ВЫСОКОЭКОНОМИЧНЫЙ СПОСОБ ПРОМЫШЛЕННОГО ПОЛУЧЕНИЯ ГЕЛИЯ Российский патент 1998 года по МПК F04F5/54 

Изобретение относится к способам разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов в вихревых установках, работа которых осуществляется в соответствии с законом Ерченко о свободно вращающемся вихревом потоке с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, открытым автором в 1994 г, и может быть использовано для выделения гелия из воздуха, необходимого в различных отраслях промышленности, атомной энергетике и многих других производствах.

Известен способ энергетического разделения сред в вихревой установке, содержащей камеру энергетического разделения с двумя вводами на одном конце и диффузором вывода горячего потока на другом, подключенным через теплообменник к одному из сопловых вводов, второй из которых соединен с источником сжатого газа, а также осевой патрубок вывода холодного потока, камера энергетического разделения со стороны сопловых вводов снабжена осесимметрично расположенным патрубком, а патрубок вывода холодного потока расположен со стороны диффузора и вокруг этого патрубка дополнительно установлена трубка, образующая с ним кольцевой зазор, подключенный к патрубку, осесимметрично расположенному со стороны сопловых вводов [1].

Недостатком такого способа разделения сред в вихревой установке является невозможность осуществления разделения сред, так как разделяемые среды подаются в камеру энергетического разделения через сопловые вводы при сверхкритическом истечении, что обеспечивает только разделение сред вследствие разницы в их температурах, а точнее плотностях. Конструкция такой вихревой установки не приспособлена для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, имеющих одинаковую температуру.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ разделения сред в вихревом устройстве, включающем закрутку проходящего через завихритель потока, разделение потока среды и отвод сред через центральный и периферийный каналы, а вихревое устройство содержит завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, и периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы [2].

Недостатком такого способа разделения сред в вихревом устройстве является невозможность осуществления разделения сред, так как разделяемые среды подаются в камеру завихрения через сопловые вводы при сверхкритическом истечении, что обеспечивает разделение сред только вследствие разницы в их температурах, а точнее плотностях. Конструкция такой вихревой установки не приспособлена для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, имеющих одинаковую температуру.

Задачей изобретения является создание высокоэкономичного способа промышленного получения гелия.

Указанная задача решается тем, что в известном высокоэкономичном способе промышленного получения гелия, включающем закрутку проходящего через завихритель потока, разделение потока среды и отвод сред через центральный и периферийный каналы, вначале проводят предварительное совместное выделение горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, затем смесь выделенных горючей составляющей и гелия направляют в качестве топлива в теплотехническое устройство, где горючую составляющую сжигают, а полученную после сжигания смесь отработавших газов направляют в дополнительную вихревую установку для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, где из смеси выделяют гелий, при этом каждая из вихревых установок для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов содержит завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, и периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно последней, а центральный поток вышеуказанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы установлен по меньшей мере второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего, а по крайней мере каждый из отводов разделенных сред за вихревой трубой снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством.

Сопоставительный анализ заявляемого технического решения с аналогом и прототипом позволяет сделать вывод о наличии новых отличительных признаков, следовательно, заявляемое техническое решение соответствует критерию "новизна".

В известных науке и технике решениях не обнаружены совокупности отличительных признаков заявляемого решения, проявляющих аналогичные свойства и позволяющих достичь указанный в задаче изобретения результат, следовательно, решение соответствует критерию изобретения "существенные отличия".

На фиг. 1 представлена установка для промышленного получения гелия; на фиг. 2 - установка для промышленного получения гелия; на фиг. 3 - установка для промышленного получения гелия; на фиг. 4 - характерное изменение окружной скорости потока W по радиусу в выходном сечении лопаточного завихрителя потока; на фиг. 5 - характерное изменение окружной скорости потока W по радиусу в выходном сечении лопаточного завихрителя потока; на фиг. 6 - сечение по А-А на фиг. 1; на фиг. 7 - сечение по А-А на фиг. 1.

