RU2486131C2 - Способ получения гелия - Google Patents

Способ получения гелия Download PDF

Info

Publication number
RU2486131C2
RU2486131C2 RU2009104099/05A RU2009104099A RU2486131C2 RU 2486131 C2 RU2486131 C2 RU 2486131C2 RU 2009104099/05 A RU2009104099/05 A RU 2009104099/05A RU 2009104099 A RU2009104099 A RU 2009104099A RU 2486131 C2 RU2486131 C2 RU 2486131C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
helium
fraction
nitrogen
rich
gas
Prior art date
Application number
RU2009104099/05A
Other languages
English (en)
Other versions
RU2009104099A (ru
Inventor
Ханс ШМИДТ
Original Assignee
Линде Акциенгезелльшафт
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Линде Акциенгезелльшафт filed Critical Линде Акциенгезелльшафт
Publication of RU2009104099A publication Critical patent/RU2009104099A/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2486131C2 publication Critical patent/RU2486131C2/ru

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/0605—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the feed stream
    • F25J3/061—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/066—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0685—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/069—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/42—Nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/08—Internal refrigeration by flash gas recovery loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/90—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration
    • F25J2270/904—External refrigeration, e.g. conventional closed-loop mechanical refrigeration unit using Freon or NH3, unspecified external refrigeration by liquid or gaseous cryogen in an open loop
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P20/00—Technologies relating to chemical industry
    • Y02P20/10—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

Изобретение может быть использовано в химической промышленности. Для выделения гелия из гелийсодержащей, из гелий-, азот- и метансодержащей, фракции гелийсодержащую фракцию по меньшей мере частично конденсируют и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию. Затем обогащенную гелием газовую фракцию конденсируют до тех пор, пока концентрация гелия в результирующей газовой фракции не составит по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, а в частности, по меньшей мере 98%. Далее обедненную гелием жидкую фракцию расширяют, испаряют до тех пор, пока по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 85%, содержащегося в ней гелия не окажется в газообразном состоянии, и разделяют на богатую гелием газовую фракцию и бедную гелием жидкую фракцию. После чего богатую гелием газовую фракцию подогревают и добавляют в гелийсодержащую фракцию. Изобретение позволяет увеличить выход гелия до 99,8% при экономии энергии сжатия, снизить затраты на выделение азота перед заключительным сжижением гелия. 7 з.п. ф-лы, 3 ил.

