Способ извлечения гелия из природного газа Советский патент 1960 года по МПК B01D53/02 F25J3/06 

Описываемый способ изв.юченпя гс.шя из ()дного 1аза по сравпешпо с cxuiecTBVioninMn сюсобамп iioHBiiiuiCT кочффпипеит нзв.псчеиня гелия до УЗ .и и бо.чее, обеслечивает по.пчгнлс гелия чистотой 99,99,i, снижает расход жидкого азота на 20--25 и лмешдпает стоимость ге;1И г

Особеппость способа заключается в том. что г.рямоточную и противоточнук) коидепсанию природного газа ocyniecTivnnoT с одновремеп11ои ien.ioBOH OTiiapKoii pacTiiopeniioro гс.шя, а псхмеднего от водорода ocxniecTB.isiioT окислением иа на.)м ); платиновом ката.тизаторах с последукмпе доочис KOii гелия ;;; ИИ10 активнрованног:; гля ocynteci o6orpei5a.

Осуществление ей особ а иояс1 яе: ся мой. 11р;;1М)ДН1)П1 га.з, и::нpи iep сарато:-; вода иос.ле очистки ri прп да15. два потока. McHbuiiiil иоюк поетупает и; ia;ia, осиовпой ноток направляется на га: ку, схема которой изображена на черте 1 - -11СХ(;дн1)1Й газ сначала :ipoxo;i r предварите.)iii те 1лообменпик /, где температура газа снижается до 52 затем ностунает в одип из двух 11е};екл1оча1оии1хся iiTopbix npcui apHie-ibiiiiix тсч;,1о;)бменн11ков 2. в котором происходит дал1)Нейи1ее ох,тажде1;ие га.за до 97 н частичная, кондсмгсация тяжельгх у1.тев()дородов. Ox.ia/кдение н частичная конденсация , -jTHx ин.тообменннка.х ()суи1ее вляс-те1 об|)атн)1ми iieiTOKaMr; газорасиреде;п1тельиой установки. Основная, масса обра.тного газа имеет давление 12 uld, что 0;бус..1ено гя-сбхоД -. i .) подачи его li маг 1ст1К1Льну|О сеть iioc.ie газо|)асг1реде.т1Г с..::(); . (). noi ii i-;aioniei: да1;леи;;е i-аза ди 10 1 1 «/гл

. тех н о.югп ческой схе.liii, из магистрального |-азонро;; 17---20 ати раснреде.1яется и а завод сжижения нриродно1Ч) .30jiacHj4 TC,Mri4 Ti)H ю устан(,:я K()):;ieHc;-,iii:ii i, иролнарпс. Пиюм кмклообмсииике 2 тяжелых уг.юводородои схемой оГкчпечо ; ,o;5M()ivir()CTb |ктули)0 5аиия ко.пнчсетва холода, BHOCHMOIO обрлпп,; MeiaiioHbiM потоком. Скондеискроваишисси в предва|1Пте;1Ы1;)1 им.схиТ.мепнике 2 тяже.лые yi-лсводоролы отде;;яютсяотгаз;: и ;;тлолм1;:Лч -7 тяжел1)1Х 1.()л;)р(). и:; которого oiiH подаются на ;)а: де/Ч;и е , ixO/ioiiHi) 4, J, 6.

НсСкондеисирова1И1п;1 ся поток направ.тястся непосредственно Б .ioT04i b;ii конденсауор 7; часть н;)ямого нотока лснользуется в качестве теп.т()носнте,тя в кубах отпарнон колонны Я нроти ,оточно1-о

после 4eio этот noTOi-:, частично еконленснрованныи. присоединяется к oci.oBHOMy нотоку в нрямоточнол KOH.ieiicaTope. После нрямоточного конденсатора к прямому н(ггоку таза |;)нсоеднняется поток и внде жидкости, по.тучаемой lia за15оле с:кнжс;|;;и природного i-аза: перед объеднненнем нотоков эту Ж11дкост1 ДИ:сселнр ют с оО ата до 7 20 ита. С ммарН1 1Й ноток нарожндкостно1 , сосюящий нз 95;ч жидкости и 5о газа, ,чяется в отнарную колоиих :V, ;j isepxiieft части которой i-азовая и жидкостная (1) paздe яoгc :. .1И1, )асгв()репн1)1Й в ж;1дкой фазе, отиар;11 ает-ся из нее iiyicM Аиксо ;(::л;чна между стекающей ктгл жидкость) и парамн метана, образ lOiiuiMHcii Р, чубе oTHapHoii ко,тонны. ОтнаренHbiii ГС..ТИЙ вьпюдится нз 5ерха таре.тьчатоГ части ко.юнны и соединяется с ранее ;,Ь1Дс.:сн1:ым псмсл.ным лотоком несК:)нде11С11рованиого таза- (лммарн1)П 1 азоиыГ1 нслч;к направляется на да.:1ьисЙ1нее обоган1,еине в протнвоточные конденсаторы 9, 10.

