the other output with a pipeline for the removal of a gas mixture with a high helium content. An adjustable splitter can, for example, be a three-way gas distribution valve, or a system consisting of a tee, to the outlets of which control valves are connected.

Устройство может иметь мембранную ступень обогащения гелия, содержащую компрессор, выход которого соединен со входом первого мембранного делителя, выход полости высокого давления которого соединен трубопроводом со входом второго мембранного делителя, выход полости низкого давления первого делителя соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия, выход полости низкого давления второго мембранного делителя соединен трубопроводом со всасом компрессора, а выход полости высокого давления соединен с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия.The device may have a helium enrichment membrane stage containing a compressor, the outlet of which is connected to the inlet of the first membrane divider, the outlet of the high pressure cavity of which is connected by a pipe to the inlet of the second membrane divider, the outlet of the low pressure cavity of the first divider is connected to the pipeline of the gas mixture with a high content of helium, the outlet of the low-pressure cavity of the second membrane divider is connected by a pipe to the compressor inlet, and the outlet of the high-pressure cavity is connected to the piping a gadfly of removal of the non-penetrated gas mixture of the helium enrichment stage.

Устройство может иметь мембранную ступень обогащения гелия, содержащую компрессор, выход которого соединен со входом первого мембранного делителя, выход полости высокого давления которого соединен трубопроводом со входом второго мембранного делителя, выход полости низкого давления первого мембранного делителя соединен со входом в регулируемый разветвитель газового потока, один выход которого соединен со всасом компрессора ступени обогащения гелия, а другой выход - с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия, выход полости низкого давления второго мембранного делителя соединен трубопроводом со всасом компрессора, а выход полости высокого давления второго мембранного делителя соединен с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия.The device may have a helium enrichment membrane stage containing a compressor, the output of which is connected to the input of the first membrane divider, the output of the high pressure cavity of which is connected by a pipe to the input of the second membrane divider, the output of the low pressure cavity of the first membrane divider is connected to the input of an adjustable gas flow splitter, one the outlet of which is connected to the inlet of the compressor of the helium enrichment stage, and the other outlet is connected to the pipeline for removing the gas mixture with a high helium content, the outlet of the low-pressure cavity of the second membrane divider is connected by a pipeline to the compressor inlet, and the outlet of the high-pressure cavity of the second membrane divider is connected to the pipeline of removal of non-penetrated gas mixture of the helium enrichment stage.

На фигуре 1 представлена принципиальная схема установки извлечения гелия из природного газа повышенного давления.The figure 1 presents a schematic diagram of a plant for the extraction of helium from natural gas high pressure.

Устройство содержит две мембранные ступени 1 и 2, вход полости высокого давления мембранной ступени удаления гелия 1 соединен с трубопроводом подачи исходного газа высокого давления 3, выход из полости высокого давления мембранной ступени 1 соединен с выходным трубопроводом 4, отводящим очищенный природный газ, полость низкого давления мембранной ступени удаления гелия 1 соединена трубопроводом 5 со входом мембранной ступени обогащения гелия 2, выход полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия 2 соединен трубопроводом 6 с трубопроводом подачи исходного газа высокого давления 3, а выход полости низкого давления мембранной ступени обогащения гелия 2 соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.The device contains two membrane stages 1 and 2, the inlet of the high-pressure cavity of the membrane stage of helium removal 1 is connected to the high-pressure feed gas supply pipe 3, the outlet of the high-pressure cavity of the membrane stage 1 is connected to the outlet pipe 4, which discharges purified natural gas, low-pressure cavity the membrane stage of the removal of helium 1 is connected by a pipe 5 to the input of the membrane stage of the enrichment of helium 2, the output of the high-pressure cavity of the membrane stage of the enrichment of helium 2 is connected by a pipe 6 conduit supplying high pressure gas source 3 and the output of the low pressure cavity membrane helium enrichment stage 2 is connected to a conduit outlet gas mixture with a high content of helium 7.