Description

Изобретение относится к способу выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции.
Природный газ обычно содержит незначительные фракции гелия; концентрация этих фракций обычно находится в диапазоне между 0,1 и 0,5%. Во время сжижения природного газа гелий накапливается в виде так называемого остаточного газа. Следовательно, этот остаточный газ является наиболее частым источником для получения гелия. Дополнительным источником гелийсодержащей фракции является промежуточное расширение сжиженного природного газа (СПГ).
Известный способ выделения гелия из богатой гелием фракции можно пояснить подробнее, обратившись к примеру, показанному на фиг.1.
Гелийсодержащую фракцию, которая имеет концентрацию фракции гелия в диапазоне между 1 и 10%, подают по линии 1 в компрессор С1. Эта гелийсодержащая фракция представляет собой, например, остаточный газ из резервуара СПГ. Гелийсодержащую фракцию сжимают до давления в диапазоне между 0,2 и 1 МПа (2 и 10 бар), охлаждают в теплообменнике Е1 и конденсируют до тех пор, пока гелий во фракции остаточного газа не сконцентрируется, достигнув концентрации более 10%.
Гелийсодержащую фракцию конденсируют в теплообменнике Е1 в противотоке потоку хладагента, подаваемом по линии 3' через теплообменник Е1, причем этот поток хладагента предпочтительно представляет собой поток азота. Снизу сепаратора D1 по линии 3 отводят обогащенную азотом фракцию, расширяют ее в клапане а до давления, преобладающего в линии 3', и подают в вышеописанный поток хладагента.
Гелийсодержащую фракцию, отводимую сверху сепаратора D1 по линии 4, подогревают до температуры окружающей среды в теплообменнике Е1, после чего сжимают в компрессоре С2 до давления, находящегося в диапазоне между 1,5 и 4 МПа (15 и 40 бар).
По линии 5 сжатую фракцию подают в возможно необходимый блок А предварительной очистки, который служит для удаления водорода, монооксида углерода и/или диоксида углерода и/или сушки, после чего охлаждают в следующем теплообменнике Е2, а также конденсируют в процессе этого до тех пор, пока концентрация гелия в газовой фазе не окажется превышающей 70%. Обогащенную гелием фракцию, которую отводят из сепаратора D2a по линии 6, конденсируют в теплообменнике Е3 до тех пор, пока концентрация гелия в газовой фазе не превысит 98%. Концентрация гелия газовой фракции, которую отводят по линии 7 сверху сепаратора D3, гарантирует полное сжижение этой фракции в установке для сжижения гелия, которая не показана на чертеже, а если это окажется уместным, то необходимо также отделить остающиеся в незначительных количествах компоненты, например такие, как кислород, водород, монооксид углерода, диоксид углерода, аргон, неон, азот и т.д.
Внизу сепаратора D3 по линии 8 отводят обедненную гелием жидкую фракцию, расширяют ее в клапане е, чтобы достичь охлаждения, подогревают в теплообменниках Е3 и Е2 в противотоке технологическим потокам, которые должны быть охлаждены и отведены из установки по линии 8'. Расширение в вышеописанном клапане е предпочтительно осуществляют до давления в диапазоне между 0,01 и 0,03 МПа (100 и 300 мбар), причем это давление поддерживают с помощью вакуумного насоса Р, расположенного на подогретом конце.
Если количество жидкой фракции, которую отводят по линии 8, окажется недостаточным для удовлетворения потребности в охлаждении в теплообменниках Е2 и Е3, то, если это уместно, можно добавить хладагент в форме внешнего азота по линии 16 или 16'.
Обедненная гелием жидкая фракция, которую отводят снизу сепаратора D2a по линии 9, все еще содержит значительные фракции гелия. Посредством, по меньшей мере, двух сепараторов D2b и D2c, подсоединенных после сепаратора D2a в технологической цепочке, этот гелий выделяют из жидкой фракции, которую отводят по линии 9. Сепараторы D2b, D2c, … работают в этом случае при разных давлениях, чтобы ограничить разность температур в теплообменнике Е2.
Жидкая фракция снизу сепаратора D2a перед подачей в сепаратор D2b расширяется (в клапане b). То же самое можно сказать о жидкой фракции, которую отводят снизу сепаратора D2b по линии 11 и которая аналогичным образом расширяется (в клапане с) перед подачей в сепаратор D2c. Газовые фракции, получаемые в сепараторах D2b и D2c, рециркулируют по трубным секциям 10 и 10', а также после подогрева в теплообменнике Е2, в гелийсодержащую фракцию 4 в технологической цепочке перед вторым компрессором С2. В результате появляется возможность получения аналогичным образом гелия, содержащегося в этих газовых фракциях.
В зависимости от давления газовой фракции в линии 10' эту газовую фракцию добавляют к гелийсодержащей фракции по линии 15 в технологической цепочке перед первым компрессором С1 или по линии 10' в технологической цепочке перед вторым компрессором С2.