В высокоэкономичном способе промышленного получения гелия, включающем закрутку проходящего через завихритель потока 1, разделение потока среды и отвод сред через центральный 2 и периферийный 3 каналы (фиг. 1), вначале проводят предварительное совместное выделение горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4, затем смесь выделенных горючей составляющей и гелия направляют в качестве топлива в теплотехническое устройство 5, где горючую составляющую сжигают, а полученную после сжигания смесь отработавших газов направляют в дополнительную вихревую установку для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 6, где из смеси выделяют гелий, при этом каждая из вихревых установок для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов содержит завихритель потока 1, установленный на входном участке 7 вихревой трубы 8, и периферийный канал 3 с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход 9 центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку 7 вихревой трубы 8 стороны, причем периферийный канал 3 на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью 10 вихревой трубы 8 и наружной поверхностью участка трубы 11, расположенного внутри выходного участка 12 вихревой трубы 8 соосно последней, а центральный поток указанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит вышеуказанный участок трубы 11, расположенный внутри выходного участка 12 вихревой трубы 8, внутри вихревой трубы 8 установлен по меньшей мере второй завихритель потока 13, обеспечивающий дозакрутку последнего, а по крайней мере каждый из отводов 14, 15 разделенных сред за вихревой трубой 8 снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством 16, 17.

При этом выделенная горючая составляющая вместе с гелием может сжигаться в качестве топлива в высоконапорном парогенераторе 18 (фиг. 2); выделенная горючая составляющая вместе с гелием может сжигаться в качестве топлива в камере сгорания 19 газотурбинной установки, содержащей по меньшей мере последовательно соединенные компрессор 20, камеру сгорания 19 с трубопроводом 21 подвода топлива и газовую турбину 22 (фиг. 3).

Высокоэкономичный способ промышленного получения гелия обеспечивается тем, что воздух, из которого добывается гелий, подвергается предварительному совместному выделению горючей составляющей и гелия из первого в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4 (фиг. 1).

Целесообразность совместного выделения гелия с горючей составляющей вызывается малым процентным содержанием гелия как по объему, так и по массе в воздухе. Воздух представляет собой смесь газов, основными компонентами которого являются азот и кислород. Объемное и массовое содержание последних (в %) в воздухе составляет соответственно 78,1 (N₂); 21,0 (O₂) и 75,5 (N₂); 23,1 (O₂). Наряду с другими газами в воздух входят водород, гелий и метан, объемное и массовое содержание которых (в %) составляет соответственно 5 • 10^-5 (H₂); 5 • 10^-4 (He); 2 • 10^-4 (CH₄) и 3 • 10^-6 (H₂); 7,2 • 10^-5 (He); 8 • 10^-5 (CH₄) [3] . Молекулярные массы водорода, гелия и метана из газов, входящих в состав воздуха, являются минимальными и соответственно составляют 2,02 (H₂); 4 (He) и 16 (CH₄), т.е. молекулярная масса водорода, гелия и метана меньше средней молекулярной массы входящих в состав воздуха газов соответственно в 14,7 и 2 раза, что для достижения значительного эффекта в выделении горючей составляющей (водорода и метана) и гелия является особенно важным вследствие очень малого процентного содержания вышеуказанных газов (компонентов) в воздухе, а также в необходимых случаях в выделении их с малым процентным содержанием других газов.

Процесс совместного выделения горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4 (фиг. 1) осуществляется в соответствии с законом Ерченко, который гласит: "В свободно вращающемся вихревом потоке среды (газа, жидкости, их смесей, диспергированной, двухфазной, пылегазовой и другой сред) с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов в процессе затухания вращательного движения потока за сечением по его длине, в котором максимальное значение окружной скорости достигает критического значения, обеспечивающего еще вращение наиболее тяжелых частиц среды в периферийной зоне потока, возникает процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми в направлении к оси вращения потока, продолжающийся до сечения, в котором среда во вращающемся потоке располагается кольцевыми слоями в порядке возрастания ее плотности в каждом последующем из них в направлении к оси вращения вихревого потока.