Стскаюнппт но таре/ькам oTnapHoii кг).тси1ны жидкий метай, за вычетом иснарнринегося, ра.снреде.тястся н;1 пять .иотоков.

1. Основной ноток дросселируется ло 12 ата п в качестве хладоагеита нроходнт .тедовател1 1и) чере-; мпбное нроетранство ирямоточного конденсато 5а, да.тее через н:)1дв;|)итс.П)НЫе тепл()об генннкн / и 2, затем направ.тяется is ма Ч1страл 11 ло сегь нос.те ГРП (нри телпгературе 20).

2- Поток, обеснечнва101п, нодач добавочногс; хо.тода, такжс дроссс.тируется до 12 ата н 1 ЛН1и1(тся и :е1)вый ноток на участке ме/кл.у прямоточным конденсатором 7 н предварнтел ны.м тен.тообличпшком /.

качестве дооавочного х; адоа е:1Т н .межт|) нространспи соответетву10Н1ей ceKiu-ui нротивоточно1() ко;1денсато|)а 9.

4. Пебо.тьнюе ко.тнчество жндкоо метана полается нрн. /геизмеином да15.1ении в кг1честве (|)/1егмы нг: cjpoHreHiic метапо1.О1 колонны 4Г). ()сга, ча.ст, метана дроССе.тнр ется до 12 (/та и направ.тяетея в промежуточный о- делнте, //. Газ из нромеж точного отдели геля вливается в (клювной обранял поток гетана нерел нрел 5арп1ч тьным теп.тооб.менником У, а жп.ткнй метал; д)оссс,1ируется д:) 1,5 отс в отде.,ть 12 /кндкого . /Кндкп метан из г)тле.тнте;1я 12 исно.тьзуетСЯ в Kaac.Tiie хлалоаге1ГГг в ме-танозом тен.тообмсчшнке 13 азогнс)1() ник.та, нскме чего соединяется с ранее выделенным л от.челнте,ie 12 газообразным метаном п панрав.ляется Р, обратную .тинню метапа (Р - 1,5 ига), 1 ду1цето на дейетвуюнииЧ завод.

В целях регулирования хо/юдонроизводительпости лсйствуюпкмо завода, в качччтве развяз1мва101него потока предусмотрена гюзможность отвода на :ази{|)1|канн10 изб)Почно 0 жн.ткого метапа н.з н|К)межуточного отде.тителя //; в эт;).м случае метан из зав.одского ачификатора постуна.ет в ма Т1стра,1ьпу1о сеть нос.те ГРП.

Как уже указьниьтос, суммарны га.ч нз отпарной кол;)111ы Н направ.тяется в трубное нространств ; нротнвоточпого конденсатора 9.

i б;: )(); liiitvitjiiiiciio кснгнмоатора; нопхняя секция охлаждается мета(;л. e.ipi ee/nipi)ii;::iiibi:v ло i./i ити. i; /K:i;; ;-- ieTaii(iM, eanoece/uiiioiiaib liLi:,: лг () и .и. K(;,-i;i-eeT:i;; метала l.i ), направляемогст в liepxHioi еекщпс, (j: peae/i5ie v i :ijioii3B(M;; и.:1 посг;,ю ;и)кимах) комарес :;}ров леиеплюше о ; аи:1Л а , ея ..о ;ia;i/;e:niio аа всаеьп аюiiieii ,.. Иелятагоиеа i; 1(); ле;:е:л1;р, KiMaai iiU) хо.юда колмкаеиР Ч:СЯ i) ii 1 гжак1п .() л-;;:л:(Г;) метана из к бов:;й части от iaTiiOH ivD.ioiiiibr.

Ме;;армв1ипиея Meiai: iP 1 ,о irrii) араеоелмпяетея к другим хадод;i;,iM пс)Т( га оабрааагао /лемма U- .о ага), которые- идут из азотисго п.юка l-f, птде.:ите,1я /j жадк(1:(; хегаиа. иротивоточиого коидеиearujia и ;ei раздатаамо; жад1ч()1Ч) метаиа. Эют ехммариьп поток иадраз,i5ieiesi 3 ;(.тa;ir)i;)lI Х:доди, демчтзу1ОИ1его завода сж1 жеиия Д.ТЯ ие;10.1взоваи::я х;),. иое.к- чего до/ки аетея до 12 ата и подаете/i li магистраль ииже ; PI. Meraai (Р - 5 ста). иепаривишПея в нижноГ еекции л ежтр био1: лiCTpaieriia арсм лвотс.чиотч) к 1лде 1сатора 9, 11дет в качестве обратного ио;( в блг)к иред; арл:елы1()го охлаждения, нос.те чего часть его исло;л з ется Л заволс;х;;е )1. а остальная часть дожимается до 12 arc; и лода;етсн 15 ма Л1Страль ииже ГРП.