Жидкие фракции, которые отводят из вышеупомянутых сепараторов D2b и D2c, используются для удовлетворения потребности в охлаждении в теплообменнике Е2. Для этого их испаряют при температуре окружающей среды, а затем выпускают. Если имеется дополнительная потребность в охлаждении, по линии 14 добавляют подходящий хладагент, предпочтительно азот.
Вышеописанный способ получения гелия относительно интенсивен, если вести речь об аппарате. Все же не удается получить весь гелий, содержащийся в подаваемом газе, поскольку малая фракция гелия остается в жидких фракциях, которые отбираются из сепараторов D1, D2b и D2c и не используются для получения гелия. Кроме того, гелий получают из цепочки сепараторов D2a-D2c при низком давлении и поэтому его нужно рециркулировать в место, находящееся в технологической цепочке перед вторым компрессором С2. Однако вследствие этого возникают нежелательно высокие издержки на достижение результатов сжатия.
Задача настоящего изобретения состоит в том, чтобы точно охарактеризовать относящийся к рассматриваемому типу способ выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции, позволяющий избежать вышеупомянутых недостатков.
Чтобы решить эту задачу, предложен относящийся к рассматриваемому типу способ выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции, отличающийся тем, что
а) гелийсодержащую фракцию, по меньшей мере частично, конденсируют и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию,
b) обогащенную гелием газовую фракцию конденсируют до тех пор, пока концентрация гелия в результирующей газовой фракции не составит по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, а в частности, по меньшей мере 98%,
c) обедненную гелием жидкую фракцию расширяют, испаряют до тех пор, пока по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 85%, содержащегося в ней гелия не окажется в газообразном состоянии, и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию,
d) обогащенную гелием газовую фракцию подогревают и добавляют в гелийсодержащую фракцию.
Дополнительные предпочтительные варианты осуществления соответствующего изобретению способа выделения гелия из гелийсодержащей фракции отличаются тем, что
- гелийсодержащую фракцию перед ее конденсацией и разделением на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию сжимают за один или несколько этапов предпочтительно до давления в диапазоне между 1 и 5 МПа (10 и 50 бар),
- гелийсодержащую фракцию перед ее конденсацией и разделением на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию подвергают отделению от азота,
- обогащенную азотом фракцию, полученную при отделении азота, расширяют до пониженного давления, разделяют на гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию и обогащенную азотом жидкую фракцию, гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию подогревают и подают в гелийсодержащую фракцию, предпочтительно перед сжатием последней в технологической цепочке,
- обогащенную азотом фракцию, полученную при отделении азота, после расширения и перед ее разделением на гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию и обогащенную азотом жидкую фракцию, по меньшей мере частично, испаряют,
- подают внешний хладагент, предпочтительно азот, чтобы поддержать конденсацию гелийсодержащей фракции, обогащенной гелием газовой фракции и/или обедненной гелием жидкой фракции,
- гелийсодержащую фракцию, предпочтительно после ее сжатия, очищают от мешающих компонентов, в частности от водорода, монооксида углерода, диоксида углерода и/или воды,
- обогащенную гелием газовую фракцию, которую добавляют в гелийсодержащую фракцию, в соответствии с ее давлением подают в технологической цепочке перед сжатием или на этап сжатия гелийсодержащей фракции.
Ниже со ссылками на возможные варианты осуществления, изображенные на фиг.2 и 3, будет приведено подробное описание соответствующего изобретению способа выделения гелия из гелийсодержащей фракции, а также дополнительных вариантов его осуществления.
В возможном варианте осуществления, показанном на фиг.2, технологический процесс вплоть до разделения гелийсодержащей фракции 5 в сепараторах D2 и D3 идентичен процедуре, описанной со ссылками на фиг.1, и по этой причине повторения не будет, а вместо этого предлагается обратиться к соответствующим разделам описания фиг.1.
В соответствии с изобретением цепочка сепараторов, поясненная со ссылками на фиг.1 и представленная сепараторами D2b и D2c, которая на практике, как упоминалось, может состоять из трех или более последовательно соединенных сепараторов, теперь заменена единственным сепаратором D4.
