ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Извлечение гелия из природного и нефтяного газов из "Мембранное разделение газов" Использование мембран для получения гелиевого концентрата с последующей ректификацией его может существенно улучшить экономику процесса. [c.323] Испытания опытной установки, основным элементом которой был мембранный аппарат с кварцевыми капиллярами (1000 капилляров длиной 1 м, диаметром 180 мкм и толщиной стенки 60 мкм) показали возможность получения из газа, содержащего 0,05% (об.) Не, 85% (об.) СН4 и 14,95% (об.) N2, практически чистого [99,96% (об.)] гелия. Перепад давлений на мембранах достигал 7,0 МПа наиболее эффективной оказалась работа установки при 673 К. Однако трудность изготовления аппаратуры с кварцевыми волокнами, работающей к тому же при высокой температуре, представляет собой существенный недостаток, сдерживающий внедрение процесса в широком масштабе. Кроме того, несмотря на огромную селективность по гелию, удельная производительность аппарата с кварцевыми капиллярами мала — всего 37,0-10- 2 мЗ/(м2-с-Па), т. е. 13,3-10 м (м2-ч-МПа). [c.323] Анализ влияния газоразделительных свойств мембран на параметры процесса разделения представлен на рис. 8.36, 8.37 ЦП]. Из рисунков видно, что с увеличением коэффициента деления потока 0 растет степень извлечения гелия из газов, но одновременно падает его концентрация в пермеате. Для достижения 85%-й степени извлечения гелия (ф = 0,85 является параметром криогенного процесса получения гелия) и высокой степени обогащения необходимо применять мембраны с фактором разделения а ЗО. Однако результаты расчетов [112, ПЗ] показали, что увеличение фактора разделения мембран выще 50—100 не приводит к значительному росту концентрации гелия в пермеате табл. 8.23. Как видно из таблицы, при выборе мембран для извлечения гелия, кроме селективности, важным параметром является и проницаемость. Так, при увеличении фактора разделения в 100 раз степень обогащения возрастает только в 5 раз, в то время как поверхность мембран увеличивается в 8000 раз (при одинаковой степени извлечения гелия). [c.325] Установки. Из-за низкого содержания гелия в природном газе большинства месторождений плющадь мембран в промышленных установках разделения достигает внушительных цифр. Так, общая поверхность мембран (асимметричная ацетатцеллю-лозная, толщина диффузионного слоя — 0,2 мим) в 4-ступенчатой установке выделения гелия из природного [0,06% (об.) Не] газа составит 226 000 м . Кроме того, исходный газ подают на разделение при высоких — до 10,0 МПа — давлениях, что связано с необходимостью возможно более высокой плотности упаковки мембран в аппаратах. Поэтому в промышленных аппаратах предпочтительнее применение рулонных и половолоконных модулей. [c.325] Одной из первых в промышленную эксплуатацию была запущена мембранная (рулонные элементы на основе ацетата целлюлозы) установка получения гелиевого концентрата производительностью 2080 м7ч [114, 115]. На рис. 8.38 представлена принципиальная схема мембранной трехступенчатой установки (модули на основе полых волокон из блок-сополимера тетрафторэтилена с гексафторэтилеиом) выделения гелия. [c.325] Примечания. 1. Обозначения см. на рис. 8.36. 2. Нагрузка по исходному нефтяному газа 3,0 МПа. 3. Коэффициент проницаемости Л —в 10 моль-м/(м -с-Па). [c.326] Очевидна тенденция использования модулей с мембранами в виде полых волокон для этих целей 135, 96]. Так, Монсанто в 1985 т. ввела в действие установку по получению 2(Ю м ч гелиевого концентрата (мембраны — ПОС-ПСН) [96]. [c.326] Испытываются пилотные и разрабатываются промышленные установки для извлечения гелия из различного рода отработанных дыхательных смесей. Так, испытания опытной двухступенчатой установки извлечения гелия из отработанной смеси [90% (об.) Не, 5% (об.) Ог и 5% об.) N2] показали, что степень извлечения гел1ия при использовании мембран в виде плоских пленок на основе полиэфиримида достигает 97,1% [94]. Производительность установки по исходной смеси составляет 114 м /ч (давление 6,0 МПа). Пермеат I ступени (99,8 м /ч) с высоким [99,73% (об.) ] содержанием гелия направляют на повторное приготовление дыхательной смеои, а ретант П ступени разделения (14,2 м ч), содержащий 21,4% (об.) Не, выводят в атмосферу. Суммарная поверхность мембран в установке 18,4 м2. [c.326] Следует отметить, что комбинация мембранного метода получения гелиевого концентрата [75—95% (об.) Не] с криогенным (получение чистого гелия) позволит примерно на 20% снизить себестоимость товарного продукта [71, 116. В случае, если природный или нефтяной газы наряду с гелием содержат диоксид углерода, целесообразной представляется мембранная очистка этих газов от СО2 с последующим извлечением гелия из потока пермеата. [c.326] Вернуться к основной статье