RU158114U1 - Устройство концентрирования гелия из природного газа - Google Patents

Abstract

1. Устройство концентрирования гелия из природного газа, содержащее мембранные модули с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, основные компрессорные агрегаты, отличающееся тем, что устройство содержит первую ступень разделения, состоящую из параллельно соединенных технологических линий, и вторую ступень разделения, технологические линии первой ступени разделения и вторая ступень разделения содержат параллельно соединенные основные и резервные мембранные установки, состоящие из параллельно соединенных мембранных модулей с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, полости высокого давления первой ступени сообщены с подводящим природный газ и с отводящим очищенный природный газ трубопроводами, полости низкого давления первой ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа, который сообщен с первой компрессорной станцией, полости низкого давления второй ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа с входом второй компрессорной станции, полости высокого давления второй ступени соединены с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси, трубопровод отвода непроникшей газовой смеси в полости высокого давления второй ступени соединен с подводящим трубопроводом первой ступени, к выходу второй компрессорной станции подключен трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия.2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая компрессорная станция состоит из параллельно соединенных компрессорных агрегатов.

Description

Полезная модель относится к области разделения газовых смесей и концентрирования отдельных компонентов газовых смесей с помощью полупроницаемых мембранных модулей и может быть использована в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности.

Известно устройство концентрирования гелия из природного газа (см. RU 2322284 С1, опубл. 20.04.2008), содержащее мембранный модуль с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, при этом полость высокого давления с одной стороны соединена с подводящим трубопроводом, а с противоположной стороны с трубопроводом, отводящим поток не проникшего газа, полость низкого давления соединена с трубопроводом отвода проникшего газа, в котором установлен компрессор.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечить непрерывную работу при переходе на промышленный масштаб. Переход на промышленный масштаб приведет к снижению надежности устройства.

Известно устройство концентрирования гелия из природного газа, принято за прототип, (RU 114423 U1, опубл. 27.03.2012), содержащее мембранные модули с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, а также основные компрессорные агрегаты.

Недостатком известного устройства является невозможность обеспечить непрерывную работу при переходе на промышленный масштаб. Переход на промышленный масштаб приведет к снижению надежности устройства.

Целью полезной модели является разработка устройства, которое обеспечит непрерывную работу и позволит использовать в промышленном масштабе.

Техническим результатом заявленной полезной модели является повышение надежности работы устройства.

Указанный технический результат обеспечивается за счет того, что устройство концентрирования гелия из природного газа, содержащее мембранные модули с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, основные компрессорные агрегаты, устройство содержит первую ступень разделения, состоящую из параллельно соединенных технологических линий, и вторую ступень разделения, технологические линии первой ступени разделения и вторая ступень разделения содержат параллельно соединенные основные и резервные мембранные установки, состоящие из параллельно соединенных мембранных модулей, с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, полости высокого давления первой ступени сообщены с подводящим природный газ и с отводящим очищенный природный газ трубопроводами, полости низкого давления первой ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа, который сообщен с первой компрессорной станцией, полости низкого давления второй ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа с входом второй компрессорной станции, полости высокого давления второй ступени соединены с трубопроводом отвода не проникшей газовой смеси, трубопровод отвода не проникшей газовой смеси в полости высокого давления второй ступени соединен с подводящим трубопроводом первой ступени, к выходу второй компрессорной станции подключен трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия. Каждая компрессорная станция состоит из параллельно соединенных компрессорных агрегатов.

Полезная модель поясняется чертежом, где на фигуре 1 представлена схема устройства концентрирования гелия из природного газа.

На фигуре 1 представлено устройство, содержащее первую и вторую ступени разделения, подводящий трубопровод (4), выходной трубопровод (5), трубопровод отвода (6) проникшего газа, первую и вторую компрессорные станции (7, 10), трубопровод отвода (8) не проникшей газовой смеси, трубопровод отвода (9) проникшего газа, трубопровод отвода (11) газовой смеси с повышенным содержанием гелия, подводящий трубопровод (12). Первая ступень содержит технологические линии (1). Первая и вторая ступень разделения содержат, по меньшей мере, одну основную (2) и, по меньшей мере, одну резервную мембранную установки (3).

