Химические технологии и продукты

---

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
14
НефтеГазо
Химия
1 

2017
Извлечение гелия из природного газа – одна из важней-
ших национальных задач России в наступившем столе-
тии. Если планы модернизации отрасли технических газов 
будут выполнены, мощности по производству гелия и его 
экспорту значительно вырастут. Основные надежды воз-
лагаются на гелий месторождений Восточной Сибири и 
Дальнего Востока. 
В рамках разработки двух крупных гелийсодержащих 
газовых месторождений – Чаяндинского в Якутии и Ковык-
тинского в Иркутской области – предусматриваетcя и вы-
деление гелия из газов этих месторождений. 
Газы этих месторождений относятся к категории гелий-
содержащих газов с высокой концентрацией. Они будут 
транспортироваться по магистральному газопроводу (МГ) 
на газоперерабатывающий завод (ГПЗ), где будет произво-
диться жидкий товарный гелий [1]. 
По всей длине магистрального газопровода должен быть 
предусмотрен отбор газа на снабжение топливом компрес-
сорных станций (КС) и населенных пунктов. 
Для снижения потерь гелия с продуктами сгорания при-
родного газа на отводах природного газа для снабжения 
турбин дожимных компрессорных станций предложено 
устанавливать мембранные установки по извлечению ге-
лия [2]. 
В качестве альтернативы мембранным технологиям в на-
стоящее время существуют также криогенные и комбини-
рованные технологии.
Для выбора наиболее целесообразной технологии мо-
дульных установок выделения гелия из топливного газа 
нами проведен сравнительный анализ существующих тех-
нологий извлечения гелия из природного газа (криогенный, 
мембранный и комбинированный методы).
Особенности технологии 
извлечения гелия из природного 
газа криогенным методом
Применение криогенных технологий 
связано с использованием низких тем-
ператур, необходимых для сжижения 
метана, а именно от 

155 °С до 

196 °С. 
Достижение таких температур в зави-
симости от глубины извлечения гелия 
обеспечивается либо за счет расши-
рения газа с применением турбодетан-
дера, либо за счет создания холода с 
помощью пропановой, фреоновой или 
азотной холодильных установок. Сни-
жение энергозатрат осуществляется 
за счет комбинации турбодетандера и 
«теплового насоса», работающего на 
азотно-метановой фракции собствен-
ного производства. 
Как правило, криогенные технологии по извлечению ге-
лия применяют для крупнотоннажного производства с вы-
делением из природного газа всех ценных компонентов 
(гелий, этан, пропан, бутан, пентаны и др.) и выделением 
избыточного количества азота для повышения теплотвор-
ной способности газа до требуемых значений. Это связано 
в первую очередь с необходимостью проведения подго-
товки газа к криогенным температурам. Необходимо уда-
лить из газа нежелательные примеси – воду, углекислый 
газ, сернистые соединения, ртуть и ряд других примесей. 
Оборудование по подготовке газа занимает значительные 
площади, требует больших затрат на обслуживание (орга-
низацию факельного хозяйства, операторных бункерного 
типа, промежуточных компрессоров и многого другого), по-
требляет значительное количество энергоресурсов (элек-
троэнергии, водяного пара, топливного газа) [3, 4]. При 
выделении только гелия из природного газа эти затраты 
потенциально окупаются исключительно при производстве 
значительных объемов гелиевого концентрата с высокой 
концентрацией гелия, начиная с 80%. 
В нашем случае в отсутствие реализации гелия как 
товарного продукта нет необходимости иметь высокую 
концентрацию гелия (свыше 80%) и очищать его до тре-
бований к товарному гелию, достаточно осуществить его 
концентрирование в возвращаемом газе. При этом затра-
ты на подготовку газа к условиям криогенных температур 
остаются высокими, и снижаются, исходя из опыта нашей 
компании, всего на 5–6% в сравнении с получением кон-
центрата с высоким содержанием гелия.
Нами осуществлена предварительная оценка необхо-
димых затрат на реализацию и обслуживание криогенной 
УДК 622.279.23.23/4
Выбор целесообразной 
технологии модульных 
установок выделения гелия 
из природного газа
Приведено сравнение эффективности криогенной, мембранной и комбинированной 
технологий модульных установок извлечения гелия из природного газа, отбираемого из 
магистрального газопровода «Сила Сибири» на снабжение топливом компрессорных 
станций и населенных пунктов. 
Ключевые слова:
природный газ, гелий, топливный газ, магистральный газопровод, мо-
дульная установка, криогенная, мембранная, комбинированная технологии.
И.А. МНУШКИН,
И.А. МНУШКИН,
к.т.н., генеральный директор
к.т.н., генеральный директор
Е.В. ЕРОХИН,
Е.В. ЕРОХИН,
аспирант, инженер-технолог
аспирант, инженер-технолог
Научно-исследовательский проектный институт нефти и газа «ПЕТОН» 
Научно-исследовательский проектный институт нефти и газа «ПЕТОН» 
(«НИПИ НГ «ПЕТОН») (Россия, 450071, Республика Башкортостан, г. Уфа, 
(«НИПИ НГ «ПЕТОН») (Россия, 450071, Республика Башкортостан, г. Уфа, 
пр. Салавата Юлаева, д. 60/1). 
пр. Салавата Юлаева, д. 60/1). 
E-mail: [e-mail].
E-mail: [e-mail].
А.М. СЫРКИН,
А.М. СЫРКИН,
к.х.н., проф. кафедры общей и аналитической химии
к.х.н., проф. кафедры общей и аналитической химии
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет 
ФГБОУ ВО Уфимский государственный нефтяной технический университет 
(Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). 
(Россия, 450062, Республика Башкортостан, г. Уфа, ул. Космонавтов, д. 1). 
E-mail:[e-mail]
E-mail:[e-mail]

