ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Разделение природных метановых и азотистых газов. Получение гелия из "Глубокое охлаждение Часть 1" Разделение метановых и азотистых природных газов производится с целью выделения из них редкого газа — гелия. Вопрос об извлечении гелия из природных газов был поставлен во время империалистической войны 1914—1916 гг., так как по общему мнению гелий должен был иметь больщое значение для развития воздухоплавания. Несмотря на кажущуюся невозможность получения гелия в больших количествах вследствие незначительного содержания его в природных газах, задача эта была решена в США, где было обнаружено несколько газовых месторождений с содержанием от 0,5 до 1,5% Не. В США было построено несколько заводов, в которых производилась добыча технически чистого гелия. В настоящее время процесс получения гелия из природных газов, даже при содержании его 0,2%, может считаться в достаточной мере освоенным. [c.359] В 1944 г. добыча гелия в США увеличилась в 25 раз по сравнению с довоенным производством. За 1942—1943 гг. был расширен завод в Амарилло и построено четыре новых завода. Гелий применяется для наполнения аэростатов воздушного заграждения, в качестве анестезирующего вещества, для водолазных работ и для сварки магниевых сплавов деталей самолетов. [c.359] Вопрос о получении гелия в СССР является актуальным. Разде.ле-ние природных газов должно получить большое развитие в связи с использованием их в качестве сырья для извлечения этилена и других углеводородов, а также в связи с использованием метана для энергетических и бытовых целей. Поиски новых топливных ресурсов, естественно, заставляют обратить внимание на газовые месторождения, которые имеются в значительных количествах на территории Союза ССР. [c.359] Природные газы по своему составу значительно отличаются друг от друга и могут быть разбиты на два типа метановые м азотистые газы в зависимости от содержания в них СН4 и N2. [c.359] В табл. 6-16 приведены составы природного газа некоторых газовых месторождений США в штатах Монроэ, Амарилло, Декстер и Петролия. [c.359] Главные составные части природных газов СН4 и N2, концентрации которых колеблются в значительных пределах. [c.360] Первая стадия разделения природного газа состоит в выделении N2 и получении в остатке СН4, СгНе и высших углеводородов. [c.360] Выделение азота из природных газов не представляет затруднения ввиду значительной разности температур кипения между азотом и метаном. Для разделения применяется метод фракционированной конденсации или ректификации. Кривые фазового равновесия между метаном и азотом приведены на рис. 6-19. [c.360] Разделение остатка, состоящего из СН4, СгНе и высших углеводородов, производится методами, рассмотренными при разделении коксового и крекинг-газа. Наиболее сложная задача заключается в выделении гелия из природного газа. При разделении сначала получают гелиевый концентрат, состоящий в основном из азота и гелия с небольшой примесью метана, а затем очищают полученный концентрат и выделяют нз него гелий чистотой 99%. [c.360] Указанные три характерные свойства системы гелий — азот придают сроеобраз-ную форму кривым равновесия в Г—д -диаграмме. [c.360] На диаграмме (рис. 6-21,а) показано начало четырех ж идкостных ветвей А—А, В—В, С—С, О—О. При давлении Р в диаграмме Р—х жидкостная ветвь 0—0 начинается при температуре, равной темлературе кипения азота при этом давлении. Это дает на диаграмме Т—х точку О (рис. 6-21,6). Так как все кривые диаграммы Р—х идут с левого. угла вверх направо, то кривые, соответствующие высокой температуре, вообще не пересекутся изобарой Р. Таким образом, точка О в диаграмме Г—х самая высокая точка для давления Р. Изотерма Е—Е (показанная пунктиром) с температурой более низкой, чем изотерма О—О, пересекает изю бару Р в точке /. [c.360] В диаграмме Т—х (рис. 6- 1,б) эта точка 1 лежит ниже точки О. Поскольку жидкостные ветви более низких температур располагаются круче, то в той же точке 1 (рис. 6-21,а) еще одна жидкостная ветвь более низкой температуры пересечет изобару Р. Это будет изотерма А—А. [c.360] Следовательно, в диаграмме Т—х мы получим еще одну точку д с такой же концентрацией гелия, как и точка но при более низкой температуре. Таким образом, находятся все точки жидкостной линии в диаграмме Т—х. Кривую газовой ветви находят путем перенесения соответствующих значений, найденных в диаграмме Р —X при давлении Р. [c.362] Из рис. 6-21,6 видно, что при постоянном да1влени,и для смеси Не—существует точка максимальной концентрации гелия в жидкости, т. е. наблюдается следующее явление сначала с понижением температуры содержание гелия в жидкой фазе растет и приобретает при определенной температуре максимальное значение, а затем начинает падать. [c.363] На -рИ С. 6-22 и 6-23 показаны диаграммы Т — х для системы Не—N2 при 4 и 20 ата, построенные Руэманом и Федоритенко на основаиии исследовательских работ, проведенных в Харьковском физико-техническом институте. [c.363] Максимальная растворимость Не при 20 ата составляет 1,0% яри температуре 7 =105°К при 4 ата максимальная концентрация Не в жидкости 0,11% при температуре Т = 83°К. [c.363] Из рассмотрения диаграмм (рис. 6-22 и 6-23) следует, что при выделении гелия имеет больщое значение температурный режим и процесс следует вести или прн более высоких, или низких температурах сравнительно с той, при которой получается максимальная концентрация Не в жидкости. [c.363] На рис. 6-24 приведены экспериментальные данные о растворимости гелия в смеси и з 6% СН4 и 94% N2 при температуре 84,2° К. Из этих данных следует, что концентрация гелия в растворе для указанных условий а=0,029. [c.363] Вернуться к основной статье