Обогащенную гелием газовую фракцию, которую отводят сверху сепаратора D2 по линии 6, конденсируют в теплообменнике Е3 до тех пор, пока концентрация гелия в газовой фракции, полученной в сепараторе D3, расположенном ниже в технологической цепочке, которую подают по линии 7 в способ ожижения гелия, не составит по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, в частности по меньшей мере 98%.
Чтобы все же сохранить возможность получения гелия из жидкой фракции, которую отводят из сепаратора D2, и не допустить при этом превышения максимальной допустимой разности температур в теплообменнике Е2, обедненную гелием жидкую фракцию, которую отводят из сепаратора D2 по линии 9', сначала расширяют в клапане b до соответствующего давления, а затем испаряют в теплообменнике Е2 до тех пор, пока большинство гелия, растворенного в ней, не преобразуется в газовую фазу. Это означает, что эту жидкую фракцию испаряют до тех пор, пока по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 85%, содержащегося в ней гелия не окажется в газообразном состоянии.
Богатую гелием газовую фракцию, которую отводят сверху сепаратора D4 по линии 11', подогревают в теплообменнике Е2 до температуры окружающей среды и в зависимости от уровня давления во время предшествующего расширения в клапане b подают посредством линий 11' или 11'' в место, находящееся в технологической цепочке перед вторым компрессором С2, или в этот компрессор.
Снизу сепаратора D4 по линии 12' отводят по существу не содержащую гелий жидкую фракцию, расширяют ее в клапане с', подогревают до температуры окружающей среды в теплообменнике Е2, а затем отводят по линии 13'. Если эта фракция не в состоянии удовлетворить потребность в охлаждении в теплообменнике Е2, можно осуществить подачу хладагента, предпочтительно азота, по линии 14'. Вышеупомянутую жидкую фракцию, которую отводят по линии 13', либо подают для ее дальнейшего использования, например, в качестве регенерационного газа для блока А предварительной очистки, работающего за счет поглощения, либо отводят в атмосферу.
Предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с изобретением показан на фиг.3, где богатую азотом фракцию, которую во время отделения азота получают снизу сепаратора D1 и отводят по линии 3, подвергают отделению от гелия.
С этой целью богатую азотом фракцию, которую отводят по линии 3, расширяют в клапане а, по меньшей мере частично испаряют в теплообменнике Е1, а затем отделяют в сепараторе D'. Вышеописанное (частичное) испарение в клапане а осуществляют до давления, которое позволяет отводить эту фракцию в атмосферу после подогрева в теплообменнике Е1.
В упомянутом сепараторе D1' происходит разделение на гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию и обогащенную азотом жидкую фракцию. При этом последнюю фракцию после подогрева в теплообменнике Е1 отбирают, а если она не способна удовлетворить потребность в охлаждении теплообменника Е1, то можно подать дополнительный хладагент по линии 23, при этом гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию подают по линии 21 в гелийсодержащую фракцию в линии 1.
Этот предпочтительный вариант осуществления способа в соответствии с изобретением гарантирует получение гелия до наибольшей возможной степени из богатой азотом фракции, получаемой при отделении азота.
Соответствующий изобретению способ выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции, обладает множеством преимуществ по сравнению с известными способами, и эти преимущества перечислены ниже:
- экономия, по меньшей мере, одного устройства (сепаратора), в котором проводилась бы холодная часть выделения гелия;
- увеличение выхода гелия до значения, превышающего 99,8%, тогда как известные способы гарантируют выход гелия лишь до 99,3%;
- экономия энергии сжатия, поскольку фракция, все еще содержащая остаточные количества гелия, которую рециркулируют во фракцию, подаваемую в технологической цепочке перед сжатием, получается при большем давлении, чем в известных способах, вследствие чего возможна подача в компрессор С2 при промежуточном давлении;
- уменьшение повторно используемого потока в технологической цепочке перед компрессором С1, что, в свою очередь, приводит к снижению потребления энергии всего способа;
- возможность сооружать теплообменник Е2 без больших термических напряжений, поскольку разности температур, которые следует поддерживать на максимуме, можно поддерживать без проблем;
- содержание азота во фракции, подаваемой в процесс сжижения гелия, уменьшается, в результате чего достигаются сниженные затраты на выделение азота в технологической цепочке перед заключительным сжижением гелия.