---

ХИМИЧЕСКИЕ ТЕХНОЛОГИИ И ПРОДУКТЫ
НАШ САЙТ В ИНТЕРНЕТЕ: 
WWW.NEFTEGAZOHIMIYA.RU
НефтеГазо
Химия 
15
1 

2017
установки небольшой мощности. При оценке учитывались 
затраты на подготовку и сервисное обслуживание обору-
дования для условий извлечения гелия из исходного газа 
до уровня 90% с получением возвратного газа с концен-
трацией гелия на уровне 2% об. Данные предварительной 
оценки приведены в конце статьи (табл. 2). 
Ниже приведена информация о попытке создания в Рос-
сии в ОАО «Криогенмаш» ряда малотоннажных установок 
для извлечения гелия с учетом окупаемости затрат за счет 
выработки сжиженного природного газа (СПГ) для реали-
зации его на местных рынках, поскольку, как было сказано 
ранее, криогенное извлечение гелия всегда сопровождает-
ся сжижением метана, который можно выводить в качестве 
товарного продукта [5].
На рис. 1 приведена схема установки получения СПГ с 
выделением гелиевого концентрата по технологии ОАО 
«Криогенмаш».
Эта малотоннажная установка предназначена для полу-
чения СПГ в количестве 4,3 т/ч с выделением около 19 нм
3
/ч 
гелиевого концентрата с концентрацией гелия не ниже 80% 
и коэффициентом извлечения гелия 99,6%. Удельный рас-
ход энергии, отнесенный к СПГ, значителен и составляет 
0,69 кВт·ч на 1 кг СПГ, в том числе 11% всех энергозатрат 
приходится на извлечение гелиевого концентрата. 
Высокие затраты на получение гелия исключили про-
мышленное распространение малотоннажных криогенных 
установок ОАО «Криогенмаш». 
Особенности технологии извлечения гелия 
из природного газа мембранным методом
Основой мембранной технологии разделения газов яв-
ляется мембрана, с помощью которой происходит разде-
ление газов (рис. 2). Для технологий мембранного разде-
ления углеводородных газов могут применяться мембраны 
полуволоконного или рулонного (спирального) типа. 
Толщина газоразделительного слоя волокна не превы-
шает 0,1 мкм, что обеспечивает высокую удельную прони-
цаемость газов через полимерную мембрану. 
Существующий уровень развития технологии позволяет 
производить полимеры, которые обладают высокой селек-
тивностью при разделении различных газов, что обеспечи-
вает высокую чистоту газообразных продуктов. Современ-
ный мембранный модуль, используемый для мембранного