RU2618818C1 - Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use - Google Patents

Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use Download PDF

Info

Publication number
RU2618818C1
RU2618818C1 RU2016103221A RU2016103221A RU2618818C1 RU 2618818 C1 RU2618818 C1 RU 2618818C1 RU 2016103221 A RU2016103221 A RU 2016103221A RU 2016103221 A RU2016103221 A RU 2016103221A RU 2618818 C1 RU2618818 C1 RU 2618818C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
gas
helium
natural gas
membrane
flue gas
Prior art date
Application number
RU2016103221A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Владимир Елиферьевич Накоряков
Олег Владимирович Витовский
Андрей Валентинович Серяпин
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
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 Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН) filed Critical Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт теплофизики им. С.С. Кутателадзе Сибирского отделения Российской академии наук (ИТ СО РАН)
Priority to RU2016103221A priority Critical patent/RU2618818C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2618818C1 publication Critical patent/RU2618818C1/en

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00Noble gases; Compounds thereof
    • C01B23/001Purification or separation processes of noble gases
    • C01B23/0036Physical processing only
    • C01B23/0042Physical processing only by making use of membranes
    • C01B23/0047Physical processing only by making use of membranes characterised by the membrane
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D2257/00Components to be removed
    • B01D2257/10Single element gases other than halogens
    • B01D2257/11Noble gases
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/225Multiple stage diffusion
    • B01D53/226Multiple stage diffusion in serial connexion
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01DSEPARATION
    • B01D53/00Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C01INORGANIC CHEMISTRY
    • C01BNON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2210/00Purification or separation of specific gases
    • C01B2210/0029Obtaining noble gases
    • C01B2210/0031Helium

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)

Abstract

FIELD: chemistry.
SUBSTANCE: method comprises obtaining enriched to about 90-95% helium gas by the combustion of natural gas, followed by passing the resulting flue gas through a heat exchanger, reducing the temperature of the flue gas to 40-50°C, and further the fuel gas membrane separation in the membrane separator of the hollow fiber membranes, where the differential pressure is 0.03-0.1 MPa. Combustion of natural gas is carried out in gas turbine or steam generator that produces electricity and heat simultaneously.
EFFECT: provision of a simple method with low energy consumption, reduction of harmful emissions.
3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к области получения гелия из природного газа и может использоваться в газовой, нефтяной, химической и других отраслях промышленности и науке.The invention relates to the field of production of helium from natural gas and can be used in gas, oil, chemical and other industries and science.

Гелий относится к числу благородных газов, потребность в котором постоянно растет. Благодаря своим свойствам, он находит широкое применение в разных областях промышленности: в авиационной, ракетно-космической, электронной, атомной промышленности, медицине. Гелий применяется для приготовления дыхательных смесей, в том числе для атмосферы обитаемых космических аппаратов, для глубоководного погружения, а также для лечения астмы, для наполнения дирижаблей и воздушных шариков. Он нетоксичен, поэтому вдыхание гелия в небольших количествах вместе с воздухом совершенно безвредно.Helium is among the noble gases, the need for which is constantly growing. Due to its properties, it is widely used in various fields of industry: in the aviation, rocket and space, electronic, nuclear industry, medicine. Helium is used for the preparation of breathing mixtures, including for the atmosphere of inhabited spacecraft, for deep-sea diving, as well as for the treatment of asthma, for filling airships and balloons. It is non-toxic, so inhaling helium in small quantities together with air is completely harmless.

Уникальные свойства этого вещества находят применение также в металлургии - для создания защитной среды при сварке металлов, в атомной энергетике - в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов.The unique properties of this substance are also used in metallurgy - to create a protective environment for welding metals, in nuclear energy - as a coolant in some types of nuclear reactors.

Гелий, в основном, извлекается из природного газа. В России гелий производится только на одном заводе - Оренбургском газоперерабатывающем заводе, входящем в состав ООО «Газпром добыча Оренбург». Оренбургское нефтегазоконденсатное месторождение относится к «бедным» по содержанию гелия месторождениям - объемная доля этого вещества в газе составляет до 0,055%. В «богатых» месторождениях содержится более 0,5% гелия, в рядовых - 0,1-0,5%. Все месторождения с содержанием гелия менее 0,1% причисляются к «бедным».Helium is mainly extracted from natural gas. In Russia, helium is produced at only one plant - the Orenburg Gas Processing Plant, which is part of Gazprom Dobycha Orenburg. The Orenburgskoye oil and gas condensate field is considered to be “poor” in terms of helium content - the volume fraction of this substance in the gas is up to 0.055%. In "rich" deposits contain more than 0.5% helium, in ordinary ones - 0.1-0.5%. All deposits with a helium content of less than 0.1% are classified as “poor”.