Claims (8)

1. Способ выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции, отличающийся тем, что
a) гелийсодержащую фракцию (5) по меньшей мере частично конденсируют (Е2) и разделяют (D2) на обогащенную гелием газовую фракцию (6) и обедненную гелием жидкую фракцию (9'),
b) обогащенную гелием газовую фракцию (6) конденсируют (Е3) по меньшей мере до тех пор, пока концентрация гелия в результирующей газовой фракции (7) не составит по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, а в частности по меньшей мере 98%,
c) обедненную гелием жидкую фракцию (9') расширяют (b'), испаряют до тех пор, пока по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 85%, содержащегося в ней гелия не окажется в газообразном состоянии и разделяют (D4) на богатую гелием газовую фракцию (11') и бедную гелием жидкую фракцию (12'), и
d) богатую гелием газовую фракцию (11') подогревают и добавляют в гелийсодержащую фракцию (5).
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что гелийсодержащую фракцию (5) перед ее конденсацией и разделением на обогащенную гелием газовую фракцию (6) и обедненную гелием жидкую фракцию (9') сжимают за один или несколько этапов (C1, C2), предпочтительно до давления в диапазоне между 1 и 5 МПа (10 и 50 бар).
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что гелийсодержащую фракцию (5) перед ее конденсацией и разделением на обогащенную гелием газовую фракцию (6) и обедненную гелием жидкую фракцию (9') подвергают отделению от азота (E1, D1).
4. Способ по п.3, отличающийся тем, что богатую азотом фракцию (3), полученную при отделении от азота (E1, D1), расширяют (а) до пониженного давления, разделяют (D1') на гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию (21) и обогащенную азотом жидкую фракцию (22), а гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию (21) подогревают (Е1) и подают в гелийсодержащую фракцию (1), предпочтительно перед сжатием (С1) последней в технологической цепочке.
5. Способ по п.4, отличающийся тем, что богатую азотом фракцию (3), полученную при отделении от азота (E1, D1), после расширения (а) и перед ее разделением (D1') на гелийсодержащую обедненную азотом газовую фракцию (21) и обогащенную азотом жидкую фракцию (22) по меньшей мере частично испаряют (Е1).
6. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что подают (14, 16, 23) внешний хладагент, предпочтительно азот, чтобы поддержать конденсацию (El, E2, Е3) гелийсодержащей фракции (1, 5), обогащенной гелием газовой фракции (6) и/или обедненной гелием жидкой фракции (9').
7. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что гелийсодержащую фракцию (5), предпочтительно после ее сжатия (С2), очищают (А) от мешающих компонентов, в частности от водорода, монооксида углерода, диоксида углерода и/или воды.
8. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что богатую гелием газовую фракцию (11'), которую добавляют в гелийсодержащую фракцию (5), в соответствии с ее давлением подают в технологической цепочке перед сжатием или на этап сжатия (С2) гелийсодержащей фракции (5).
RU2009104099/05A 2008-02-07 2009-02-06 Способ получения гелия RU2486131C2 (ru)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102008007925.1 2008-02-07
DE102008007925A DE102008007925A1 (de) 2008-02-07 2008-02-07 Verfahren zur Helium-Gewinnung

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2009104099A RU2009104099A (ru) 2010-08-20
RU2486131C2 true RU2486131C2 (ru) 2013-06-27

Family

ID=40847232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2009104099/05A RU2486131C2 (ru) 2008-02-07 2009-02-06 Способ получения гелия

Country Status (3)

Country Link
AU (1) AU2009200347B2 (ru)
DE (1) DE102008007925A1 (ru)
RU (1) RU2486131C2 (ru)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578144C1 (ru) * 2014-10-24 2016-03-20 Александр Евгеньевич Угроватов Способ получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах
RU2689252C2 (ru) * 2015-02-10 2019-05-24 Линде Акциенгезелльшафт Способ получения гелия
RU2703218C2 (ru) * 2014-12-17 2019-10-15 Линде Акциенгезельшафт Комбинированный способ с использованием адсорбции при переменном давлении и мембран для извлечения гелия

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102008022208A1 (de) 2008-05-06 2009-11-12 Linde Ag Verfahren zum Abtrennen von Methan
DE102011115984A1 (de) 2011-10-14 2013-04-18 Linde Ag Abtrennen von Helium aus einer Methan-reichen Fraktion
DE102012008446A1 (de) 2012-04-26 2013-10-31 Linde Aktiengesellschaft Abtrennen von Helium aus einer Methan-reichen Fraktion
US9791210B2 (en) 2012-08-02 2017-10-17 Air Products And Chemicals, Inc. Systems and methods for recovering helium from feed streams containing carbon dioxide
US10036590B2 (en) 2012-08-02 2018-07-31 Air Products And Chemicals, Inc. Helium recovery from streams containing helium, carbon dioxide, and at least one of nitrogen and methane
CA2984085C (en) 2016-11-01 2019-04-09 Jason Michael Ploeger Helium recovery from streams containing helium, carbon dioxide, and at least one of nitrogen and methane

