Способ получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах. Газообразный гелий с концентрацией 99,99% подают на всасывание в компрессор [1], где сжимают до давления 15-25 кгс/см2. Далее гелий подают в блок очистки [2], где охлаждают до температуры жидкого азота (77К) и очищают от влаги, масла, газообразных примесей, после чего гелий подают в блок теплообменников [3], где разделяют на две части. Одну часть - детандерный поток (примерно 70%) расширяют в детандере [4] и охлаждают при этом. Вторую часть - дроссельный поток (примерно 30%) охлаждают, очищают от неона в неоновом адсорбере [5] и дросселируют в сборник жидкого гелия, частично сжижая. Часть гелия или весь гелий после неонового адсорбера с чистотой 99,9999% - 99,99999% по линии [8] направляют на нагреватель [9], далее в компрессор [10], где сжимают и закачивают в баллоны [11]. Изобретение позволяет получить очищенный от примесей гелий выше 99,99%. 1 ил.

 

Изобретение относится к химической промышленности, в частности к способу получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах, основанного на очистке гелия в процессе его ожижения, частичного его отбора после очистки, подогрева и закачки компрессором в баллоны.

Аналогом заявленного изобретения является «Способ получения гелия». Для выделения гелия из гелийсодержащей, из гелий-, азот- и метансодержащей фракции, гелийсодержащую фракцию по меньшей мере частично конденсируют и разделяют на обогащенную гелием газовую фракцию и обедненную гелием жидкую фракцию. Затем обогащенную гелием газовую фракцию конденсируют до тех пор, пока концентрация гелия в результирующей газовой фракции не составит по меньшей мере 90%, предпочтительно по меньшей мере 95%, а в частности по меньшей мере 98%. Далее обедненную гелием жидкую фракцию расширяют, испаряют до тех пор, пока по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 85% содержащегося в ней гелия не окажется в газообразном состоянии, и разделяют на богатую гелием газовую фракцию и бедную гелием жидкую фракцию. После чего богатую гелием газовую фракцию подогревают и добавляют в гелийсодержащую фракцию. Изобретение позволяет увеличить выход гелия до 99,8% при экономии энергии сжатия, снизить затраты на выделение азота перед заключительным сжижением гелия (патент на изобретение РФ №2486131, дата публикации: 27.06.2013).

Другим близким техническим решением является патент на изобретение, «Способ производства чистого гелия». Создание способа производства чистого гелия чистотой 99,99 моль% или более из неочищенного гелия с чистотой 40-90 моль% с меньшими энергетическими затратами, упрощенной системой и экономичностью.

Решение

По данному способу, гелий чистотой 99.99 моль% производится из неочищенного гелия, чистотой 40-90 моль% путем пропускания через модуль разделительной мембраны, которая состоит из плотно объединенных стекловолоконных мембран, без использования устройства адсорбции при переменном давлении, а используя более простое устройство (патент JP 2003342009 (А) - 2003-12-03).

Недостатками указанных аналога и прототипа является то, что в результате технологического процесса не получается газообразный гелий чистотой 99,995% и выше до 99,99999%, а создание специальных систем очистки гелия до концентрации 99,9999% - 99,99999% существенно усложняет технологический процесс.

Технический результат заявленного изобретения заключается в устранении вышеуказанных недостатков: в получении очищенного от примесей гелия с концентрацией выше 99,99% и упрощении технологического процесса при его получении.

Достигаемый технический результат заявленного изобретения заключается в способе получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах различного объема и давления, с концентрацией от 99,995 до 99,99999%, заключающийся в использовании ожижителя гелия с его основными составными частями: компрессором, блоком очистки гелия от масла, влаги, газообразных примесей, блоком теплообменников, детандерами, неоновым адсорбером. При этом часть очищенного газообразного гелия после блока очистки или неонового адсорбера, в которых гелий очищается от примесей воздуха и неона, в зависимости от требуемой чистоты, при давлении технологического процесса ожижения гелия 15-25 кгс/см2, отбирается, подогревается до температуры 15°C-20°C и подается на всасывание мембранного компрессора, где сжимается до рабочего давления баллонов 150-400 кгс/см2 и закачивается в баллоны, при этом расходные характеристики мембранного компрессора должны быть согласованы с характеристиками ожижителя гелия.

Сущность изобретения поясняется схемой:

Фиг. 1 - подробная схема заявленного способа.

Способ получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах различного объема и давления, с концентрацией от 99,995 до 99,99999%, который заключается в использовании ожижителя гелия с его основными составными частями: компрессором [1], блоком очистки гелия от масла, влаги, газообразных примесей [2], блоком теплообменников [3], детандером [4], неоновым адсорбером [5], трубопроводом слива жидкого гелия (6).

При этом часть очищенного газообразного гелия после блока очистки [2] или неонового адсорбера [5], в которых газообразный гелий очищается от масла, влаги, газообразных примесей и неона, в зависимости от требуемой чистоты, при давлении технологического процесса ожижения гелия, отбирается по линии [7] или [8], подогревается в нагревателе [9] до комнатной температуры и подается на всасывание мембранного компрессора [10], где затем сжимается до необходимого давления и закачивается в баллоны [11]. При этом расходные характеристики мембранного компрессора должны быть согласованы с характеристиками ожижителя гелия.

