Химические технологии и продукты

Вариант исполнения мембранной установки 
второго типа (с двумя ступенями):
1 – компрессор; 2 – теплообменник; 3 – сепаратор; 
4 – фильтр; 5 и 6 – мембранные блоки соответственно 
первой и второй ступени извлечения
Рис. 3

---

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: 
WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU
НефтеГазо
Химия 
17
1 

2017
Она включает мембранные блоки первой (для первого 
типа установок), второй, а также третьей и последующих 
ступеней (для второго типа), в которых извлекается перме-
ат, фильтр, теплообменник (подогреватель) и сепаратор. 
Кроме этого, если газ имеет недостаточное давление для 
подачи на мембрану (не зависит от типа установок), то необ-
ходимо использование компрессора для создания нужного 
давления. Требуются компрессоры по пермеату (для перво-
го и второго типов) в случае закачки пермеата в газопровод 
или отправки на другую ступень для концентрирования (для 
второго типа) и компрессор по рециклу очищенного газа 
ретанта (для первого или второго типа) в случае необходи-
мости его дожатия на повторное извлечение [14, 15].
Первый тип имеет преимущество в сравнении со вторым 
типом, поскольку он достаточно просто и с меньшими за-
тратами решает задачу возврата пермеата в МГ.
Особенности технологии извлечения гелия 
из природного газа комбинированным методом
Возможно использование комбинированной технологии 
извлечения гелия, в которой наряду с криогенным разде-
лением применяются мембранные установки. 
Так, можно концентрировать гелий за счет диффузии че-
рез мембрану в одну ступень до содержания гелия около 
1,4% (то есть в 10 раз выше, чем в исходном газе), а затем 
меньший на порядок объем концентрированного по гелию 
газа подвергать криогенному фракционированию на дей-
ствующей установке. Это значительно уменьшит энерге-
тические затраты по сравнению с криогенной технологией 
при получении концентрата гелия с концентрацией более 
80%. Доказательством являются данные, представленные 
в табл. 1.
Из табл. 1 следует, что энергетика процесса существен-
но снижается. Однако при использовании данного метода 
сохраняются значительные затраты на 
подготовку газа, поскольку процесс 
криогенной ректификации остается, 
что существенно увеличивает общие 
затраты и делает этот метод невы-
годным для применения на МГ. Кроме 
того, комбинированный метод целесо-
образен только для получения высоко-
концентрированного гелия, а получать 
такой концентрат для возврата гелия в 
МГ необходимости нет. 
В рамках применения комбинирован-
ных технологий для извлечения гелия 
на МГ существуют следующие недо-
статки:
• давление после мембранной уста-
новки составляет 0,3–0,9 МПа (абс.) – 
низкое для применения криогенных 
технологий, в которых обычно исполь-
зуется давление 2,0–3,0 МПа (абс.), то 
есть для применения последующего 
криогенного разделения потребуется 
установка дополнительного компрес-
сора для компримирования потока 
пермеата до необходимого давления;
• в связи с использованием крио-
генных технологий понадобится стро-
ительство всех необходимых устано-
вок предварительной подготовки газа, 
хоть и меньшей мощности, с сопут-
ствующими вспомогательными объек-
тами общезаводского хозяйства, что приведет к увеличе-
нию капитальных и эксплуатационных затрат.
Для принятия решения о выборе метода извлечения ге-
лия из топливного газа КС магистрального трубопровода 
и газа для подачи региональным потребителям нами про-
ведены технологические расчеты. Сравнительный анализ 
применения криогенной, мембранной и комбинированной 
технологий в одинаковых условиях (удаление из топлив-
ного газа 90% гелия) для объекта, имеющего максималь-
ную мощность отбора топливного газа из МГ (на уровне 
30 тыс. м
3
/ч), приведен в табл. 2.
Выводы
Проведенный анализ трех возможных технологий вы-
деления гелия на МГ показывает, что для небольших 
мощностей отбора газа на МГ криогенный и комбини-
рованный методы чрезмерно затратны из-за необходи-
мости подготовки газа и вынужденного сжижения всего 
Таблица 1
Таблица 2