Устройство извлечения гелия из природного газа перед трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия может содержать дожимной компрессор 8, всас которого соединен трубопроводом 9 с выходом полости низкого давления мембранной ступени обогащения гелия 2, а выход дожимного компрессора 8 соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7 (Фиг. 2).The device for extracting helium from natural gas in front of the pipeline for the extraction of a gas mixture with a high content of helium may contain a booster compressor 8, the suction of which is connected by a pipe 9 to the outlet of the low pressure cavity of the membrane stage of enrichment of helium 2, and the output of the booster compressor 8 is connected to the pipeline for the removal of the gas mixture with increased helium content 7 (Fig. 2).

Мембранная ступень обогащения гелия 2 может представлять собой различные технологические системы, состоящие из одного или нескольких мембранных делителей и компрессора (фиг. 3-5).The membrane stage of enrichment of helium 2 may be a variety of technological systems consisting of one or more membrane dividers and a compressor (Fig. 3-5).

На фиг. 3 представлена схема мембранной ступени обогащения гелия, которая состоит из входного трубопровода 5, компрессора 10, соединительного трубопровода 11, мембранного делителя 12, трубопровода отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6, трубопровода отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 14 регулируемого разветвителя газового потока 13 и соединительного трубопровода 15. Входной трубопровод 5 соединен со всасом компрессора 10, выход компрессора 10 соединен с полостью высокого давления мембранного делителя 12 соединительным трубопроводом 11, выход из полости высокого давления мембранного делителя 12 соединен с трубопровода отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6, выход из полости низкого давления мембранного делителя 12 соединен трубопроводом 14 с регулируемым разветвителем газового потока 13, один выход из которого соединен трубопроводом 15 со всасом компрессора 10, а второй выход соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.In FIG. 3 shows a diagram of the helium enrichment membrane stage, which consists of an inlet pipe 5, a compressor 10, a connecting pipe 11, a membrane divider 12, a non-permeable gas mixture removal pipe 6, a helium enrichment stage 6, a gas mixture removal pipe with a high helium content 14 of an adjustable gas stream splitter 13 and connecting pipe 15. The inlet pipe 5 is connected to the inlet of the compressor 10, the output of the compressor 10 is connected to the high pressure cavity of the membrane divider 12, connect pipeline 11, the outlet from the high-pressure cavity of the membrane divider 12 is connected to the discharge pipe of the non-penetrated gas mixture of the helium enrichment stage 6, the exit from the low-pressure cavity of the membrane divider 12 is connected by a pipe 14 to an adjustable gas stream splitter 13, one outlet of which is connected by a pipe 15 with the compressor inlet 10, and the second outlet is connected to the pipeline for discharge of the gas mixture with a high content of helium 7.

На фиг. 4 представлена схема мембранной ступени обогащения гелия, которая состоит из входного трубопровода 5, компрессора 10, первого мембранного делителя 12, второго мембранного делителя 17, соединительных трубопроводов 11, 14 и 16, трубопровода отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6 и трубопровода отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7, и трубопровода рецикла 18. Входной трубопровод 5 соединен со всасом компрессора 10, выход компрессора 10 трубопроводом 11 соединен с полостью высокого давления первого мембранного делителя 12, выход из полости высокого давления первого мембранного делителя 12 соединен трубопроводом 16 со входом полости высокого давления второго мембранного делителя 17, выход полости высокого давления второго мембранного делителя 17 соединен с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6, полость низкого давления второго мембранного делителя 17 соединена трубопроводом рецикла 18 со всасом компрессора 10, полость низкого давления первого мембранного делителя 12 соединена с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.In FIG. 4 is a diagram of a helium enrichment membrane stage, which consists of an inlet pipe 5, a compressor 10, a first membrane divider 12, a second membrane divider 17, connecting pipelines 11, 14 and 16, a non-permeable gas mixture exhaust pipe of a helium enrichment stage 6, and a gas mixture discharge pipe with a high content of helium 7, and the recycle pipe 18. The inlet pipe 5 is connected to the inlet of the compressor 10, the output of the compressor 10 by a pipe 11 is connected to the high pressure cavity of the first membrane spruce 12, the outlet from the high-pressure cavity of the first membrane divider 12 is connected by a pipe 16 to the inlet of the high-pressure cavity of the second membrane divider 17, the outlet of the high-pressure cavity of the second membrane divider 17 is connected to the discharge pipe of the non-penetrated gas mixture of the helium enrichment stage 6, the low-pressure cavity of the second membrane the divider 17 is connected by a recycle 18 pipe to the compressor suction 10, the low-pressure cavity of the first membrane divider 12 is connected to the gas mixture discharge pipe with 7 yshennym helium content.