Извлечение гелия из природного газа, содержащего его, является стратегической задачей при эксплуатации месторождения со сколько-нибудь значительным содержанием гелия. Для России эта задача особенно актуальна, так как на таких богатых месторождениях нефти и газа, как Чаяндинское и Ковыктинское, объемное содержание гелия колеблется от 0,25% до 0,5%.The extraction of helium from natural gas containing it is a strategic task in the operation of a field with any significant helium content. For Russia, this task is especially relevant, since in such rich oil and gas fields as the Chayandinskoye and Kovyktinskoye, the volume content of helium varies from 0.25% to 0.5%.

Традиционно в выделении гелия используют низкотемпературные (криогенные) методы: конденсация, ректификация и адсорбция. В современные поточные схемы производства гелия часто включают блоки селективной диффузии через мембраны. Криогенные методы основаны на способности компонентов природного газа легко конденсироваться при низких температурах. Они нашли промышленное применение, поскольку легко вписываются в систему комплексной переработки газа.Traditionally, low-temperature (cryogenic) methods are used in the separation of helium: condensation, rectification, and adsorption. In modern in-line production schemes for helium production, blocks of selective diffusion through membranes are often included. Cryogenic methods are based on the ability of natural gas components to condense readily at low temperatures. They have found industrial application because they easily fit into a complex gas processing system.

Обычно чистый гелий получают из очищенного от примесей и глубоко осушенного природного газа в три стадии: на криогенных установках выделяют гелиевый концентрат, содержащий до 80 - 90% гелия, концентрируют его до 99,98% и ожижают для удобства транспортирования и хранения. Для получения чистого гелия из сырца используются химические, адсорбционные и каталитические методы.Typically, pure helium is obtained from purified natural gas in three stages: helium concentrate containing up to 80 - 90% helium is isolated in cryogenic plants, concentrated to 99.98% and liquefied for convenient transportation and storage. To obtain pure helium from raw materials, chemical, adsorption and catalytic methods are used.

Известен способ получения гелия из многокомпонентного газового потока [US 4717407, 05.01.1988, B01D 53/22; С01В 23/00; F25J 3/02]. Изобретение направлено на повышение коэффициента использования исходного гелийсодержащего газа, в том числе, может использоваться природный газ. Способ представляет чередование низкотемпературной и мембранной сепарации для получения чистого гелия.A known method of producing helium from a multicomponent gas stream [US 4717407, 01/05/1988, B01D 53/22; СВВ 23/00; F25J 3/02]. The invention is aimed at increasing the utilization of the source of helium-containing gas, including natural gas can be used. The method is an alternation of low temperature and membrane separation to obtain pure helium.

Недостатком способа является сложность технологической цепочки, что требует больших энергетических и капитальных затрат.The disadvantage of this method is the complexity of the technological chain, which requires large energy and capital costs.

В качестве прототипа выбран способ извлечения гелия из природного газа [патент РФ №2478569, 16.11.2011, С01В 23/00, С07С 1/04], включающий получение гелиевого концентрата с последующей его низкотемпературной или мембранной сепарацией и адсорбционной очисткой от примесей. Перед получением гелиевого концентрата поток природного газа подвергают конверсии с получением синтез-газа, проводят каталитический синтез продуктов, которые затем конденсируют с выделением гелиевого концентрата. Технический результат - повышение коэффициента использования природного газа и снижение затрат энергии при производстве гелия.As a prototype, a method for extracting helium from natural gas was selected [RF patent No. 2478569, 11.16.2011, СВВ 23/00, С07С 1/04], including the production of helium concentrate with its subsequent low-temperature or membrane separation and adsorption purification from impurities. Before receiving a helium concentrate, the natural gas stream is subjected to conversion to produce synthesis gas, a catalytic synthesis of products is carried out, which are then condensed to give a helium concentrate. The technical result is an increase in the utilization rate of natural gas and a reduction in energy costs in the production of helium.