При максимальном значении окружной скорости, большем критического значения, процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми протекает в обратном вышеуказанному направлении, т.е. в направлении к периферии потока".

Таким образом, в основу способа разделения воздуха на составляющие компоненты положено ранее неизвестное явление.

Максимальное значение окружной скорости закрученного потока воздуха в выходном сечении 1-1 (фиг. 1) завихрителя потока 1 может не превышать критического значения W_кр, при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых (наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне потока, а также может превышать указанное критическое значение окружной скорости W_кр. В зависимости от указанного максимального значения окружной скорости вихревого потока на выходе из завихрителя потока 1 процесс непрерывного замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми (большей плотности или молекулярной массы) при затухании вращательного движения потока происходит в направлении к оси вращения потока или в направлении от вышеуказанной оси, т.е. к периферии потока. В последнем случае процесс продолжается до тех пор, пока максимальное значение окружной скорости W_макс в каком-то сечении потока не достигнет его критического значения W_кр, при котором еще обеспечивается вращение наиболее тяжелых (наибольшей плотности или наибольшей молекулярной массы) частиц среды в периферийной зоне 23 потока (фиг. 4, 5).

При дальнейшем снижении максимального значения окружной скорости W_макс (W_макс < W_кр) в сечениях потока в направлении его движения направление замещения менее тяжелых частиц среды тяжелыми изменяется на противоположное, т. е. указанное замещение происходит в направлении к оси вращения потока.

Поэтому в последнем случае при установке только одного завихрителя потока 1 на входном участке 7 вихревой трубы 8 вихревой установки 4 максимальная эффективность разделения компонентов воздуха (сред) достигается в случае, когда максимальное значение окружной скорости W_макс вращающегося потока снижается до его критического значения W_кр в сечении 2-2 на входе в участок трубы 11, расположенного внутри выходного участка 12 вихревой трубы 8 соосно последней (фиг. 1).

В случае выхода потока воздуха из выходного сечения 1-1 завихрителя потока 1 с максимальным значением окружной скорости W_макс, не превышающем его критического значения W_кр, максимальная эффективность разделения воздуха на компоненты достигается в случае, когда полное затухание вращательного движения потока воздуха происходит в сечении 2-2 вихревой трубы 8.

Перемещение тяжелых частиц 24 воздуха ближе к оси вращения потока в случае, когда максимальное значение окружной скорости W_макс последнего в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 1 (фиг. 1) не превышает его критического значения W_кр (W_макс≤W_кр), происходит по спиралеобразной траектории с уменьшением радиуса их вращения (фиг. 6). При этом при переходе на меньший радиус вращения тяжелые частицы 24, обладающие большей окружной скоростью, увеличивают угловую скорость вращения менее тяжелых частиц воздуха на указанном радиусе, отдавая часть кинетической энергии другим частицам, менее тяжелым. Самые легкие частицы, молекулы водорода и гелия 25, а также метана, вращаясь в потоке и одновременно перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 8, удаляются от оси вращения, с увеличением радиуса их вращения, по спиралеобразной траектории (фиг. 6).