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988008948A1 (en) * 1987-05-06 1988-11-17 Kerr-Mcgee Corporation Process for recovering helium from a natural gas stream
DE4100933A1 (de) * 1991-01-15 1992-07-16 Achenbach Cryotechnik Gmbh Anlage zur reinigung von heliumgas
RU1816229C (ru) * 1987-05-20 1993-05-15 Бергверксфербанд ГмбХ Способ обогащени гели
FR2832213A1 (fr) * 2001-11-12 2003-05-16 Air Liquide Procede et installation de production d'helium
RU2001113729A (ru) * 1998-10-22 2003-06-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ разделения потока многокомпонентного исходного материала под давлением путем использования дистилляции

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY114649A (en) * 1998-10-22 2002-11-30 Exxon Production Research Co A process for separating a multi-component pressurized feed stream using distillation
DE10106484A1 (de) * 2001-02-13 2002-08-14 Linde Ag Verfahren zum gleichzeitigen Gewinnen einer Helium- und einer Stickstoff-Reinfraktion

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1988008948A1 (en) * 1987-05-06 1988-11-17 Kerr-Mcgee Corporation Process for recovering helium from a natural gas stream
RU1816229C (ru) * 1987-05-20 1993-05-15 Бергверксфербанд ГмбХ Способ обогащени гели
DE4100933A1 (de) * 1991-01-15 1992-07-16 Achenbach Cryotechnik Gmbh Anlage zur reinigung von heliumgas
RU2001113729A (ru) * 1998-10-22 2003-06-20 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Способ разделения потока многокомпонентного исходного материала под давлением путем использования дистилляции
FR2832213A1 (fr) * 2001-11-12 2003-05-16 Air Liquide Procede et installation de production d'helium

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2578144C1 (ru) * 2014-10-24 2016-03-20 Александр Евгеньевич Угроватов Способ получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах
RU2703218C2 (ru) * 2014-12-17 2019-10-15 Линде Акциенгезельшафт Комбинированный способ с использованием адсорбции при переменном давлении и мембран для извлечения гелия
RU2689252C2 (ru) * 2015-02-10 2019-05-24 Линде Акциенгезелльшафт Способ получения гелия

Also Published As

Publication number Publication date
AU2009200347A1 (en) 2009-08-27
DE102008007925A1 (de) 2009-08-13
RU2009104099A (ru) 2010-08-20
AU2009200347B2 (en) 2013-08-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2486131C2 (ru) Способ получения гелия
KR100939515B1 (ko) 액화 천연 가스로부터의 2단계 질소 제거
KR100460382B1 (ko) 이산화탄소의 회수를 증가시키는 방법 및 장치
US8900355B2 (en) Purification of carbon dioxide
TWI301883B (en) Air separation process utilizing refrigeration extracted form lng for production of liquid oxygen
US6758060B2 (en) Separating nitrogen from methane in the production of LNG
MX2007007878A (es) Sistema para incrementar la capacidad del licuador basado en lng en el proceso de separacion de aire.
US4883519A (en) Process for the production of high pressure nitrogen with split reboil-condensing duty
US4867773A (en) Cryogenic process for nitrogen production with oxygen-enriched recycle
US7461522B2 (en) Light component separation from a carbon dioxide mixture
JPH11351738A (ja) 高純度酸素製造方法及び装置
NO335759B1 (no) Fremgangsmåte for avvisning av nitrogen
US3224208A (en) Purification of natural gases
RU2287120C2 (ru) Интегрированный способ и система для разделения воздуха, поступающего посредством сжатого воздуха из нескольких компрессоров
US20040255618A1 (en) Method and installation for helium production
US20160054054A1 (en) Process and apparatus for separation of hydrocarbons and nitrogen
JP2006329615A (ja) 低温蒸留により空気を分離するための方法および装置
US5426947A (en) Process and apparatus for the production of oxygen under pressure
AU2009313087B2 (en) Method for removing nitrogen
US10508244B2 (en) Method for removing nitrogen from a hydrocarbon-rich fraction
FR2971044A1 (fr) Procede et appareil de separation d'un gaz contenant du dioxyde de carbone pour produire un debit liquide riche en dioxyde de carbone
WO2019175148A1 (en) Method for operating a feed gas processing plant
RU2689252C2 (ru) Способ получения гелия
AU2009313086B2 (en) Method for removing nitrogen
JP4698989B2 (ja) 酸素製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20190207