Реализация данного способа требует больших энергетических и капитальных затрат.The implementation of this method requires large energy and capital costs.

Задачей изобретения является разработка экономически эффективного способа получения гелия, отличающегося простотой и низкими энергетическими и экономическими затратами на производство гелия.The objective of the invention is to develop a cost-effective method for producing helium, characterized by simplicity and low energy and economic costs for the production of helium.

Простоты по сравнению с аналогами достигают за счет уменьшения технологической цепочки процесса, что влечет к исключению сложного оборудования. Использование топочного газа позволяет применять мембранные разделители, содержащие меньшее количество мембран при сравнимой производительности по гелийсодержащему газу. Исключение из технологической цепочки сложного оборудования позволяет сократить затраты на обслуживание установки по получению гелия. Кроме того, способ позволяет решить экологические проблемы, в том числе значительно уменьшить вредные выбросы.Simplicity in comparison with analogues is achieved by reducing the process chain of the process, which leads to the exclusion of complex equipment. The use of flue gas allows the use of membrane separators containing a smaller number of membranes with a comparable performance for helium-containing gas. The elimination of complex equipment from the technological chain allows reducing the cost of servicing a helium plant. In addition, the method allows to solve environmental problems, including significantly reduce harmful emissions.

Для решения указанной задачи предлагается абсолютно новый способ получения гелия за счет сжигания природного газа в газовой турбине или парогенераторе. При завершении процесса горения получают газообразный продукт (топочный газ), в котором содержатся азот, двуокись углерода, вода, гелий, аргон и другие примеси. При неполном сжигании может содержаться небольшое количество метана. При получении гелия главную трудность составляет избавление от СО2. Среди ряда методов освобождения от СО2 наиболее перспективным является пропускание полученной смеси через полимерные мембраны, что также позволяет избавляться и от N2.To solve this problem, a completely new method for producing helium by burning natural gas in a gas turbine or steam generator is proposed. Upon completion of the combustion process, a gaseous product (flue gas) is obtained, which contains nitrogen, carbon dioxide, water, helium, argon and other impurities. Incomplete combustion may contain a small amount of methane. When receiving helium, the main difficulty is getting rid of CO 2 . Among a number of methods for liberation from CO 2, the most promising is the passage of the mixture through polymer membranes, which also allows you to get rid of N 2 .

Таким образом, согласно изобретению, способ получения гелия на основе полного сжигания природного газа с полезным использованием тепловой энергии включает сжигание природного газа в энергетической установке с получением топочного газа и последующую мембранную сепарацию топочного газа с получением обогащенного гелием газа. Топочный газ не будет содержать метан, а будет состоять из углекислого газа, азота, аргона, гелия, водяного пара и небольшого количества других примесей. Далее проблема удаления из смеси углекислого газа и азота решается пропусканием топочного газа через половолоконные мембраны. Топочный газ, проходя через экономайзер и воздухонагреватель парогенератора, будет иметь температуру около 100°С. Использование дополнительного теплообменника позволит снизить температуру топочного газа до 40-50°С, что безопасно для пропускания его через мембраны. Перепад давления на мембране составляет 0,03-0,1 МПа. При таких условиях топочный газ, пропущенный через мембранный разделитель, будет иметь концентрацию гелия, достигающую 90-95 об. %. Дополнительная очистка должна быть обеспечена химическими методами в зависимости от состава смеси.Thus, according to the invention, a method for producing helium based on the complete burning of natural gas with the beneficial use of thermal energy involves burning natural gas in a power plant to produce flue gas and subsequent membrane separation of the flue gas to produce helium-enriched gas. The flue gas will not contain methane, but will consist of carbon dioxide, nitrogen, argon, helium, water vapor and a small amount of other impurities. Further, the problem of removing carbon dioxide and nitrogen from the mixture is solved by passing flue gas through hollow fiber membranes. The flue gas passing through the economizer and air heater of the steam generator will have a temperature of about 100 ° C. Using an additional heat exchanger will reduce the temperature of the flue gas to 40-50 ° C, which is safe for passing it through the membrane. The pressure drop across the membrane is 0.03-0.1 MPa. Under such conditions, the flue gas passed through the membrane separator will have a helium concentration reaching 90-95 vol. % Additional cleaning should be provided by chemical methods, depending on the composition of the mixture.