На фиг. 5 представлена схема мембранной ступени обогащения гелия, которая состоит из входного трубопровода 5, компрессора 10, первого мембранного делителя 12, второго мембранного делителя 17, соединительных трубопроводов 11, 14 и 16, трубопровода отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6 и трубопровода отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7, трубопровода рецикла 18, регулируемого разветвителя газового потока 13 и соединительного трубопровода 15. Входной трубопровод 5 соединен со всасом компрессора 10, выход компрессора 10 трубопроводом 11 соединен с полостью высокого давления первого мембранного делителя 12, выход из полости высокого давления мембранного делителя 12 соединен трубопроводом 16 со входом полости высокого давления второго мембранного делителя 17, выход полости высокого давления второго мембранного делителя 17 соединен с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6, полость низкого давления второго мембранного делителя 17 соединена трубопроводом рецикла 18 со всасом компрессора 10, выход из полости низкого давления первого мембранного делителя 12 соединен трубопроводом 14 с регулируемым разветвителем газового потока 13, один выход из которого соединен трубопроводом 15 со всасом компрессора 10, а второй выход соединен с трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.In FIG. 5 is a diagram of a helium enrichment membrane stage, which consists of an inlet pipe 5, a compressor 10, a first membrane divider 12, a second membrane divider 17, connecting pipelines 11, 14 and 16, a non-permeable gas mixture exhaust pipe of a helium enrichment stage 6, and a gas mixture discharge pipe with a high content of helium 7, a recycle pipeline 18, an adjustable gas flow splitter 13 and a connecting pipe 15. The inlet pipe 5 is connected to the compressor inlet 10, the compressor output is 10 t the water supply pipe 11 is connected to the high-pressure cavity of the first membrane divider 12, the outlet from the high-pressure cavity of the membrane divider 12 is connected by a pipe 16 to the inlet of the high-pressure cavity of the second membrane divider 17, the outlet of the high-pressure cavity of the second membrane divider 17 is connected to the non-permeable gas mixture discharge pipe of the enrichment stage helium 6, the low-pressure cavity of the second membrane divider 17 is connected by a recycle 18 pipe to the compressor 10 inlet, the output from the low-pressure cavity is first The second membrane divider 12 is connected by a pipe 14 to an adjustable gas flow splitter 13, one outlet of which is connected by a pipe 15 to the compressor inlet 10, and the second outlet is connected to a pipeline for removing the gas mixture with a high content of helium 7.

Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления, представленная на фиг. 1 работает следующим образом.The device for extracting helium from high pressure natural gas shown in FIG. 1 works as follows.

Исходный газ высокого давления, содержащий гелий, подается через трубопровод подачи исходного газа высокого давления 3 в мембранную ступень удаления гелия 1. В мембранной ступени удаления гелия 1 происходит разделение газа на поток высокого давления непроникшего газа и поток газа, проникшего через селективнопроницаемую мембрану. Поток газа, непроникший через мембрану в мембранной ступени удаления гелия 1 и обедненный по содержанию гелия до заданной величины, направляется из установки по выходному трубопроводу 4 к потребителю, Поток проникшего через мембрану газа, обогащенный по гелию, направляется по трубопроводу 5 на вход мембранной ступени обогащения гелия 2. В мембранной ступени обогащения гелия 2 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненный по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенный по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия 2, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления мембранной ступени обогащения гелия 2. Из выхода полости высокого давления мембранной ступени обогащения гелия 2 поток подается в трубопровод подачи исходного газа высокого давления 3 через трубопровод 6. Из выхода низкого давления мембранной ступени обогащения гелия 2 поток подается в трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.The high-pressure feed gas containing helium is fed through the high-pressure feed gas supply pipe 3 to the membrane stage of helium removal 1. In the membrane stage of helium removal 1, gas is separated into a high-pressure stream of non-permeated gas and a gas stream penetrated through a selectively permeable membrane. The gas stream that has not penetrated through the membrane in the membrane stage of helium removal 1 and depleted in helium content to a predetermined value is directed from the installation through the outlet pipe 4 to the consumer, The stream of gas penetrated through the membrane, enriched in helium, is directed through pipe 5 to the entrance of the membrane enrichment stage helium 2. In the membrane stage of helium enrichment 2, gas is divided into a high-pressure gas stream depleted in helium content and a low-pressure gas stream enriched in helium content. A stream depleted in helium content is discharged from the high-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment 2, a stream enriched in helium content is discharged from the low-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment 2. From the outlet of the high-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment 2, the stream is fed into the pipeline the supply of high pressure source gas 3 through the pipeline 6. From the low pressure outlet of the membrane stage of the helium enrichment 2, the stream is fed into the pipeline for the removal of the gas mixture with a high content of tions 7.