Движение частиц средней тяжести (азота) 26, т.е. значение плотности (молекулярной массы) которых находится в промежутке между значениями плотностей частиц 24 и 25, происходит по более сложной траектории. Эти частицы 26, совершая вращательное движение в потоке воздуха и перемещаясь в осевом направлении вихревой трубы 8, одновременно совершают и свои собственные спиралеобразные круговые движения с уменьшающимся радиусом собственного вращения в направлении движения потока и при этом смещаясь в направлении к оси вращения потока воздуха или к его периферии, что определяется значениями их плотностей (молекулярных масс), процентным содержанием в потоке воздуха и местом их расположения в радиальном направлении в последнем, при этом они в потоке находятся во взвешенном состоянии, т.е. вращаются внутри потока. Объясняется вышеизложенное следующим. За счет полученной дополнительно кинетической энергии от тяжелых частиц 24 средней тяжести частицы 26 воздуха переходят на увеличенный радиус их вращения, но движение их в указанном направлении ограничивается приобретенной энергией, которой оказывается недостаточно для дальнейшего перемещения их по спиралеобразной траектории к внутренней поверхности вихревой трубы 8, и вследствие быстрого затухания вращательного движения потока указанные частицы 26 начинают собственное круговое вращение в вихревом потоке в направлении к оси вращения потока, так как процесс приобретения дополнительной кинетической энергии и т.д., что описано выше, продолжается до тех пор, пока в процессе их собственного спиралеобразного вращения радиус спирали окажется равным нулю, что соответствует полному окончанию процесса разделения частиц воздуха (газа и др.) в определенном сечении потока по длине вихревой трубы 8, когда частицы располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности в каждом последующем слое в направлении к оси вращения вихревого потока (фиг. 1, 6). На фиг. 1, 6 траектория средней тяжести частицы 26 показана условно, так как частица 26, перемещаясь в потоке по своей траектории, одновременно совершает движение вместе с вращающимся потоком. Траекторию указанной частицы можно представить как бы в выделенном и только вращающемся вместе с потоком газа элементе объема последнего, в котором сама частица 26 совершает свои собственные вращательные движения и при этом перемещается в осевом направлении вихревой трубы 8.

В случае когда максимальное значение окружной скорости W_макс закрученного потока воздуха в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 1 больше его критического значения W_кр (W_макс > W_кр), физическая картина процесса замещения менее тяжелых частиц 25 воздуха тяжелыми частицами 24 аналогична вышеописанному процессу, только процесс замещения происходит в противоположном направлении, а именно в направлении к периферии потока, т.е. от оси его вращения (фиг. 7). При этом процесс заканчивается в сечении потока, в котором частицы газа во вращающемся потоке располагаются кольцевыми слоями в порядке возрастания их плотности (молекулярной массы) в каждом последующем слое в направлении к периферии потока. Процесс взаимного замещения частиц воздуха (газа и др.) в вихревом потоке, имеющих разную плотность (молекулярную массу), сопровождается затратой работы замещения, что подтверждается исследованиями.

В случае когда максимальное значение окружной скорости W_макс в выходном сечении 1-1 завихрителя потока 1 не превышает его критического значения W_кр (W_макс ≤ W_кр), на работу вихревой установки 4 при этом затрачивается меньшее количество энергии в сравнении с вторым случаем, расходуемой на подачу и закрутку потока разделяемого воздуха в вихревой трубе 8 установки 4. Однако использование второго случая, когда максимальное значение окружной скорости W_макс в выходном сечении завихрителя потока 1 превышает его критическое значение W_кр (W_макс > W_кр), для выделения горючей составляющей (водорода и метана) и гелия из воздуха наиболее эффективно, так как процентное содержание указанных газов в воздухе очень маленькое и в этом процессе выделения горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке 4 выделяемая среда концентрируется у оси вращения потока, а следовательно, толщина (диаметр) в сечении потока выделяемой смеси горючей составляющей и гелия оказывается наибольшей, чем в случае, если бы указанная среда концентрировалась на периферии потока разделяемого воздуха. В последнем случае вследствие малой толщины смеси горючей составляющей и гелия на выходе из вихревой трубы 8 (фиг. 1) ее значительно сложнее качественно отделить от остальных компонентов воздуха, имеющих намного большее процентное содержание в последнем.

В общем случае и при необходимости гелий возможно получить и в указанной вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, но такой путь является нецелесообразным вследствие увеличения затрат энергии на его получение, усложнения вихревой установки и значительных потерь гелия с другими разделяемыми газами, а именно метаном и водородом, так как атомарная масса гелия больше молекулярной массы водорода и меньше молекулярной массы метана.

Для совместного выделения горючей составляющей и гелия могут использоваться и другие более эффективные установки для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, разработанные в настоящее время автором.