Сжигание природного газа осуществляют в газовой турбине или парогенераторе, что позволяет получать одновременно электроэнергию и тепло. Мембранную сепарацию осуществляют в мембранном разделителе из половолоконных мембран.The burning of natural gas is carried out in a gas turbine or steam generator, which allows you to get both electricity and heat. Membrane separation is carried out in a membrane separator of hollow fiber membranes.

На фиг. 1 показана схема процесса получения гелия на промышленной установке на основе сжигания природного газа. Здесь: 1 - газовая турбина; 2 - генератор тока; 3 - топка парового котла; 4 - компрессор; 5 - мембранный разделитель.In FIG. 1 shows a diagram of a process for producing helium in an industrial plant based on natural gas combustion. Here: 1 - gas turbine; 2 - current generator; 3 - fire chamber of a steam boiler; 4 - compressor; 5 - membrane separator.

Природный газ, содержащий гелий, сжигают в газовой турбине 1 или парогенераторе. Посредством генератора тока 2 вырабатывают электроэнергию для собственных нужд или сторонних потребителей. Затем газ поступает в топку парового котла 3. Полученный топочный газ, состоящий из СО2, N2, Не и небольшого количества других газов, предварительно охлаждая и утилизируя тепло в теплообменниках, сжимают в компрессоре 4 и пропускают через мембранный разделитель 5. Количество мембран в мембранном разделителе подбирают в зависимости от требований по производительности. Для увеличения производительности необходимо использовать мембранный разделитель из большего количества мембран.Natural gas containing helium is burned in a gas turbine 1 or a steam generator. Through a current generator 2 generate electricity for their own needs or third-party consumers. Then the gas enters the furnace of the steam boiler 3. The resulting flue gas, consisting of CO 2 , N 2 , He and a small amount of other gases, pre-cooled and utilized heat in the heat exchangers, is compressed in the compressor 4 and passed through a membrane separator 5. The number of membranes in the membrane separator is selected depending on the performance requirements. To increase productivity, it is necessary to use a membrane separator from a larger number of membranes.

Далее гелий можно закачивать в баллоны или ожижать и транспортировать для дальнейшей реализации.Further, helium can be pumped into cylinders or liquefied and transported for further sale.

После сжигания природного газа и последующей мембранной сепарации топочного газа в полученном газе содержится порядка 95 об. % гелия. Далее после очистки - 99,9 об. %. Для сравнения - при конденсации получают газ, содержащий до 80 об. % гелия, который затем очищают до 99,9 об. %.After burning natural gas and subsequent membrane separation of the flue gas, the resulting gas contains about 95 vol. % helium. Further, after purification, 99.9 vol. % For comparison, condensation produces a gas containing up to 80 vol. % helium, which is then purified to 99.9 vol. %

Способ реализуют в системе взаимосвязанных аппаратов, включающей устройство для сжигания газа, например газовую турбину или парогенератор, теплообменники, компрессор, мембранный разделитель. В зависимости от потребностей система может быть дополнена, например, фильтрами, сепаратором, устройствами для контроля процесса, емкостями для газов и др.The method is implemented in a system of interconnected apparatuses, including a device for burning gas, for example, a gas turbine or steam generator, heat exchangers, a compressor, a membrane separator. Depending on the needs, the system can be supplemented, for example, with filters, a separator, process control devices, gas tanks, etc.

Проведены эксперименты, подтверждающие возможность получения обогащенного до 95 об. % гелием газа с последующей очисткой до 99 об. % и выше.Experiments were carried out confirming the possibility of obtaining enriched up to 95 vol. % helium gas, followed by purification up to 99 vol. % and higher.