Устройство извлечения гелия из природного газа повышенного давления, представленная на фиг. 2 работает следующим образом.The device for extracting helium from high pressure natural gas shown in FIG. 2 works as follows.

Устройство работает аналогично, представленной на фиг. 1, при этом из выхода низкого давления мембранной ступени обогащения гелия 2 поток подается через трубопровод 9 на всас дожимного компрессора 8, повышающего давление газовой смеси, которая выводится трубопроводом отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.The device operates similarly to that shown in FIG. 1, while from the low pressure exit of the membrane stage of helium enrichment 2, the stream is fed through line 9 to the inlet of the booster compressor 8, which increases the pressure of the gas mixture, which is discharged by the pipeline for the removal of the gas mixture with a high helium content 7.

Мембранная ступень обогащения гелия, представленная на фиг. 3 работает следующим образом.The helium enrichment membrane stage shown in FIG. 3 works as follows.

Поток газа, обогащенный по гелию, подается из ступени удаления гелия через входной трубопровод 5 на всас компрессора 10, в котором поток газа компримируется. Через соединительный трубопровод 11 компримированный поток газа подается на вход мембранного делителя 12. В мембранном делителе 12 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненного по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенного по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из выхода полости высокого давления мембранного делителя 12, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления мембранного делителя 12. Из выхода полости высокого давления мембранного делителя 12 поток подается в выходной трубопровод отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6. Из выхода низкого давления мембранного делителя 12 поток через трубопровод 14 подается на регулируемый разветвитель газового потока 13, в котором поток газа разделяется на два потока, один поток через трубопровод 15 подается на всас компрессора 10, а второй поток подается в трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.The gas stream enriched in helium is supplied from the helium removal stage through the inlet pipe 5 to the compressor inlet 10, in which the gas stream is compressed. Through the connecting pipe 11, a compressed gas stream is supplied to the inlet of the membrane divider 12. In the membrane divider 12, the gas is divided into a high pressure gas stream depleted in helium content and a low pressure gas stream enriched in helium content. A stream depleted in helium content is discharged from the outlet of the high pressure cavity of the membrane divider 12, a stream enriched in helium content is discharged from the low pressure cavity of the membrane divider 12. From the outlet of the high pressure cavity of the membrane divider 12, the stream is fed to the outlet pipe of the non-penetrated gas mixture helium enrichment stages 6. From the low-pressure outlet of the membrane divider 12, the flow through the pipe 14 is fed to an adjustable gas flow splitter 13, in which the gas flow is divided into two streams, one stream is fed via conduit 15 to the compressor suction 10, and the second stream is fed into the conduit outlet gas mixture with a high content of helium 7.

Мембранная ступень обогащения гелия, представленная на фиг. 4 работает следующим образом.The helium enrichment membrane stage shown in FIG. 4 works as follows.