()богаи1еии)П1 rcoiieM Л:з 1гл IHJC; i ивпточлого кондеиеатора 9 наиравл :етея во iSTOpoi; нротаао ;04iii i; ко;1денсатл11. Про а1воточная конденсация в нижне; секлнл ирО11 ходнт за с.чет исларения кубово ; жидхости. нредвар;г е.П)Ио сдрсгС(-Л 5ро;;ал|101 лс; 1,5 am: в Bepxiiei секции--за счет иенареиия жидко1о aaoia. киняшего нол вaкyy oм. Из противоточдого конденсатора выходит гс; 1ев1 1Й иолулрод кт чистотой иорядка . котор лй нод15ергается тонкой очистке.

И нротивоточнь:х кондс :саторах нредуемотрена отнарка растворе; иог) елия нз Ky6oiiOH )сти. Тонкая очистка иредусмотрена в ва 1иантах -чрн liH.SKOM дав/клип: (12----20 ота) и ири BBICOKOM ,тении (150--200 ата). 15 ;гер;,().м с. 1е/п езый полуирод л-;т из второго нротивоточного коиде;1сатооа ироходит нрн том же дав.тенин через один из трех иерек.почакицихся угольи1)х алсорбе;1ов /5 низкого давлеН1я, нос.ае чего иолу-гнны re.utii iHiiciOTji П9.7 - 99,8о1 направ.чяется иа дожгггне Р. мембранные ко.ми})ессор,г

Н с. тонкой очистк : лри вьсоком дав.теиии ге. HO.IXHIIK)дукт нз нротивоточио ,; iiTopjoro конденсатора ироходит через иодогревате: }( ло.1 т1рол л та, дожимается ло 150 ста в мемб;1анном колшрессоре и, ирондя вновь через иодогрезатель /6 иолунродукта, ианрав.тяется в () из у1о.- ьнь;х адсорберов 77 15ь:сок(И0 давления. ПолхчаюHiHiicH гелий 4HCiOToii 5i;),iH) и. ианр;и.1яетея иеиосредст15снно i ба. емкости.

В схеме iipcM.ye.MO i рена Р,озмо жиост1, нолучения , минуя л;),1ьнь е a.TCop6epi) высокого лав.. с.;учае 1елиевый ) ежимается до 200 ата, нроходит затех- а:к)тн.1Й конденсатор и далее iia1:ра ляется иеноередстшлпм) в 6a.i;ioHHi ie емкости- При таком ; ариантс ге.пгй нолучается чис1OToii 1)8,5-18,8;.

Регенерация акти;5ированного г,1я в го.1ьчь:х адеорбе;)ах ироиз;10днтся ц;1И отогревом, оеун1ествляемь;м с иолклныо cxxoio азота, иодогреToio в иодогреватеде до 80 ;;0л н.л: чаетнлл.м отогревом до TeNiHe naтуры 13()---140е олиоврел;енн 1Л1 15аку и;1:з;л ием до дарения нопядка 0,1--1 мм рг. ет.

С.брос дав.лелия из yro.ibHbix адеорберо;5 неред pereiKaiaHaei; (з оеновн(;. 1едоочииил1НО|-о 1елцк), так же как н сброс гелг;я через

:1ре,и)хран;пч..;ы1ыс к, (апопы, iipi)n:iiui;i;ri ;я i cyxiU .И1Ч:1пЫ1 г;гзг(;.ль;,сры, ii3 которых rcMiiii кмГ1р;ип;ым 1 KiiAniprccopaM, )Л,агтся н iiстему iioc.ie первого протниотопног:) ()ii;ui ca.ора.

И случае ;iooGxo;uiMoeTii 1-сл;кч5ы;| иолуир дух i Лл iiiopo;;) ipi,; iii:) 1ч;чн():ч) K(ai;uii.-a4opa ирохол п :;u;:,()i ре:;а 1ел /6 пол;Л:poлyi: i а, i xoi:;ром iiarpenao: ся до л.Пох -.( обратным но лхам oxaiiuiiiiori; oi ;;ллор лл 1;()л продух 1 а г, , и eTaiiOHi .i (Yi иод()р,|да. KoTopcai oMiiCTKa от иодорода ар() в Д1К . 1; iiepiioii Н1)/К1Пае: ся laixoe ,iiaai.o а :;;)Л.ор(;Да. е;/, лх-л ел аЛчде. ::Л1() д( пмомх иовьлпа; ) ХМ ара i ры h х lii i а мр;. . McxjiOM;, л рсД iiXoaoM н iiCpiixxo асл.аекл: Л. чагЛ) ;лл го ..;д;л.1л1-, Ki;. :;а хлг.юрода, |К г лчрхх лг : (j аи х )iX4ex ix; дл:лхл X;,i лп i )тахторе. Ovia.iiXiox ; олПч л;;о 1ч.х-лар; лх. хлд:лл.л xipixi :;хол,ил1 «) liTOpyio ступслЛ). , 1Л: л)гл, .; pcaxa,:;5i гха a.ixi.ч:; aix хлдородх с Х11е,.,ом пропччала х логагЛ: x iei:ixen aaipnyxaa, :, мхераiy;)a ххода ixixa до.г/кна быть (ихшдха -лг ali .

