Установка для получения гелия из природного газа Советский патент 1991 года по МПК F25J3/08 

Изобретение относится к криогенной технике, а именно к технике извлечения гелия из природного газа.

Цель изобретения - расширение функциональных возможностей и снижение энергозатрат.

На фиг. 1 представлена схема установки; на фиг, 2 - схема узла сжатия газа.

Установка содержит источник 1 природного газа, снабженный устройством очистки газа от влаги и примесей, устройство 2 для сжигания газа, сосуд-накопитель 3 технического гелия, регенеративные теплообменники 4 и 5, расположенные на сообщающихся сосудах 6 и 7, снабженных поршнями 8 и 9 и впускными 10 и 11 и выпускными 12 и 13 клапанами, рекуперативный теплообменник 14, внешний источник 15 холода, отделитель 16 жидкости, двухходовые вентили 17-19. Сообщающиеся полости сосудов 6 и 7 заполнены легкоконденсирующимся газом, например, изобутаном или фреоном и соединены между собой капилляром.

Установка работает следующим образом.

Из источника 1 природный газ подается в сжигающее устройство 2, откуда высокотемпературные продукты сгорания поочередно подаются в регенеративные теплообменники 4 и 5. При подаче в регенеративный теплообменник, например 5, горячего газа через вентиль 17 легкокипящее вещество в сосуде 7 испаряется и поршень 9 поднимается вверх. Одновременно при подаче в регенеративный теплообменник 4 холодного газа через вентиль 18 поршень 8 опускается. В этом случае через клапан 10 надпоршневое пространство сосуда 6 заполняется обогащенной гелием фракцией.

проходящей через теплообменник 4. Одновременно через клапан 11 сжатый газ, обогащенный гелием, поступает в сосуд-накопитель 3 гелия. Обогащение продуктов сгорания гелием происходит при охлаждении их в рекуперативном теплообменнике 14 внешним источником 15 холода и фракционированным сепарированием высококипящих продуктов сгорания в

отделителе 16 жидкости, откуда обогащенный гелием газ обратным потоком через теплообменник 14 и вентиль 18 поступает в надпоршневое пространство сосуда 6 на сжатие. Через определенное время происходит переключение холодных и горячих потоков, и цикл повторяется.

Формула изобретения Установка для получения гелия из природного газа, содержащая источник газа, устройство для сжатия газа, рекуперативный теплообменник, внешний источник холода и сборник гелия, отличающаяся тем, что, с целью расширения функциональных возможностей и снижения энергозатрат, установка дополнительно содержит устройство для сжигания газа, а устройство для сжатия газа выполнено в виде двух сосудов, каждый из которых разделен поршнем на сообщающиеся и несообщающиеся полости, снабженные регенеративными теплообменниками, соединенными по входу с устройством для сжигания газа и с выходом рекуперативного теплообменника, а

по выходу - с входом последнего, причем несообщающиеся полости снабжены впускными клапанами, соединенными с регенеративными теплообменниками, и выпускными клапанами, соединенными со

сборником гелия.

вход колодного газа

, г

I/

выход (жатого

газа f2

Изобретение относится к криогенной технике и позволяет расширить функциональные возможности и снизить энергозатраты. Содержащий гелий природный газ сжигается в устройстве 2, и продукты сгорания при высокой температуре поочередно поступают в регенеративные теплообменники (РТО) 4 и 5 и далее через вентиль 19 в рекуперативный ТО 14, где охлаждаются внешним источником 15 холода до температуры конденсации легкоконденсирующихся компонентов продуктов сгорания, которые отделяются в отделителе 16, а обогащенный гелием газ обратным потоком через ТО 14 и вентиль 18 поступает в полость сжатия сосуда 6 или 7 через впускные клапаны 10 и 11. Горячие продукты нагревают и испаряют легкокипящую жидкость в одной из сообщающихся полостей сосуда 6 или 7, при этом поршень 8 или 9 поднимается, сжимает находящийся в надпоршневой полости гелий и через выпускной клапан 13 (12) поступает в сборник гелия. Через определенное время происходит переключение потоков, и цикл повторяется. 2 ил. СО 3-3 о го о о о CJ 76

выход

холодного

потопа

вюд

колодного

потока

Фиг. 2