Поток газа, обогащенный по гелию, подается из ступени удаления гелия через входной трубопровод 5 на всас компрессора 10, в котором поток газа компримируется. Через соединительный трубопровод 11 компримированный поток газа подается на вход первого мембранного делителя 12. В первом мембранном делителе 12 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненный по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенный по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из выхода полости высокого давления первого мембранного делителя 12, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления первого мембранного делителя 12. Из выхода полости высокого давления мембранного делителя 12 поток подается через соединительный трубопровод 16 на вход второго мембранного делителя 17. Из выхода полости низкого давления первого мембранного делителя 12 поток подается в трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7. Во втором мембранном делителе 17 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненный по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенный по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из выхода полости высокого давления второго мембранного делителя 17, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления второго мембранного делителя 17. Из выхода полости высокого давления второго мембранного делителя 17 поток подается в выходной трубопровод отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6. Из выхода полости низкого давления второго мембранного делителя 17 поток подается через трубопровод рецикла 18 на всас компрессора 10.The gas stream enriched in helium is supplied from the helium removal stage through the inlet pipe 5 to the compressor inlet 10, in which the gas stream is compressed. Through the connecting pipe 11, a compressed gas stream is supplied to the inlet of the first membrane divider 12. In the first membrane divider 12, the gas is divided into a high pressure gas stream depleted in helium content and a low gas pressure stream enriched in helium content. A stream depleted in helium content is discharged from the outlet of the high pressure cavity of the first membrane divider 12, a stream enriched in helium content is discharged from the low pressure cavity of the first membrane divider 12. From the outlet of the high pressure cavity of the membrane divider 12, the stream is fed through the connecting pipe 16 to the inlet of the second membrane divider 17. From the output of the low-pressure cavity of the first membrane divider 12, the stream is supplied to the pipeline for discharge of the gas mixture with a high content of helium 7. In the second membrane annom divider 17, a separation gas to a high pressure gas stream depleted in content of helium, and the flow of low pressure gas enriched in helium content. A helium depleted stream is discharged from the outlet of the high pressure cavity of the second membrane divider 17, a stream enriched by helium content is discharged from the low pressure cavity of the second membrane divider 17. From the outlet of the high pressure cavity of the second membrane divider 17, the stream is supplied to the outlet pipe non-permeable gas mixture of the helium enrichment stage 6. From the outlet of the low pressure cavity of the second membrane divider 17, the stream is fed through the recycle 18 pipe to the compressor inlet 10.

Мембранная ступень обогащения гелия, представленная на фиг. 5 работает следующим образом.The helium enrichment membrane stage shown in FIG. 5 works as follows.

Поток газа, обогащенный по гелию, подается из ступени удаления гелия через входной трубопровод 5 на всас компрессора 10, в котором поток газа компримируется. Через соединительный трубопровод 11 компримированный поток газа подается на вход первого мембранного делителя 12. В первом мембранном делителе 12 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненного по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенного по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из выхода полости высокого давления первого мембранного делителя 12, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления первого мембранного делителя 12. Из выхода полости высокого давления мембранного делителя 12 поток подается через соединительный трубопровод 16 на вход второго мембранного делителя. Из выхода низкого давления первого мембранного делителя 12 через трубопровод 14 поток подается на регулируемый разветвитель газового потока 13. Во втором мембранном делителе 17 происходит разделение газа на поток высокого давления газа, обедненный по содержанию гелия, и поток низкого давления газа, обогащенный по содержанию гелия. Поток, обедненный по содержанию гелия, выводится из выхода полости высокого давления второго мембранного делителя 17, поток, обогащенный по содержанию гелия, выводится из полости низкого давления второго мембранного делителя 17. Из выхода полости высокого давления второго мембранного делителя 17 поток подается в выходной трубопровод отвода непроникшей газовой смеси ступени обогащения гелия 6. В регулируемом разветвителе газового потока 13 поток газа разделяется на два потока, один поток через трубопровод 15 подается на всас компрессора 10, а второй поток подается в трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия 7.The gas stream enriched in helium is supplied from the helium removal stage through the inlet pipe 5 to the compressor inlet 10, in which the gas stream is compressed. Through the connecting pipe 11, a compressed gas stream is supplied to the inlet of the first membrane divider 12. In the first membrane divider 12, the gas is divided into a high pressure gas stream depleted in helium content and a low pressure gas stream enriched in helium content. A stream depleted in helium content is discharged from the outlet of the high pressure cavity of the first membrane divider 12, a stream enriched in helium content is discharged from the low pressure cavity of the first membrane divider 12. From the outlet of the high pressure cavity of the membrane divider 12, the stream is fed through the connecting pipe 16 to input of the second membrane divider. From the low pressure outlet of the first membrane divider 12, through a conduit 14, a stream is supplied to an adjustable gas stream splitter 13. In the second membrane divider 17, gas is divided into a high pressure gas stream depleted in helium content and a low gas pressure stream enriched in helium content. A helium depleted stream is discharged from the outlet of the high pressure cavity of the second membrane divider 17, a stream enriched by helium content is discharged from the low pressure cavity of the second membrane divider 17. From the outlet of the high pressure cavity of the second membrane divider 17, the stream is supplied to the outlet pipe non-permeable gas mixture of the helium enrichment stage 6. In an adjustable gas stream splitter 13, the gas stream is divided into two streams, one stream through a pipe 15 is fed to the compressor inlet 10, and the second stream is fed into the pipeline for the removal of the gas mixture with a high content of helium 7.