Серия опытов была организована при сжигании метана с подачей определенного количества гелия. Газ (метан) сжигали в горелке, воздух смешивали с газовым потоком и реализовывали процесс беспламенного горения с последующим охлаждением продуктов горения в теплообменнике. В воздух, подававшийся в пламя, вводили некоторое количество гелия. Схема установки приведена на фиг. 2. Здесь: 4 - компрессор, 5 - мембранный разделитель (половолоконная мембрана); 6 - горелка, 7 - теплообменник, 8 - сепаратор; 9 - фильтр; 10 - газосборник; 11 - ресивер; 12 - газовый счетчик; 13 - газовый хроматограф Agilent.A series of experiments was organized by burning methane with the supply of a certain amount of helium. Gas (methane) was burned in a burner, air was mixed with a gas stream and a flameless combustion process was implemented, followed by cooling of the combustion products in a heat exchanger. A quantity of helium was introduced into the air supplied to the flame. The installation diagram is shown in FIG. 2. Here: 4 - compressor, 5 - membrane separator (hollow fiber membrane); 6 - burner, 7 - heat exchanger, 8 - separator; 9 - filter; 10 - gas collector; 11 - receiver; 12 - gas meter; 13 is an Agilent gas chromatograph.

Экспериментальная установка рассчитана на производительность до 1 л/мин по гелийсодержащему газу (метану с гелием).The experimental setup is designed for a capacity of up to 1 l / min for helium-containing gas (methane with helium).

В горелке 6 сжигался метан с подаваемым воздухом, в который добавлялся определенный процент гелия. Газ выходил из горелки в теплообменник 7, где охлаждался до температуры, безопасной для материала мембраны. Затем газ пропускали через сепаратор 8 и фильтр 9 с целью осушения и закачивали в газосборник 10. После этого газ сжимали компрессором 4 до давления, необходимого для преодоления сопротивления мембраны. Для создания в сети запаса сжатого газа использовали ресивер 11. Сжатый газ подавался в мембранный разделитель 5, из которого выделялся гелий и остальные газы (CO2, N2).Burner 6 burned methane with supplied air, to which a certain percentage of helium was added. The gas exited the burner into the heat exchanger 7, where it was cooled to a temperature safe for the membrane material. Then the gas was passed through the separator 8 and the filter 9 for the purpose of drying and pumped into the gas collector 10. After that, the gas was compressed by the compressor 4 to the pressure necessary to overcome the membrane resistance. To create a stock of compressed gas in the network, a receiver 11 was used. The compressed gas was supplied to the membrane separator 5, from which helium and other gases (CO 2 , N 2 ) were released.

С целью определения количества полученной газовой смеси использовали газовый счетчик 12. На счетчик для исследования можно подавать как гелийсодержащий газ, так и смесь остальных газов.In order to determine the amount of the obtained gas mixture, a gas meter 12 was used. Both helium-containing gas and a mixture of other gases can be supplied to the meter for research.

Измерение расхода и концентрации гелия проводилось с высокой точностью на газовом хроматографе 13 с последующей обработкой данных на высокопроизводительном персональном компьютере.Helium flow rate and concentration were measured with high accuracy on a gas chromatograph 13 with subsequent data processing on a high-performance personal computer.

Эффективность работы мембраны проверялась в серии специальных экспериментов по разделению газовой смеси Не-Хе и экспериментах по выделению гелия из воздуха.The effectiveness of the membrane was tested in a series of special experiments on the separation of the He-Xe gas mixture and experiments on the separation of helium from air.

На выходе была получена газовая смесь с концентрацией гелия, минимум 90 об. %.At the output, a gas mixture with a helium concentration of at least 90 vol. %

С учетом вырабатывания электроэнергии и тепла, процесс получения Не путем сжигания природного газа в энергоустановке и последующей мембранной сепарации полученного топочного газа становится экономически эффективным. Экономическая эффективность рассчитывалась на основе базовых экономических принципов, изложенных в книге "Ускорение инноваций: Совершенствование процесса разработки продукта" Марвина Л. Паттерсона, бывшего вице-президента фирмы Hewllet-Packard. Расчет зависимости объемов будущих денег от внедрения изобретения в текущей стоимости от периодов времени до поступления (выплаты) показал, что внедрение заявляемого изобретения относится к временному интервалу, соответствующему снижению количества первоначальных инвестиций без уменьшения ожидаемой прибыли.Given the generation of electricity and heat, the process of obtaining He by burning natural gas in a power plant and subsequent membrane separation of the resulting flue gas becomes cost-effective. Cost-effectiveness was calculated based on the basic economic principles outlined in the book Accelerating Innovation: Improving the Product Development Process by Marvin L. Patterson, former vice president of Hewllet-Packard. The calculation of the dependence of the amount of future money on the introduction of the invention at current cost from time periods to receipt (payment) showed that the implementation of the claimed invention relates to a time interval corresponding to a decrease in the number of initial investments without reducing the expected return.