Выделенная горючая составляющая вместе с гелием - инертным газом является топливом, а при сжигании последнего атомарная масса гелия в продуктах сгорания оказывается минимальной и, кроме того, в несколько раз меньше молекулярных масс газов, входящих в продукты сгорания. Поэтому для снижения затрат на производство гелия в больших количествах целесообразно сжигание горючей составляющей и гелия в качестве топлива в теплотехническом устройстве 5 (фиг. 1), а затем после сгорания горючей составляющей целесообразно осуществлять последующее выделение из отработавших газов теплотехнического устройства 5 гелия в дополнительной вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 6 (фиг. 1).

Между вихревыми установками для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4 и 6 может устанавливаться высоконапорный парогенератор 18 (фиг. 2), в котором смесь выделенных горючей составляющей и гелия сжигают в качестве топлива.

Выделенная горючая составляющая вместе с гелием может сжигаться в качестве топлива в камере сгорания 19 газотурбинной установки (фиг. 3), содержащей по меньшей мере последовательно соединенные компрессор 20, камеру сгорания 19 с трубопроводом 21 подвода топлива и газовую турбину 22. Наличие трубопровода 21 подвода топлива в камеру сгорания 19 обеспечивает возможность работы газотурбинной установки при остановке технологического процесса получения гелия.

Между вихревой установкой для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4 и теплотехническим устройством 5 на участке 27 (фиг. 1), а также между вихревой установкой 4 и высоконапорным парогенератором 18 на участке 28 (фиг. 2) или между вихревой установкой 4 и камерой сгорания 19 газотурбинной установки на участке 29 (фиг. 3) устанавливается необходимое оборудование, в том числе арматура и средства контроля и управления, нагнетающее устройство для создания необходимого рабочего давления выделенной горючей составляющей и гелия из воздуха, обеспечивающие нормальную работу теплотехнического устройства 5, высоконапорного парогенератора 18 и газотурбинной установки.

Сжигание горючей составляющей, включающей гелий, может осуществляться в различных теплотехнических устройствах. Однако преимущество сжигания горючей составляющей, содержащей гелий, в газотурбинной установке или высоконапорном парогенераторе заключается в экономической целесообразности, так как подача отработавших газов (продуктов сгорания) в вихревую установку 6 для последующего выделения из них гелия достигается за счет повышенного давления на выхлопе газотурбинной установки и в выходном тракте парогенератора 18 по отношению к атмосферному давлению. Благодаря этой потенциальной энергии отработавших газов обеспечивается подача и закрутка указанных газов в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 6, в которой осуществляется последующее выделение гелия, а также обеспечивается свободный выход отделенных от гелия газов в атмосферу.

На выходе отработавших газов из выхлопного тракта парогенератор 18 (фиг. 2) или на выходе отработавших газов из газотурбинной установки (фиг. 3), а также иного теплотехнического устройства 5 (фиг. 1) перед вихревой установкой для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 6, на участках 30, 31 и 32 соответственно вышеуказанному, в которой осуществляется последующее разделение первых с целью получения гелия, устанавливается необходимое оборудование, обеспечивающее нормальную работу вихревой установки 6 (фиг. 1, 2, 3).

Вследствие малого содержания горючей составляющей и гелия в атмосферном воздухе наиболее целесообразным является использование энергии ветра для подачи воздуха в вихревую установку 4, в которой происходит предварительное разделение воздуха с выделением первых (фиг. 1, 2, 3).

Газотурбинная установка может выполняться и по более сложной схеме, что определяется ее мощностью и другими требованиями к ней. Так, она может иметь промежуточное охлаждение воздуха в процессе сжатия в компрессоре 20, для чего между компрессором низкого давления и компрессором высокого давления устанавливается воздухоохладитель. Также установка может иметь вторую камеру сгорания для осуществления промежуточного теплоподвода между турбинами высокого и низкого давлений. Возможны и другие варианты выполнения газотурбинной установки.