ПРИМЕРЫ РЕАЛИЗАЦИИ ПОЛЕЗНОЙ МОДЕЛИEXAMPLES OF IMPLEMENTATION OF A USEFUL MODEL

Пример №1Example No. 1

Поток природного газа с содержанием гелия 0,5% (об.) при давлении 80 атм. подают в мембранную ступень удаления гелия, на выходе полости высокого давления которой достигается заданная концентрация гелия 0,05% (об.). Величина потока очищенного природного газа составляет 1000 тыс. нм³/час. Поток, выходящий из полости низкого давления мембранной ступени удаления гелия, составляет 80,5 тыс. нм3/час при давлении 1 атм. Этот поток подают на мембранную ступень обогащения гелия по п. 4. На компрессоре ступени обогащения гелия поток сжимают до 80 атм. Весь поток с выхода полости низкого давления полости мембранной ступени обогащения гелия подают на всас компрессора по п. 2, где его сжимают до давления 150 атм. Мембрана в обеих ступенях имеет селективность по паре гелий/метан равную 50 (Производство фирмы UBE). При более низких энергозатратах в установке на выходе полости низкого давления мембранной ступени обогащения гелия достигается концентрация гелия 45,9% (об.), против 31,1% (об.) в прототипе, а потери природного газа, выходящего в обогащенном гелием потоке ниже в 1,87 раза ниже, чем в прототипе. Общие потери природного газа в энергетических единицах меньше, чем в прототипе в 1,47 раза.The flow of natural gas with a helium content of 0.5% (vol.) At a pressure of 80 atm. fed to the membrane stage of helium removal, at the outlet of the high-pressure cavity which reaches a predetermined helium concentration of 0.05% (vol.). The value of the stream of purified natural gas is 1000 thousand nm ³ / hour. The flow exiting from the low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal is 80.5 thousand nm3 / h at a pressure of 1 atm. This stream is fed to the membrane stage of helium enrichment according to claim 4. At the compressor of the stage of helium enrichment, the stream is compressed to 80 atm. The entire stream from the outlet of the low-pressure cavity of the cavity of the membrane stage of helium enrichment is fed to the compressor inlet according to claim 2, where it is compressed to a pressure of 150 atm. The membrane in both steps has a helium / methane selectivity of 50 (Manufactured by UBE). With lower energy consumption in the installation at the outlet of the low-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment, a helium concentration of 45.9% (vol.) Is achieved, versus 31.1% (vol.) In the prototype, and the loss of natural gas leaving the helium-enriched stream is lower 1.87 times lower than in the prototype. The total loss of natural gas in energy units is less than in the prototype by 1.47 times.