Отбираемый гелий после блока очистки соответствует чистоте 99,995%-99,999%, а отбираемый гелий после неонового адсорбера соответствует чистоте 99,9999%-99,99999%.

Для получения сжатого газообразного гелия в баллонах с концентрацией 99,995%-99,999 газообразный гелий с концентрацией 99,99% поступает на всасывание в компрессор [1], где сжимается до давления 15-25 кгс/см2. Далее гелий поступает в блок очистки [2], где охлаждается и очищается от влаги, масла, газообразных примесей (кислород, аргон, азот, углекислота, водород). Очищенный гелий с концентрацией 99,995%-99,999 направляется по линии [7] в нагреватель [9], далее в компрессор [10] и закачиваться в баллоны [11].

Для получения газообразного сжатого гелия в баллонах с концентрацией 99,9999% - 99,99999% сжатый до давления 15-25 кгс/см2 в компрессоре [1], очищенный до 99,995% - 99,999% и охлажденный до температуры жидкого азота (77К) в блоке очистки [2] гелий поступает в блок теплообменников [3], где разделяется на две части. Одна часть - детандерный поток (примерно 70%) расширяется в детандере [4], совершая работу и охлаждаясь при этом. Вторая часть - дроссельный поток (примерно 30%) охлаждается обратным потоком, очищается от неона в неоновом адсорбере [5] и дросселируется в сборник жидкого гелия, частично сжижаясь. Часть гелия или весь гелий после неонового адсорбера с чистотой 99,9999% - 99,99999% по линии [8] направляется на нагреватель [9], далее в компрессор [10], где сжимается и закачивается в баллоны [11].

Таким образом, незначительное изменение технологической схемы ожижителя гелия с добавлением мембранного компрессора и нагревателя позволяет производить наряду с жидким гелием и гелий газообразный сверхчистый, что в свою очередь достигает поставленный технический результат заявленного изобретения: в получении очищенного от примесей гелия выше 99,99% и упрощении технологического процесса при его получении.

Анализ совокупности всех существенных признаков предложенного изобретения доказывает, что исключение хотя бы одного из них приводит к невозможности полного обеспечения достигаемого технического результата.

Анализ уровня техники показывает, что неизвестен такой способ, которому присущи признаки, идентичные всем существенным признакам данного технического решения, что свидетельствует о его неизвестности и, следовательно, новизне.

Вышеперечисленное доказывает также соответствие заявленного способа критериям изобретательского уровня.

При осуществлении изобретения действительно реализуется наличие предложенного объекта, что свидетельствует о промышленной применимости.

Способ получения сверхчистого сжатого гелия в баллонах различного объема и давления, с концентрацией от 99,995 до 99,99999%, заключающийся в использовании ожижителя гелия с его основными составными частями: компрессором, блоками очистки гелия от масла, влаги, примесей воздуха, блоком теплообменников, детандерами, неоновым адсорбером, отличающийся тем, что часть очищенного газообразного гелия после блока очистки или неонового адсорбера, в которых гелий очищается от примесей воздуха и неона, в зависимости от требуемой чистоты, при давлении технологического процесса ожижения гелия 15-25 кгс/см2, отбирается, подогревается до температуры 15°С - 20°С и подается на всасывание мембранного компрессора, где сжимается до рабочего давления баллонов 150-400 кгс/см2 и закачивается в баллоны.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к криогенной технике. Способ получения сжиженного метана высокой чистоты, включающий предварительное охлаждение компрессата, его разделение на технологический поток, который охлаждают, редуцируют и нагревают продуктовым и технологическим потоками, и продуктовый поток, который охлаждают, редуцируют и сепарируют с получением сжиженного метана и газа сепарации.

Изобретение относится к технологии раздельного извлечения компонент газовых смесей, в частности очистки гексафторида урана от легколетучих примесей. Способ охлаждения газовой смеси включает предварительную очистку сжатого атмосферного воздуха, предварительное захолаживание сжатого атмосферного воздуха, охлаждение сжатого атмосферного воздуха в турбодетандере до заданной температуры, отвод работы, затраченной на расширение, регулирование холодопроизводительности.

Изобретение относится к криогенной технологии газоразделения попутных нефтяных газов. Способ комплексной осушки и очистки попутного нефтяного газа включает газодинамическую сепарацию, мембранную технологию удаления кислых соединений.

Группа изобретений относится к области сжижения природных газов высокого давления и их смесей. Способ частичного сжижения природного газа по варианту 1 включает предварительное охлаждение прямого потока газа высокого давления.

Изобретение относится к газовой промышленности, конкретно к технологиям ожижения природного газа. Способ производства сжиженного природного газа, согласно которому входящий поток газа очищают от примесей и компримируют до разделения его на технологический и продукционный потоки.