Также следует учитывать то, что при получении гелия на месте добычи давление газа на выходе из скважины так велико, что обеспечивается достаточный уровень давления для возможности преодоления мембранного фильтра без дополнительного оборудования, что также способствует повышению эффективности.It should also be borne in mind that when receiving helium at the production site, the gas pressure at the exit from the well is so high that a sufficient level of pressure is provided to overcome the membrane filter without additional equipment, which also helps to increase efficiency.

Предлагаемый способ может быть использован на газе Ковыктинского месторождения в проекте Сила Сибири. Даже если допустить значительные утечки газа по трассе при транспортировке до спроектированного завода по получению гелия, который планируется разместить на границе с Китаем, предлагаемый способ может оказаться эффективней любого другого способа, например синтез-газового. Насколько нам известно, полное ожижение на границе с Китаем не предусмотрено.The proposed method can be used on gas from the Kovykta field in the Power of Siberia project. Even if significant gas leaks are allowed along the route during transportation to the designed helium plant, which is planned to be located on the border with China, the proposed method may turn out to be more effective than any other method, for example, synthesis gas. As far as we know, complete liquefaction on the border with China is not provided.

Безусловно, сжигание всего газа с получением электроэнергии и тепла - прекрасный выход и на Чаяндинском месторождении. Электростанцию и котельную можно размещать в Якутске, обеспечивая теплом и электроэнергией весь регион и одновременно получать гелий. Проблема хранения гелия в Якутии разрешима.Of course, burning all gas to produce electricity and heat is an excellent way out at the Chayandinskoye field. The power plant and boiler room can be located in Yakutsk, providing heat and electricity to the entire region and at the same time receive helium. The problem of storage of helium in Yakutia is solvable.

Также возможен отбор газа на всем протяжении трубопровода Сила Сибири при условии строительства в городах и местах, по которым трубопровод будет проходить, например, в Иркутске, комплексов производства электроэнергии, тепла и гелия.It is also possible to take gas throughout the Power of Siberia pipeline, provided that in the cities and places through which the pipeline will pass, for example, in Irkutsk, electricity, heat and helium production complexes are constructed.

Claims (3)

1. Способ получения гелия на основе сжигания природного газа с полезным использованием тепловой энергии, включающий получение обогащенного гелием газа, охлаждение его с утилизацией тепла в теплообменниках и последующую мембранную сепарацию, отличающийся тем, что обогащенный до 90-95 об. % гелием газ получают путем сжигания природного газа, последующим пропусканием полученного топочного газа через теплообменник, снижающий температуру топочного газа до 40-50°С, и дальнейшей мембранной сепарацией топочного газа в мембранном разделителе, где перепад давления составляет 0,03-0,1 МПа.1. A method of producing helium based on the combustion of natural gas with the beneficial use of thermal energy, including the production of gas enriched with helium, cooling it with heat recovery in heat exchangers and subsequent membrane separation, characterized in that it is enriched up to 90-95 vol. % helium gas is obtained by burning natural gas, then passing the resulting flue gas through a heat exchanger, reducing the temperature of the flue gas to 40-50 ° C, and further membrane separation of the flue gas in a membrane separator, where the pressure drop is 0.03-0.1 MPa . 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что природный газ сжигают в газовой турбине, парогенераторе.2. The method according to p. 1, characterized in that the natural gas is burned in a gas turbine, a steam generator. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что мембранную сепарацию осуществляют в мембранном разделителе из половолоконных мембран.3. The method according to p. 1, characterized in that the membrane separation is carried out in a membrane separator of hollow fiber membranes.
RU2016103221A 2016-02-01 2016-02-01 Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use RU2618818C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103221A RU2618818C1 (en) 2016-02-01 2016-02-01 Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2016103221A RU2618818C1 (en) 2016-02-01 2016-02-01 Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2618818C1 true RU2618818C1 (en) 2017-05-11

Family

ID=58715688

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2016103221A RU2618818C1 (en) 2016-02-01 2016-02-01 Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2618818C1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797379C2 (en) * 2018-08-17 2023-06-05 Линде Гмбх Method and system for extraction of helium product from natural gas using membrane assembly