Пример №2Example No. 2

Полезную модель реализуют аналогично примеру №1, но поток смеси величиной 84,2 тыс. нм3/час подают на вход мембранной ступени обогащения гелия по п. 4. Этот поток складывается из потока, выходящего из полости низкого давления мембранной ступени удаления гелия величиной 80,5 тыс. нм3/час и потока с выхода полости низкого давления ступени обогащения гелия величиной 3,7 тыс. нм3/час ас. Из полости низкого давления мембранного делителя ступени обогащения гелия выводится поток 12,2 тыс. нм3/час с концентрацией гелия 52,24% (об.), часть которого величиной 3,7 тыс. нм3/час подается на всас компрессора мембранной ступени обогащения гелия, а другая часть величиной 8,6 тыс. нм3/час подается в трубопровод отвода газа с повышенным содержанием гелия. На выходе полости низкого давления мембранной ступени обогащения гелия достигается концентрация гелия 52,24% (об.), против 31,1% (об.) в прототипе. Общие потери природного газа в энергетических единицах меньше, чем в прототипе в 1,64 раза.The utility model is implemented analogously to example No. 1, but a stream of a mixture of 84.2 thousand nm3 / hour is fed to the input of the membrane stage of helium enrichment according to claim 4. This stream is composed of a stream exiting from the low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal of 80, 5 thousand nm3 / hour and flow from the outlet of the low-pressure cavity of the helium enrichment stage of 3.7 thousand nm3 / hour ace. A stream of 12.2 thousand nm3 / h with a helium concentration of 52.24% (vol.) Is discharged from the low-pressure cavity of the membrane divider of the helium enrichment stage, a portion of which is 3.7 thousand nm3 / h, which is fed to the compressor inlet of the helium enrichment membrane stage , and the other part with a value of 8.6 thousand nm3 / h is fed into the gas exhaust pipeline with a high helium content. At the exit of the low-pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment, a helium concentration of 52.24% (vol.) Is achieved, against 31.1% (vol.) In the prototype. The total loss of natural gas in energy units is less than in the prototype by 1.64 times.

Пример №3Example No. 3

Полезную модель реализуют аналогично примеру №1, но поток смеси величиной 85,8 тыс. нм3/час подают на всас компрессора мембранной ступени обогащения гелия по п. 5. Этот поток складывается из потока, выходящего из полости низкого давления мембранной ступени удаления гелия величиной 80,5 тыс. нм3/час и потока рецикла с выхода полости низкого давления второго мембранного делителя величиной 5,3 тыс. нм3/час.Из полости низкого давления первого мембранного делителя выводится поток 6,7 тыс. нм3/час с концентрацией гелия 66,35% (об.). Потери природного газа меньше чем у прототипа в 4,41 раза. Затраты электроэнергии меньше на 2%, чем у установки по п. 4 с отводом на всас компрессора мембранной ступени обогащения гелия 30% потока на выходе полости низкого давления первого делителя, имеющей те же концентрации гелия на выходах. Таким образом, при средних по величине концентрациях гелия в потоке с повышенным содержанием гелия оптимальным является Устройство по п. 5. Общие потери природного газа в энергетических единицах меньше, чем в прототипе в 2,07раза.The utility model is implemented analogously to example No. 1, but a mixture flow of 85.8 thousand nm3 / hour is fed to the compressor inlet of the membrane stage of helium enrichment according to claim 5. This stream is composed of a stream exiting from the low pressure cavity of the membrane stage of helium removal of 80 , 5 thousand nm3 / h and a recycle stream from the output of the low pressure cavity of the second membrane divider of 5.3 thousand nm3 / h. A stream of 6.7 thousand nm3 / h with a helium concentration of 66 is discharged from the low pressure cavity of the first membrane divider 35% (vol). Loss of natural gas is 4.41 times less than that of the prototype. Electricity costs are 2% less than that of the installation according to claim 4 with a 30% flow discharge at the compressor inlet of the membrane stage of helium enrichment at the outlet of the low pressure cavity of the first divider having the same helium concentrations at the outlets. Thus, at medium-high helium concentrations in a stream with a high helium content, the Device according to claim 5 is optimal. The total loss of natural gas in energy units is less than in the prototype 2.07 times.

Пример №4Example No. 4

Полезную модель реализуют аналогично примеру №2, но поток смеси величиной 96,4 тыс. нм3/час подают на всас компрессора мембранной ступени обогащения гелия по п. 6. Этот поток складывается из потока выходящего из полости низкого давления мембранной ступени удаления гелия величиной 80,5 тыс. нм3/час, потока с выхода полости низкого давления второго мембранного делителя величиной 13,7 тыс. нм3/час и потока с выхода полости низкого давления первого мембранного делителя величиной 2,2 тыс. нм3/час. Из полости низкого давления первого мембранного делителя выводится поток 7,4 тыс.The utility model is implemented analogously to example No. 2, but a mixture flow of 96.4 thousand nm3 / hour is fed to the compressor inlet of the membrane stage of helium enrichment according to claim 6. This stream is composed of a stream of helium removal membrane stage 80 leaving the low pressure cavity, 5 thousand nm3 / h, flow from the outlet of the low pressure cavity of the second membrane divider of 13.7 thousand nm3 / h and flow from the output of the low pressure cavity of the first membrane divider of 2.2 thousand nm3 / hour. A flow of 7.4 thousand is discharged from the low-pressure cavity of the first membrane divider

