Выделяют гелиевый концентрат

Природные горючие газы перерабатываются на газоперерабатывающих заводах (ГПЗ), которые строят вблизи крупных нефтяных и газовых месторождений. Кроме природного газа сырьем для них служат газы, полученные при первичной и вторичной переработке нефти (дополнительно содержат непредельные УВ).

На ГПЗ с полным (законченным) законченным технологическим циклом осуществляется пять основных процессов:

- прием, замер, очистка и осушка газа;

- компримирование[1] газа до давления, необходимого для переработки;

- отбензинивание газа – извлечение нестабильного газового бензина;

- разделение нестабильного бензина на газовый бензин и индивидуальные технически чистые УВ (пропан, бутаны, пентаны, н-гексан);

- хранение и отгрузка жидкой продукции завода.

Если количество исходного сырья невелико, то газоперерабатывающее производство может быть организовано как газоотбензинивающая установка в составе нефтегазодобывающего управления (НГДУ) или НПЗ.

Принципиальная технологическая схема ГПЗ (рис. 1)

Газ поступает на пункт приема под давлением 0,15-0,35 МПа. Здесь производят замер его количества 1 и направляют в приемные сепараторы, где отделяют от газа механические примеси и капельную влагу. Здесь же газ проходит через установку его очистки 2 от сероводорода и углекислого газа.

Компрессорная станция первой ступени 3 предназначена для перекачки сырьевого газа. Сжатие осуществляется в одну, две или три ступени газомоторными компрессорами типа 10 ГКН или центробежными нагнетателями типа К-980.

На отбензинивающих установках 4 сырьевой газ разделяют на нестабильный газовый бензин, отбензиненый газ и сбросной газ. Отбензиненный газ компрессорной станцией второй ступени 5 закачивается в магистральный газопровод. Нестабильный бензин направляется на газофракционирующие установки.

Газофракционирующие установки 6 предназначены для разделения нестабильного бензина на стабильный бензин и индивидуальные технически чистые УВ: этан, пропан, бутан, н-гексан. Продукты разделения газов откачивают в товарный парк 7, откуда производится их отгрузка потребителям 8.

 

2. Методы отбензинивания газов

Отбензинивание газов осуществляется различными методами: компрессионным, абсорбционным, адсорбционным, конденсационным.

Компрессионный метод применяется при содержании в газах более 1000 г/м³ тяжелых УВ. Сущность метода заключается в сжатии газа до давления 2-4 МПа и последующем охлаждении в холодильной установке. При сжатии тяжелые компоненты газовой смеси частично переходят из газовой фазы в жидкую. При охлаждении сжатой газовой смеси выход жидкой фазы увеличивается.

Абсорбционный метод отбензинивания применяется при содержании в газах тяжелых УВ от 200 до 300 г/м³. Сущность метода состоит в поглощении тяжелых УВ из газовых смесей жидкими поглотителями (керосин, дизельный дистиллят, масла). Чем больше молярная масса газа, тем в большем количестве он поглощается одной и той же жидкостью.

При физической абсорбции поглощаемые УВ не образуют химических соединений с абсорбентами. Физическая абсорбция обратима – поглощенные компоненты можно выделить из абсорбентов – десорбция. Чередование процессов абсорбции и десорбции (рис. 2) позволяет применять один и тот же поглотитель.

Адсорбционный метод отбензинивания УВ газов применяется при содержании в них тяжелых компонентов от 50 до 100 г/м³. В качестве адсорбентов используются пористые материалы, имеющие удельную поверхность в несколько сот квадратных метров на грамм вещества: активированный уголь, силикагель, цеолиты. Чем выше молярная масса газа и давление, а также чем ниже температура, тем выше их адсорбционная активность.

Процессы адсорбции обычно обратимы. На этом основан процесс десорбции – выделения из адсорбента поглощенных им веществ. Сырьевой газ, проходя через слой адсорбента, очищается от целевых компонентов. По мере насыщения адсорбента в первом адсорбере он выводится на регенерацию, а в работу вступает второй адсорбер. Для регенерации адсорбента применяют острый водяной пар с последующим охлаждением пара и отделением углеводородов.

Конденсационный метод отбензинивания состоит в сжижении тяжелых УВ компонентов газа при его глубоком охлаждении.

Существует две разновидности метода: низкотемпературная конденсация (НТК) и низкотемпературная ректификация (НТР). Оба процесса включают в себя три стадии:

1. компримирование газа до 3-7 МПа;

2. охлаждение сжатого и осушенного газа до температуры - 100°С;

3. разделение образовавшейся газожидкостной смеси УВ на нестабильный газовый бензин и сухой газ.

Отличие между НТК и НТР заключается в третьей стадии. В схеме НТК присутствует сепаратор и ректификационная колонна, в схеме НТР сепаратор отсутствует.

Считается, что схема НТК рациональна при извлечении пропана в пределах 50% от потенциала, а схема НТР экономичнее при необходимости извлечения пропана более 70% от его содержания в газе.

 

3. Извлечение гелия из природного газа

Гелий – это редкий и удивительный по своим свойствам газ. Он определяет развитие самых современных технологий в различных отраслях техники. В нормальных условиях гелий – один из самых легких (после водорода) инертных газов с плотностью 0,1609 кг/м³, имеющий очень высокую теплопроводность.

Чистый гелий получают из очищенного от примесей и глубоко осушенного природного газа, обычно в три стадии:

выделяют гелиевый концентрат