Им. И. М. Губкина унц "газохимия" иох им. Н. Д. Зелинского ран ргу нефти и газа им. И. М. Губкина

Рис.41. Принципиальная схема мембранной трехступенчатой установки получения гелиевого концентрата из природного газа:
1,2,3- мембранные аппараты соответственно первой, второй и третьей ступеней; 4 — компрессоры.

Концентрация гелия

Глубокую очистку гелиевого концентрата ведут с использова­нием более глубокого охлаждения, чем при его извлечении. Она сопровождается удалением из концентрата примесей водорода, азота, метана и др. Такое обогащение включает четыре ступени:
-очистку концентрата от примеси водорода гидрированием на специальном катализаторе;
-глубокую осушку от влаги, образующейся при гидрировании водорода, адсорбцией на оксиде алюминия;
-сжатие до 15-20 МПа и охлаждение до минус 207°С гелие­вого концентрата с последующим дросселированием его и се­парацией фаз в 1 или 2 ступени (газовая фаза после такой сепа­рации содержит 99,5% гелия);
-адсорбционную доочистку такого концентрированного гелия активным углем, охлаждаемым жидким азотом, и получение гелия концентрацией 99,98 (% об.)
Процесс низкотемпературной адсорбции, применяемый для очистки гелия от микропримесей кислорода и азота, был рассмотрен в разделе, посвященном низкотемпературным процессам разделения углеводородных газов.
Ожижение гелия
Для перевода газообразного гелия указанной чистоты в жид­кое состояние газ охлаждают вначале жидким азотом, потом направляют в турбодетандер, а затем в парожидкостный турбодетандер (или дросселируют). В результате этих процессов часть гелия переходит в жидкую фазу, которую затем доочищают (от примесей воздуха и неона) в адсорберах, размещенных непо­средственно в агрегатах охлаждения. Полученный жидкий гелий заливают в сосуды Дьюара различной вместимости и транспор­тируют до мест потребления.
Крупнейшее в Европе производство гелия создано в Орен­бурге на комбинированной установке по очистке газа и получе­нию гелия, этана и более тяжелых углеводородов. Содержание гелия в исходном газе - 0,05 - 0,06%(об.), а го­довая мощность по выработке гелия составляет 9000 тыс. м³. В 1993 г. в составе этого производства пущена установка по ожижению гелия (КГУ-500) производительностью 500 л/ч жидкого гелия (12 м³сут).
Жидкий гелий с Оренбургского ГПЗ экспортируют в Запад­ную Европу автокриогенными контейнерами (сосуды Дьюара фирмы "Гарднер Криогеник" вместимостью 40 м³). Эти контей­неры способны сохранять в жидком состоянии гелий до 45 сут (испаряемость из них составляет 0,25% в сутки).
При разгазировании жидкого гелия из таких контейнеров по­лучают газообразный гелий чистотой 99,0%(об.) - 30% от всего количества, чистотой 99,996%(об.) - 65% и 99,9999% - 5%.
Для хранения жидкого гелия используют криогенные храни­лища. Сейчас в мире существует 10 таких хранилищ вмести­мостью по 120 м³, и одно из них - в Оренбурге.