t VToii luxibio ус ХП1;)ВЛ1л;асл хя 1х;рл|1аЛЛ-:ллхл i-х. /, хчл ixia natx; BaLiCsi до 1)0. Затем газ хохтуаах и i-axxaxiup xxpiioif ixyxtxia. ;axoi1кч 1)П: 11;хххад11еи| ;м xaixi, i;ria i oixx.i Pvai-xiXH )Xxiixi ххя ходарод e клслородом ироисход; г а бо/лачч ; ai,;,it. :ечхем техлх. и ;)е.х Л1Х1Х: е чхго ()чач1аемая емесч, гахои пагрсххкл хх а xi/xaaai JXi iXiX глгг: ;ax. при ;х:.;11ерат х)е ) . ,1,ля охлаждехаи газа с i апа- лшгае ля хлдяхх ::,пчх T.xia «труба л тр бе:л (орххочхлл ллхх; :; х ллП) ;хл е 11х;л дчх is х.хмоде1ллх1я иодорода е Х1 слорлл,ол: :.ла1Х хрх охia x TI xxii Гсма чах:чч1;о К(л:депе11руе1Х-я и иххтеляе си lio хл iadoi хел х i сic. Охл a xx 4ixr:ii до (v. л:, с остальной доба1й ох ,тх)лдх ix,ci x-:eT i; ;x( ci ntxiii, лоелс KOiopoio xiiuiix охла/хдхю: ся x ;ХХ1Я1Х)М хчлода.хл л Д(; )(). ()бр::зо1;а л11аяся ii,.ara ара i)x. ix/KXexaa ra.xi ча.лхчао : o xuxieap x гся i в:.дсляетея К) H.xariK л дел а ; с,;е- .1л :i;;.iiii:x acxxixii гхха npaxACMOTpcii o.ioK, е(:ст()я:дч;| iix loex oc irx i СЛех, xx iox.iX xXjOMore.iCM. lip auxx ( ;; jieix-iiepaiUMi ajiox:i;;ox ;; ся xx.x4 xoaixi оора:)ом. C)c 4iiaeM;,;x rax хроходаг пос.чсдохателхао диа . ikpiii,iii ао ходу газа чсуiio li.iaix па libixoae аз пего ni сразхяе-:ея с псхадххИ li, а хххст1Л() 1Х1за. BiojKin по jxiaa ocxniine/ix раболал ча досупл у газа, а в ipeibeM ()ди г регепе)ац1:я адсороечта е аосл(Х1 чоп1ам ()см. После Ч лажпеппя nepiioro по ос чпаемого ixxia адссч)бера чропззодп1Хя

ПС-рС1,Ч1()ЧСЧ11СХ П ПОВЛОрЯетСЯ iUiOlib.

Регеперацпя адеороепта л|1о1 ззода i сх 1оа(;чпв1лЧ ixiiXMX, а охча/| дсппе ()м из a3orn(ji( cl .

1.(люсоб чзвлечсч1Чя ге,1пя чз пр|Прод:;ого 1Х1за ч;) адсорб1 110 1поК()нде 1сациои11ой схеме, от.гача ю п; ч ii с я iexx чю, с иелчш noHiJnieппя ко:)с|1фпцпепта аз15,течеппи гелпя ч еччже1 пя ixx) стопмоетп, чрямоточпук) н противоточпук) KonAeiKXinino прпр()Д;101Х) гагхх оеучцестиля()г : одпонремеппоп тепловой отпаркой раетвореппого ixxnisi. а очпстк послсд1гего от 5одорода (хччпеетвляюч окпегкчшел аа ча.чладпсчюм и платпповом катализаторах, е 1К)следук) дооч11етхой гелпя а1 тп15Чр/о: апчв;м yr.iCM.2.Способ по п. 1, о г л ч ч а о ПИ с я ТСм, чИ) регеперацпк) aKinпчро; аччого yixix осупкхлч.чяют ва1 уумир(:|5ач:1е 1 без ao/nioixi обогрева.