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氦气是如何产生的 天然气生产氦气的主要方法

文章出处:责任编辑:作者:人气:-发表时间:2022-09-14 09:24:00【

 氦不能在工业中生产,只能纯化。在物理实验中,它可以通过原子衰变获得,但数量非常少。理论上,它可以从空气中提取,但由于空气中的氦含量太稀,可以从工业中含有约0.5%氦的天然气中通过分离、精炼和纯化获得氦。天然气分离制氦法是主要的工业提氦方法:在工业中,主要以含氦天然气为原料,通过反复液化和分馏获得纯氦,然后用活性炭吸附净化。

天然气制氦的主要工艺

扩散法利用氦的高热扩散率从天然气中浓缩和提取氦。所使用的扩散元件通常为石英玻璃毛细管,壁厚为0.025-0.127mm,内径与壁厚之比为3-7,工作温度为400-500℃,工作压力根据具体工作条件为几十至几百MPA。通过石英玻璃毛细管扩散提取的氦的纯度相当高,但由于所使用的石英玻璃毛细管非常薄,制造非常不方便,并且操作必须在高温和相当高的压差下进行,因此在扩散定律的使用中仍然存在许多限制,以模拟氦提取。

膜渗透过程随着膜材料的发展,膜渗透技术在氦萃取中显示出越来越好的应用前景。不同的气体对膜具有一定的渗透性,不同气体的渗透性不同,因此天然气中的氦可以通过渗透提取。工业应用的渗透膜应具有以下特点:渗透常数大,以确保性能并减少所需的膜面积;大的分离系数简化了工艺;良好的化学、机械和热稳定性,以保持长期性能。膜材料对天然气组分渗透的选择性可用分离因子表示。

该方法包括根据固体吸附剂表面上各组分吸附能力的差异从天然气中分离氦。由于吸附剂的吸附能力有限,吸附工艺通常适用于杂质含量低于10的粗氦的精制。这种改进型包括近年来开发的变压吸附(PSA)。

吸收方法选择合适的吸收溶剂。在某些条件下,沸点高于氦的天然气中的剩余组分可以被清洗、吸收和去除,以提取氦。使用的吸收性溶剂,如液体氟碳化合物、液体石蜡等。

低温冷凝法这种方法在各国广泛用于从天然气中提取氦。通常包括气源预处理和净化、粗氦提取和氦精炼。

1.含氦天然气的预处理和净化

氦气源中的H2S、Co、水分、甚至汞和其他杂质在进入低温装置之前必须进行清洁,以避免管道、阀门和设备在低温下堵塞、腐蚀和工艺条件恶化。一般的酸性气体去除方法包括醇胺法、热钾法和磺胺法。氦萃取工艺对H2S的影响CO残留物的要求为:H2S≤4 ppm[1 ppm.M/22.4(mg/M)式中,M为分子量,相同向下,CO≤100ppm。鉴于氦提取的好处,应优化有助于降低氦提取成本的提取方法。脱水方法:从天然气中提炼和脱水氦气一般选用分子筛,脱水深度必须小于1ppm。同时,残留的酸性气体被进一步吸附和去除。脱汞工艺:hgsiv脱汞分子筛可以再生和回收,但设备和控制复杂;浸硫活性炭不能回收,需要定期更换,但设备和操作简单。