由天然氣生產(chǎn)氦氣的方法

天然氣擴散法生產(chǎn)氦氣的主要方法：利用氦氣的高熱擴散性能可以濃縮和提取天然氣中的氦氣。所使用的擴散元件通常是石英玻璃毛細(xì)管，其管壁厚度為0.025至0.127 mm，內(nèi)徑與壁厚之比為3至7，工作溫度為400至500。C。根據(jù)具體的操作條件，從數(shù)十MPa至數(shù)百MPa中選擇。通過石英玻璃的毛細(xì)管擴散而提取的氦氣的純度很高，但是由于所使用的石英玻璃毛細(xì)管非常薄，因此制造不便，并且需要在高溫和操作期間相對較高的壓差下進(jìn)行。 。有很多限制。膜滲透法：隨著膜材料的發(fā)展，用于氦氣萃取的膜滲透法具有越來越好的應(yīng)用前景。各種氣體對膜具有一定的滲透性，并且每種氣體的滲透性不同，因此可以通過滲透法提取天然氣中的氦氣。工業(yè)應(yīng)用的滲透膜應(yīng)具有：大的滲透常數(shù)，以確保產(chǎn)量并減少所需的膜面積；大的分離系數(shù)，以簡化工藝；良好的化學(xué)，機械和熱穩(wěn)定性，以保持長期性能。膜滲透天然氣組分的選擇性可以通過分離因子“ s”表示。吸附法：該方法根據(jù)每種組分在固體吸附劑表面上的吸附能力的差異來分離天然氣中的氦氣。限于吸附劑的吸附能力，該吸附方法通常適用于雜質(zhì)含量小于10的粗氦精制。近年來開發(fā)的變壓吸附屬于這種改進(jìn)。吸收方法：選擇適當(dāng)?shù)奈杖軇谝欢l件下，可以洗滌并吸收天然氣中沸點高于氦氣的其余成分，以提取氦氣。所使用的吸收溶劑是液態(tài)碳氟化合物，液態(tài)烷烴等。低溫冷凝法：該方法目前在各個國家中廣泛用于從天然氣中提取氦氣。它通常由諸如氣源預(yù)處理純化，粗氦提取和氦純化之類的過程組成。天然氣生產(chǎn)過程：1.預(yù)處理含氦天然氣以純化含氦氣源中的HS和CO。在進(jìn)入低溫設(shè)備之前，必須凈化水，汞甚至汞之類的雜質(zhì)，以免在低溫下引起堵塞，腐蝕和工藝條件惡化。常用的酸性氣體去除方法有：醇胺法，熱鉀堿法，砜胺法。氦氣萃取過程對天然氣中的H，S和CO有效。考慮到氦提取效率的考慮，應(yīng)當(dāng)優(yōu)選有利于降低氦提取成本的去除方法。脫水方法：一般采用分子篩對天然氣中的氦進(jìn)行精細(xì)脫水，脫水深度要求小于1ppm，同時進(jìn)一步吸附去除殘留的酸性氣體。除汞工藝：除汞分子篩可以再生和循環(huán)使用，但設(shè)備和控制復(fù)雜，浸有硫的活性炭無法循環(huán)使用，需要定期更換，但設(shè)備和操作簡單。 2.粗氦的提取天然氣是通過二次冷凝而產(chǎn)生的，其粗氦的含量為60％至70％。冷凝所需的冷能由常壓液態(tài)甲烷，常壓液態(tài)氮或負(fù)壓液態(tài)甲烷提供。一次冷凝不需要高于乙烷的餾分，而二次冷凝需要少于1個甲烷含量。同時，釜液的液態(tài)烴中的氦含量應(yīng)小于10 ppm，以提高氦的回收率。 3.難以將氦氣中的氫液化精煉天然氣與氦氣一起濃縮在粗氦中濃度，需要在精制之前將其除去。工業(yè)上通常使用催化氧化脫氫，并且也正在開發(fā)脫氫方法，例如儲氫合金。在隨后的高壓冷凝吸附過程中，不到10 ppm的殘留氫與其他雜質(zhì)（如氮和少量甲烷）同時被除去。冷源通常由常壓液氮提供，該液氮可以產(chǎn)生純度超過99.99的高純度氦氣。其他精制方法，例如洗滌和吸收方法，天然氣成分，例如甲烷和丙烷，可以用作吸收劑。