Устройство концентрирования гелия из природного газа содержит первую ступень разделения, состоящую из параллельно соединенных технологических линий (1), и вторую ступень разделения, ступени разделения содержат параллельно соединенные, по меньшей мере, одну основную (2), предпочтительно несколько основных и, по меньшей мере, одну резервную мембранные установки (3), состоящие из параллельно соединенных мембранных модулей, с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной. Полости высокого давления мембранных модулей установок первой ступени с одной стороны сообщены с подводящим трубопроводом (4), а с другой стороны с выходным трубопроводом (5), отводящим очищенный природный газ. Полости низкого давления мембранных модулей установок первой ступени соединены трубопроводом отвода (6) проникшего газа, сообщенным с первой компрессорной станцией (7), подводящим трубопроводом (12) с полостями высокого давления мембранных модулей второй ступени, подключенной с другой стороны к трубопроводу отвода (8) не проникшей газовой смеси. Полость низкого давления мембранных модулей установок второй ступени соединена трубопроводом отвода (9) проникшего газа с входом второго компрессора (10), и трубопровод отвода (11) газовой смеси с повышенным содержанием гелия. Трубопровод отвода (8) не проникшей газовой смеси в полости высокого давления мембранных модулей установок второй ступени подключен к подводящему трубопроводу (4), сообщенным с полостями высокого давления мембранных модулей установок первой ступени. К выходу второго компрессора подключен трубопровод отвода (11) газовой смеси с повышенным содержанием гелия. Каждая компрессорная станция (7, 10) состоит из параллельно соединенных, по меньшей мере, одного основного и, по меньшей мере, одного резервного компрессорных агрегатов.

Каждая ступень содержит, по меньшей мере, одну резервную мембранную установку для обеспечения бесперебойной работы всего устройства в целом. Через резервную установку не идет поток разделяемого газа во время основной работы устройства очистки природного газа.

На каждой ступени мембранного разделения мембранные установки содержат мембранные модули, сгруппированные по схожим значениям гидравлического сопротивления и диффузионных характеристик.

Устройство концентрирования гелия из природного газа работает следующим образом:

Сырьевой природный газ высокого давления, содержащий гелий, подается в мембранные модули технологических линий (1) основных установок (2) первой ступени по подводящему трубопроводу (4). В каждом мембранном модуле основных установок (2) происходит разделение природного газа на поток высокого давления не проникшего газа и поток газа, проникшего через мембрану. Поток не проникшего газа из области высокого давления мембранных модулей основных установок (2) первой ступени с минимальным содержанием гелия направляется по выходному трубопроводу (5), при этом данный очищенный природный газ имеет остаточное содержание гелия, соответствующее принятым нормам (не более 0,05% мол.). Поток проникшего газа направляется по отводящему трубопроводу (6) в полость высокого давления мембранных модулей основных установок (2) второй ступени, при этом поток проникшего газа компримируется на первой компрессорной станции (7), которая обеспечивает давление, необходимое для возврата не проникшего газа после второй ступени, на вход первой ступени. Из мембранных модулей основных установок (2) второй ступени поток не проникшего газа по отводящему трубопроводу (8), сообщенным с подводящим трубопроводом (4), поступает обратно на вход первой ступени разделения. Проникший газ в мембранных модулях основных установок (2) второй ступени с повышенным содержанием гелия направляется по трубопроводу (9) на вход второй компрессорной станции (10). С выхода второй компрессорной станции (10) газовая смесь с концентратом гелия по трубопроводу отвода (11) направляется на дальнейшую переработку.

Во время основной работы через резервные установки (3) устройства не идет поток газа. В случае выхода из строя одной или нескольких основных установок (2) часть потока перенаправляется на резервную мембранную установку (2) разделения.

Во время основной работы через резервные компрессорные агрегаты компрессорных станций (7, 10) не идет поток газа. Резервные компрессорные агрегаты подключаются, если один или несколько основных компрессорных агрегатов компрессорных станций (7, 10) вышли из строя.

Claims (2)

1. Устройство концентрирования гелия из природного газа, содержащее мембранные модули с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, основные компрессорные агрегаты, отличающееся тем, что устройство содержит первую ступень разделения, состоящую из параллельно соединенных технологических линий, и вторую ступень разделения, технологические линии первой ступени разделения и вторая ступень разделения содержат параллельно соединенные основные и резервные мембранные установки, состоящие из параллельно соединенных мембранных модулей с полостями высокого и низкого давления, разделенными полупроницаемой мембраной, полости высокого давления первой ступени сообщены с подводящим природный газ и с отводящим очищенный природный газ трубопроводами, полости низкого давления первой ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа, который сообщен с первой компрессорной станцией, полости низкого давления второй ступени соединены трубопроводом отвода проникшего газа с входом второй компрессорной станции, полости высокого давления второй ступени соединены с трубопроводом отвода непроникшей газовой смеси, трубопровод отвода непроникшей газовой смеси в полости высокого давления второй ступени соединен с подводящим трубопроводом первой ступени, к выходу второй компрессорной станции подключен трубопровод отвода газовой смеси с повышенным содержанием гелия.

2. Устройство по п. 1, отличающееся тем, что каждая компрессорная станция состоит из параллельно соединенных компрессорных агрегатов.