Способ сжижения газа, заключающийся в том, что предварительно очищенный и осушенный природный газ охлаждают и конденсируют в теплообменнике предварительного охлаждения, затем сепарируют, отделяя жидкую этановую фракцию, которую направляют на фракционирование, а газовый поток с первого сепаратора последовательно охлаждают в теплообменнике сжижения, используя смешанный хладагент, переохлаждают газообразным азотом в теплообменнике переохлаждения, давление переохлажденного СПГ снижают в жидкостном детандере, и переохлажденный СПГ направляют на сепарирование, после чего сжижаемый газ направляют в емкость хранения СПГ, отсепарированный газ направляют в систему топливного газа.

Способ предназначен для раздачи природного газа потребителям газа низкого давления с получением сжиженного газа. Способ заключается в отводе потока газа из магистрального трубопровода высокого давления, расширении его в многоступенчатой турбине с получением в ней механической энергии, теплообмене в теплообменнике и раздаче полученного газа низкого давления потребителю, при этом газ из магистрального трубопровода высокого давления направляют на вход тракта горячего теплоносителя теплообменного устройства и охлаждают, а на выходе из тракта его направляют в многоступенчатую турбину, где охлажденный поток газа расширяют до давления меньше заданного давления подачи потребителю в трубопроводе низкого давления, при котором подаваемый поток сжатого природного газа меняет свои параметры и свое агрегатное состояние, переходя из однофазного на входе в многоступенчатую турбину в двухфазный поток на выходе из нее, при этом из последнего отделяют в сепараторе жидкую фазу и направляют для раздачи в трубопровод сжиженного газа, а оставшуюся после отделения часть потока направляют на вход тракта холодного теплоносителя теплообменного устройства для подогрева при теплообмене с подаваемым потоком сжатого природного газа из магистрального трубопровода высокого давления и далее сжимают эту часть в дожимающем компрессоре до давления, равного давлению в трубопроводе низкого давления, одновременно нагревая ее до положительных температур, а затем направляют для раздачи в трубопровод низкого давления, причем на сжатие этой части природного газа в компрессоре используют механическую энергию расширения, полученную в многоступенчатой турбине, при этом отделение сжиженной части природного газа осуществляют после каждой ступени турбины.

Способ и система предназначены для оптимизации операций изоляции диоксида углерода и направлены на управление рабочими параметрами наземной установки для сжатия диоксида углерода (CO2) или трубопровода для поддержания потока CO2 в жидком или сверхкритическом состоянии при транспортировке к месту изоляции.

Группа изобретений относится к системе и способу сжижения газа. Способ сжижения газа содержит следующие этапы.

Изобретение относится к технологии подготовки и переработки природного или попутного нефтяного газов в сжиженный газ, представляющий собой пропан-бутановую фракцию.

Изобретение относится к способу выделения гелия из гелийсодержащей фракции, в частности из гелий-, азот- и метансодержащей фракции. .

Изобретение относится к химической, нефтехимической, газовой промышленности и может быть использовано при извлечении или концентрировании гелия из природного газа.
Изобретение относится к технологии получения дифторида ксенона, используемого в микро- и наноэлектронике, медицине, биологии. .

Изобретение относится к технологии получения ксенона из фторидов ксенона - дифторида, тетрафторида, гексафторида или их смесей для применения в различных областях техники - высокоинтенсивные источники света, эксимерные лазеры, ионные двигатели, и в медицине - анестезия, рентгенография.

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к очистке и технологии низкотемпературной ректификации смесей, и может быть использовано в химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к очистке и технологии низкотемпературной ректификации смесей, и может быть использовано в химической и нефтехимической отраслях промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике, в частности к технологии низкотемпературной ректификации смесей, и может быть использовано в химической, нефтехимической и металлургической промышленности.

Изобретение относится к области производства газов, а именно к способу получения криптон-ксеноновой смеси, и может быть использовано в металлургической, химической и нефтехимической промышленности.

Изобретение относится к криогенной технике и может быть использовано в газовой промышленности для сжижения природного газа. Способ сжижения природного газа, включающий предварительное охлаждение, очистку от масла и капельной влаги, адсорбционную осушку и очистку от углекислого газа компрессата, полученного сжатием смеси природного газа и технологического потока газа, охлаждение компрессата до полной конденсации, очистку от твердых примесей фильтрованием и разделение на технологический поток. Его используют для охлаждения и предварительного охлаждения компрессата и далее направляют на смешение с природным газом. Продуктовый поток, который редуцируют и разделяют на сжиженный природный газ, выводимый в качестве продукта, и газ сепарации, которым охлаждают компрессат, а затем используют в качестве топливного газа для привода компрессора. Осушку компрессата осуществляют после его охлаждения сторонним хладоагентом, технологическим потоком газа и топливным газом до температуры, близкой к температуре гидратообразования, но превышающей ее, очистку компрессата от углекислого газа осуществляют после его предварительного охлаждения технологическим потоком газа и топливным газом до температуры, близкой к температуре точки росы по углекислому газу, но превышающей ее. Очищенный компрессат разделяют на технологический и продуктовый потоки и производят их раздельное охлаждение и редуцирование, кроме того, газы регенерации осушки и очистки компрессата от углекислого газа смешивают с газом сепарации. Техническим результатом является повышение выхода сжиженного природного газа. 3 з.п. ф-лы, 1 ил.
Наверх