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1724568A1 (en) * 1989-11-09 1992-04-07 Саратовский политехнический институт Method of production of inert gases
RU122587U1 (en) * 2012-05-05 2012-12-10 Евгений Владимирович Левин PLANT FOR HELIUM EXTRACTION FROM THE TRANSPORTED HIGH PRESSURE NATURAL GAS FLOW
RU2478569C1 (en) * 2011-11-16 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of extracting helium from natural gas
US20140345457A1 (en) * 2011-12-27 2014-11-27 Evonik Fibres Gmbh Method for separating gases
RU2561072C2 (en) * 2013-10-10 2015-08-20 Закрытое Акционерное Общество "БЮРО ИНВЕСТ" Method of helium recovery from natural gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
SU1724568A1 (en) * 1989-11-09 1992-04-07 Саратовский политехнический институт Method of production of inert gases
RU2478569C1 (en) * 2011-11-16 2013-04-10 Федеральное государственное бюджетное учреждение "Национальный исследовательский центр "Курчатовский институт" Method of extracting helium from natural gas
US20140345457A1 (en) * 2011-12-27 2014-11-27 Evonik Fibres Gmbh Method for separating gases
RU122587U1 (en) * 2012-05-05 2012-12-10 Евгений Владимирович Левин PLANT FOR HELIUM EXTRACTION FROM THE TRANSPORTED HIGH PRESSURE NATURAL GAS FLOW
RU2561072C2 (en) * 2013-10-10 2015-08-20 Закрытое Акционерное Общество "БЮРО ИНВЕСТ" Method of helium recovery from natural gas

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
US 2005217479 A1, 06.010.2005. *

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2797379C2 (en) * 2018-08-17 2023-06-05 Линде Гмбх Method and system for extraction of helium product from natural gas using membrane assembly

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Brunetti et al. Process intensification for greenhouse gas separation from biogas: More efficient process schemes based on membrane-integrated systems
He Polyvinylamine-based facilitated transport membranes for post-combustion CO2 capture: challenges and perspectives from materials to processes
Song et al. Energy analysis of the cryogenic CO2 capture process based on Stirling coolers
US10213731B2 (en) Method and apparatus for continuous removal of carbon dioxide vapors from gases
Besong et al. Study of design parameters affecting the performance of CO2 purification units in oxy-fuel combustion
EA035014B1 (en) Production of helium from a gas stream containing hydrogen
CN103391802A (en) Compression of a carbon dioxide containing fluid
CN104176717A (en) Method and device for recycling and purifying helium gas
WO2020141246A1 (en) Method for separating gases in an oxy-fuel combustion process by using oxygen-permeable membranes
ES2913930T3 (en) Procedure for obtaining carbon dioxide from furnace combustion fumes
Song et al. Intensification of CO2 separation performance via cryogenic and membrane hybrid process—Comparison of polyimide and polysulfone hollow fiber membrane
RU2618818C1 (en) Method for producing helium based on burning natural gas with useful thermal energy use
EP3570950A1 (en) Method and apparatus for continuous removal of vapors from gases
Singh et al. Post-combustion carbon capture by polymeric membrane: A review
CN204057968U (en) A kind of helium recovery purifying plant
US10307709B2 (en) Method and apparatus for continuous removal of water vapors from gases
Nemitallah et al. Design of a multi-can carbon-free gas turbine combustor utilizing multiple shell-and-tube OTRs for ZEPP applications
AU2014100731A4 (en) Enriched atmospheric CO2 for protected cropping
Mio et al. Carbon Dioxide Capture in the Iron and Steel Industry: Thermodynamic Analysis, Process Simulation, and Life Cycle Assessment
PL403141A1 (en) Method for purifying biogas into the gas transmission parameters, and installation for the purification of biogas
Nakoryakov et al. Helium production technology based on natural gas combustion and beneficial use of thermal energy
David et al. Exhaust gas treatment technologies for pollutant emission abatement from fossil fuel power plants
CN220125843U (en) Carbon trapping system for low carbon dioxide concentration flue gas
Zharmenov et al. Critical Factors for Selecting a Carbon Dioxide Capture System in the Industry
Banaszkiewicz et al. Analysis of the applicability of adsorption oxygen generators in the field of industry and power engineering

Legal Events

Date Code Title Description
QA4A Patent open for licensing

Effective date: 20210111