Patent RU-122587-U1 (RU)
Title: Установка для извлечения гелия из транспортируемого потока природного газа высокого давления
IPC: B01D53/00
Filed: 2012-05-05
Granted: 2012-12-10
Abstract: Установка относится к устройствам для переработки природного газа в процессе его транспортировки, в частности, для извлечения гелия с целью его дальнейшего обогащения или консервации в виде гелиевого концентрата и очистки природного газа от гелия. Устройство может быть использовано в химической, нефтехимической и газовой промышленности, а также в отраслях промышленности, связанных с переработкой гелийсодержащих газовых смесей, включая попутные нефтяные газы органического или азотного происхождения. Задачей и техническим результатом, достигаемым при использовании установки, состоит в увеличении содержание гелия в гелиевом концентрате без уменьшения заданной степени извлечения гелия из природного газа и с сохранением энергетических и капитальных затрат. Установка для извлечения гелия из транспортируемого потока природного газа высокого давления работает следующим образом. Из транспортирующего поток природного газа трубопровода высокого давления 16 поток природного газа по газовой коммуникации 13 поступает на вход газа высокого давления 7 первого мембранного газоразделительного блока, содержащего один или нескольких параллельно соединенных газовыми коммуникациями мембранных модулей, каждый из которых имеет разделенные селективно проницаемыми мембранами полость высокого давления, имеющую входной и выходной патрубки, и полость низкого давления, имеющую выходной патрубок. В полостях высокого давления газ движется вдоль поверхности мембраны, через которую в полости низкого давления преимущественно проникает гелий. Не проникший через мембраны поток, обедненный гелием поступает на выход высокого давления 9, а проникший поток, обогащенный гелием, поступает на выход низкого давления 11 первого мембранного газоразделительного блока. Обедненный гелием поток через газовую коммуникацию 14 поступает в трубопровод 16 для дальнейшей транспортировки. В тех случаях, когда на первый мембранный газоразделительный блок через газовую коммуникацию 13 подают весь поток природного газа из трубопровода 15, транспортирующие трубопроводы 15 и 16 являются раздельными (не соединены между собой). В тех случаях, когда через газовую коммуникацию 13 на переработку подают только часть потока транспортируемого природного газа, трубопроводы 15 и 16 соединены между собой трубопроводным участком 17, обеспечивающим непрерывность потока газа. Поскольку на мембранных модулях происходят потери давления газа, для подачи газа в участок трубопровода 16 необходимо обеспечить разницу давления между точками врезки газовых коммуникаций 13 и 14. Для этого в трубопроводный участок 17 может быть установлено устройство типа гидравлического сопротивления в виде сужающегося участка 18 или может быть использован дополнительный компрессор 19, мощность которого сравнительно невелика, поскольку потери давления в мембранных модулях малы. Отбираемый из выхода газа низкого давления 11 первого мембранного газоразделительного блока поток газа является гелиевым концентратом, но имеет сравнительно не высокое обогащение по гелию и содержит много основного компонента природного газа - метана, который фактически теряется из транспортирующей системы и уходит с гелиевым концентратом. Для снижения этих потерь и увеличения содержания гелия в гелиевом концентрате в установке используется второй мембранный газоразделительный блок 6, вход газа высокого давления которого 8 соединен с выходом газа низкого давления 11 первого блока. Газ, обогащенный гелием, по газовой коммуникации 20 поступает на вход низкого давления2 компрессора 1 и после сжатия из его выхода высокого давления 3 по газовой коммуникации 21 поступает на вход высокого давления 8 второго блока 6. Во втором газоразделительном блоке на мембранных модулях происходит дальнейшее обогащение гелиевого концентрата, который из выхода низкого давления 12 по газовой коммуникации поступает в трубопровод 4 для отвода гелиевого концентрата. Из выхода высокого давления 10 второго мембранного газоразделительного блока по газовой коммуникации 23 поток газа, обедненного гелием, поступает на вход газа высокого давления 7 первого блока. Для минимизации потерь работы разделения площадь мембраны в мембранных модулях второго газоразделительного блока должна быть выбрана таким образом, чтобы концентрация гелия в газовой коммуникации 23 была максимально близкой к его концентрации в газовой коммуникации 13. Поставленные задача и технический результат, достигаемые при использовании предлагаемой установки, обеспечиваются за счет того, что первый мембранный газоразделительный блок эксплуатируется в режиме обеспечения заданной степени извлечения гелия из исходного природного газа, а второй блок эксплуатируется в режиме обогащения гелиевого концентрата. Ил.2.