нм3/час с концентрацией гелия 85,47% (об.), часть которого величиной 2,2 тыс. нм3/час, представляющей собой частичный рецикл подается на всас компрессора мембранной ступени обогащения гелия, а другая часть величиной 5,2 тыс. нм3/час подается в трубопровод отвода газа с повышенным содержанием гелия. Потери природного газа меньше чем у прототипа в 13,22 раза. Затраты электроэнергии меньше на 5,4%, чем у установки по п. 5 с теми же концентрациями гелия на выходах установки. Таким образом, при высоких концентрациях гелия в потоке с повышенным содержанием гелия оптимальным является Устройство по п. 6. Общие потери природного газа в энергетических единицах меньше, чем в прототипе в 2,33 раза.nm3 / h with a helium concentration of 85.47% (vol.), part of which is 2.2 thousand nm3 / h, which is a partial recycling fed to the compressor inlet of the membrane stage of helium enrichment, and the other part is 5.2 thousand nm3 / hour is fed into the gas discharge pipe with a high content of helium. Loss of natural gas is less than that of the prototype 13.22 times. Electricity costs are 5.4% less than that of a plant according to claim 5 with the same helium concentrations at the plant outputs. Thus, at high helium concentrations in a stream with a high helium content, the Device according to claim 6 is optimal. The total loss of natural gas in energy units is 2.33 times less than in the prototype.

Claims

1. A device for extracting helium from natural gas of high pressure, containing a membrane stage for removing helium, consisting of one or several parallel-connected membrane modules, each of which has high and low pressure cavities separated by a selectively permeable membrane, the inlet of the high pressure cavity is connected to a pipeline natural gas of high pressure, and the outlet - with an outlet pipe that discharges natural gas purified to a predetermined degree of helium recovery, low-pressure cavity I of the membrane stage of helium removal is connected by a pipeline to the suction of the compressor of the helium enrichment stage, the outlet of the high pressure cavity of the membrane stage of helium enrichment is connected to the exhaust pipe of the non-permeable gas mixture, and the output of the low pressure cavity is connected to the pipeline of the discharge of the gas mixture with a high helium content, characterized in that the discharge pipe of the non-penetrated gas mixture of the helium enrichment membrane stage is connected to the supply line of the helium removal stage.

2. The device according to p. 1, characterized in that the pipeline for removing the gas mixture with a high helium content is connected to the compressor inlet, increasing the pressure of the gas mixture with a high helium content.

3. The device according to claim 1, characterized in that in each membrane module the membrane is made in the form of selectively permeable hollow fibers.

4. A device for extracting helium from high-pressure natural gas, comprising a helium enrichment membrane stage, consisting of a compressor, the inlet of which is connected to a low-pressure cavity of the helium removal membrane stage, the compressor output is connected to the input of a membrane divider, consisting of one or several parallel connected membrane modules and the output of the low-pressure cavity of the membrane divider is connected to the entrance to the adjustable gas flow splitter, one output of which is connected to the compressor inlet helium enrichment stages, and another exit - with a pipeline for the removal of a gas mixture with a high helium content.

5. A device for extracting helium from natural gas of high pressure, in which the membrane stage of enrichment of helium contains two series-connected membrane dividers, the output of the high pressure cavity of the first membrane divider is connected by a pipe to the inlet of the high pressure cavity of the second membrane divider, the output of the low pressure cavity of the first divider is connected to the pipeline for the removal of the gas mixture with a high helium content, the output of the low-pressure cavity of the second membrane divider is connected by a pipeline the house with a low-pressure cavity of the membrane stage of helium removal and with the suction of the compressor of the helium enrichment stage, and the outlet of the high-pressure cavity is connected to a non-permeable gas mixture discharge pipe of the helium enrichment stage.

6. The device according to p. 5, characterized in that the output of the low-pressure cavity of the first membrane divider of the membrane stage of helium enrichment is connected to the inlet to an adjustable gas flow splitter, one outlet of which is connected to the inlet of the compressor of the helium enrichment stage, and the other outlet to the exhaust pipe gas mixture with a high content of helium.