Способ очистки гелиевого концентрата

 

Изобретение относится к технологии адсорбционной счистки гелиевого концентрата от азота и микропримесей и может найти применение в процессах переработки гелийсодержащих газов . Цель изобретения - повышение количества очищенного гелия.Гелиевый концентрат, парциальное давление примесей в котором составляет 0,002 - 5,0 кгс/см , пропускают через адсорбер в течение времени, равного 0,3 - 0,8 времени до проскока, после чего адсорбент продувают гелием с парциальным давлением азота в нем 0,0002 - 20 кгс/см до проскока азота, подачу газа прекращают, перепускают его в адсорбер, прошедший стадию регенерации до выравнивания давления,давление сбрасывают до атмосферного с выводом газа сброса давления из системы. Способ позволяет получить дополнительное количество очищенного гелия по сравнению с известным способом в количестве 110,5 . 2 ил., 1 табл. (в С/ С

СОЮЗ СОВЕТСКИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК

А1 (19) (111 (51)5 3 01 Э 53/04

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

ГОСУДАРСТ8ЕННЫЙ КОМИТЕТ

ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТНРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

Н А ВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 4496370/26 (22) 29.07 ° 83 (46) 30.01.91. Бюл. 7 4 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт природных газов (72) Б.Г.Берго, С.А.Сиротин, В.В,Николаев и А.Н.Вшивцев (53) 66.074 ° 7 (088.8) (56) Берго Б.Г. и др. Производство гелия. — Газовая промьспленность.Сер.

Подготовка и переработка газа и газового конденсата, 1983, вып.8, с, 46- 47. (5 4 ) СПОСОБ ОЧИСТ 1(И ГЕЛИЕВОГО КОНЦЕНТРАТАА (57) Изобретение относится к технологии адсорбционной очистки гелиевого концентрата от азота и микропримесей и может найти применение в процесИзобретение относится к технологии адсорбционной очистки гелиевого концентрата от азота и микропримесей и может найти применение в процессах псреработки гелийсодержащих газов.

Цель изобретения — повышение количества очищенного гелия, На фиг ° 1 представлена схема установки для осуществления способа; на фиг.2 — повышение адсорбционной емкости угля при проведении первичной, а затем вторичной адсорбции по сравнению с однократной адсорбцией (кривая а — статическая активность угля

CKT-6 при проведении однократной адсорбции, кривая б — статическая активность угля СКТ-6 при проведении сах переработки гелийсодержащих газов. Цель изобретения — повышение количества очищенного гелия.Гелиевый концентрат, парциальное давление примесей в котором составляет 0,002

5,0 кгс/см, пропускают через адсорбер в течение времени, равного 0,3—

0,8 времени до проскока, после чего адсорбент продувают гелием с парциальным давлением азота в нем 0,0002

20 кгс/см до проскока азота, подачу газа прекращают, перепускают его в адсорбер, прошедший стадию регенерации до выравнивания давления, давление сбрасывают до атмосферного с выводом газа сброса давления иэ системы. Способ позволяет получить дополнительное количество очищенного гелия по сравнению с известным способом в количестве 110,5 нм /ч ° 2 ил., 1 табл.

Ъ первичной и последовательно вторичной адсорбции).

Способ осуществляется на установке из четырех адсорберов (фиг ° 1, адсорберы 1 — 4, буферные емкости 5—

7, компрессор 8, вентили 9 — 44).

Один иэ адсорберов в любой момент времени работает в стадии адсорбции, остальные три находятся в различных стадиях регенерации.

Адсорбция очи1аемого газа в течение времени c = 0,3 — 0,8 до просЛ кока названа первичной, адсорбция до проскока примеси газа продукции— вторичной адсорбцией.

Исходный газ, содержаний примесь в области парциальных давлений

1623733 л С;р ан 254 Од0091

" F q у, 200 0 !

= О,!158ч = 416с, 35 где а = 0 0091 м /кг — полезная

Ng адсорбционная емкость угля

СКТ-6 по азоту при парциальном давлении азота в исходной смеси 1,8 кгс/

/см

40 уо

= 0 o6. — содержание азота в сыром газе;

Время с первичной адсорбцин при- 45 нято 255 с, а время с вторичной адh сорбции принято 128 с, Выравнивание давления. Давление адсорбера выравнивают с давлением адсорбера 3 через вентили 9 и 1!.

Сброс давления. Первую часть газа сброса давления перепускают в адсор6ер 3, прошедший стадию регенерации, до выравнивания в адсорберах УРовня давления, Далее осуществляют сброс давления до атмосферного, при этом сбрасываемый гаэ выводят иэ системы через вентиль 13.

0,0002 — 5,4 кгс/см, подают в адсорбер в течение времени, определяел, л мого соотношением О, 3 "nppee<с О, 8 с

Количество гелиевого концентрата, 5 подаваемое на очистку, составляет

200 нм /ч. Давление адсорбции

18 кгс/см, внутренний диаметр адсорбера 0,406 м, высота слоя адсорбента 4,666 м. Адсорбент — активированный уголь СКТ-6, количество угля в адсорбере 254 кг, содержание азота в очищаемом газе 10 об. . Общее время цикла 17 мин.

Последовательность работы одного адсорбера следующая (фиг.1).

Адсорбция. Адсорбер 1 работает в режиме первичной адсорбции. Газ подают в адсорбер через вентиль 37,чистый продукт отводят через вентиль

38 в буферную емкость 5.