Выделяемая из воздуха горючая составляющая вместе с гелием может использоваться как дополнительная часть топлива к основному, подаваемому в теплотехническое устройство 5, парогенератор 18 или в камеру сгорания 19 газотурбинной установки (фиг. 1, 2, 3), что определяется производительностью вихревой установки для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов 4 и потребным расходом топлива на теплотехническое устройство, высоконапорный парогенератор и на газотурбинную установку и т.п.

Установка в целом может выполняться полностью автоматизированной.

Таким образом, предложенный способ промышленного получения гелия является самым экономичным из существующих способов получения первого и весьма перспективным, так как все другие способы являются дорогостоящими и требуют сложного оборудования для получения гелия.

Изобретение может быть использовано прежде всего при строительстве новых электростанций с газотурбинными установками в районах действия ветра для одновременной выработки электроэнергии и получения гелия, а также оно может быть использовано и в иных теплотехнических установках, обеспечивающих сжигание выделенной из воздуха горючей составляющей, содержащей гелий, для последующего выделения из продуктов сгорания гелия, необходимого в различных отраслях промышленности, атомной энергетике и многих других производствах.

Источники информации
1. А.с. СССР N 1208430, F 25 B 9/02. 1986.

2. Патент США N 3296807, кл. 62-5, 1965 (прототип).

3. Вакуумная техника: Справочник /Е.С.Фролов, В.Е.Минайчева, А.Т.Александрова и др. Под общ. ред. Е.С.Фролова, В.Е.Минайчева. - М.: Машиностроение, 1985, с.12,

Изобретение относится к способам разделения сред с неоднородным полем плотностей. Вначале проводят предварительное совместное выделение горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, затем смесь выделенных горючей составляющей и гелия направляют в качестве топлива в теплотехническое устройство, где негорючую составляющую сжигают, а полученную после сжигания смесь отработавших газов направляют в дополнительную вихревую установку для разделения сред с неоднородным полем плотностей с разной молекулярной массой, где из смеси выделяют гелий. Данный способ позволяет повысить экономичность способа получения гелия из воздуха. 2 з.п. ф-лы, 7 ил.

1. Высокоэкономичный способ промышленного получения гелия, включающий закрутку проходящего через завихритель потока, разделение потока среды и отвод сред через центральный и периферийный каналы, отличающийся тем, что вначале проводят предварительное совместное выделение горючей составляющей и гелия из воздуха в вихревой установке для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, затем смесь выделенных горючей составляющей и гелия направляют в качестве топлива в теплотехническое устройство, где горючую составляющую сжигают, а полученную после сжигания смесь отработавших газов направляют в дополнительную вихревую установку для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов, где из смеси выделяют гелий, при этом каждая из вихревых установок для разделения сред с неоднородным полем плотностей и с разной молекулярной массой компонентов содержит завихритель потока, установленный на входном участке вихревой трубы, и периферийный канал с кольцевым входным сечением для отвода периферийного потока и выход центрального потока разделенных сред, расположенный с противоположной входному участку вихревой трубы стороны, причем периферийный канал на своем начальном участке для отвода периферийного потока разделенной среды образован внутренней поверхностью вихревой трубы и наружной поверхностью участка трубы, расположенного внутри выходного участка вихревой трубы соосно с последней, а центральный поток указанной среды отводится по меньшей мере через один канал, которым на его начальном участке в последнем случае служит указанный участок трубы, расположенный внутри выходного участка вихревой трубы, внутри вихревой трубы установлен по меньшей мере второй завихритель потока, обеспечивающий дозакрутку последнего, а по крайней мере каждый из отводов, разделенных сред за вихревой трубой, снабжен по меньшей мере одним регулирующим запорным устройством. 2. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенная горючая составляющая вместе с гелием сжигается в качестве топлива в высоконапорном парогенераторе. 3. Способ по п.1, отличающийся тем, что выделенная горючая составляющая вместе с гелием сжигается в качестве топлива в камере сгорания газотурбинной установки, содержащей по меньшей мере последовательно соединенные компрессор, камеру сгорания с трубопроводом подвода топлива и газовую турбину.