Стадия вторичной адсорбции. Гаэ при рабочем давлении 0,002 — 20 кгс/

/см подают в адсорбер 1 через вентили 31 и 27 иэ емкости 7, чистый 25 продукт выводят через вентили 32 и

36 в емкость 5. Стадия адсорбции проводится до проскока извлекаемой примеси, Для данных параметров процесса: щ0

Продувка адсорбента. Адсорбер продувают чистым гепием P p

Р 0,004 об.% из емкости 5 через вентили 21,17,22 и 26. Газ регенерации собирают в емкость 6 и компрессором

8 эакачивают в емкость 7, откуда его после дожатия подают в отработавший стадию первичной адсорбции адсорбер на очистку (вторичную адсорбцию).

Выравнивание давления, Давление в адсорбере 1 выравнивают с давлением адсорбера 3, отработавшего стадию вторичной адсорбции, посредством вентилей 9 и 11.

Набор давления ° Давление поднимают до рабочего исходным газом через вентиль 37 и снова начинается стадия первичной адсорбции. Далее цикл работы повторяется.

Число адсорберов (четыре) выбрано для того, чтобы иметь последовательность стадий, обеспечивающих в любой момент времени цикла работу одного из адсорберов в стадии первичной адсорбции.

При реализации предложенного способа из газов продувки при вторичной адсорбции извлекается дополнительное количество очищенного гелия, полнее используется адсорбционная емкость адсорбента.

При реализации предложенного способа после проведения регенерации в адсорбенте сохраняется определенное остаточное количество азота. При этом. полезная адсорбционная емкость угля

CKT-6 примерно на 40 выше по сравнению с однократной адсорбцией (при прочих равных условиях).

Таблица иллюсгрирует повышение эффективности предложенного способа по сравнению со способом однократной адсорбции эа счет сокращения потерь гелия с газом продувки и частью газа сброса давления, выводимыми иэ установки.

Нижний предел парциальных давлений примеси (азота} в очищаемом газе

0,0002 кгс/см определяется минимально возможным давлением адсорбции

5 кгс/см, при котором практически реализуется способ безнагревной короткоцикловой адсорбции, осуществляемой эа счет разности адсорбционных емкостей стадии адсорбции и десорбции, и минимально возможным содержанием азота в очищаемом гелии 0,004 об.Х (по ТУ 51-940-80 содержание азота н

3733

Формула изобретения

Способ очистки гелиевого концентрата, парциальное давление аз та в котором составляет 0,0002 — 5,0 кгс/

/см, включающий адсорбцию при попеременном пропускании газа при повьппенном давлении через ряд адсорберов заполненных активным углем CKT-6, сброс давления до атмосферного,продувку адсорбента очищению. гелием, вывод газа сброса давления и продувки иэ системы и создание рабочего давления, отличающийся тем, что, с целью повьппения количества очиденного гелия, адсорбцию ведут в две стадии, при этом исходный газ пропускают через адсорбер в течение" времени, равного 0,3 — 0,8 времени

20 до проскока азота, после чего на адсорбент подают предварительно сжатый до давления адсорбции продувочный гаэ (или продувочный гелий) с парциальным давлением азота в нем

25 0,0002 — 20 кгс/см и пропускают его т до проскока азота, далее подачу этого rasa прекращают, газ перепускают в адсорбер, прошедший стадию регенерации до выравнивания давления>после

30 чего в ядсорбере, отработавшем обе стадии адсор ции, давление сбрасывают до атмосферного с выводом rasa сброса давления из системы.

162 очищенном гелии марок Б и В не более

0Ä004 о6.7., в гелии марки A — не боггее u,0005 об.7), Верхняя граница парциальных давле ни& примеси (азота) в очищенном газе

5,4 кгс/см для первичной адсорбции и 70 кгс/см для вторичной определена линейной областьк изотерм адсорбции и охватывает весь диапазон сочетаний давлений адсорбции и содержания прлмесей.

Нижнему пределу времени адсорбция соответствует 4 = 0,3 проскока,так

Л как при меньшем времени контакта скоро ть прохождения газа через адсорбер такова, что газ не успевает в достаточной степени контактировать с адсорбентом, в результате чистота продукта близка к чистоте очищаемого газа.

Верхний предел = 0,8 времени проскока определяется необходимым запасом слоя адсорбента для предотвращения проскока примеси при кратковременных изменениях параметров процесса очистки °

Способ позволяет получить дополнительное количество очищенного гелия в количестве 110,5 нм /ч по сравнению с известным способом.

Г аз р выводимый из ус т ано вки

Очищенный газ

Очищаемый газ

Способ нм /ч об.X нм /ч об.Х нм /ч об.Ж

90 123,011 86,05. 56,989 99,Й8

10 19,989 13,95 0,011 0,02

100 143 100,0 57 100,0

180

200

Не

Н

Сумма

Не

11

Сумма

Однократная адсорбция

90 12э5335 38э6 167э4665 99ь98

10 19,9665 61,4 0,0335 0,02

100 32,5 100,0 167,5 100

Предл аг аемый

200

1623733

О

4oL с

Ю

Псрциаиьисе дабление азова

0 очищаанон Юм, лерою

Редактор H.Ãîðâàò

Заказ 206 Тираж 434 Подписное

ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5

Производственно-издательский комбинат Патент", r. Ужгород, ул. Гагарина 101

Ф ф 1Я ,ф ь

j т

O 1

Яф ф

Фэ

Составитель 6. Василенко

Тех е ехред И.Моргентал Корректор Ц.Король