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天然气生产氦气的主要方法(1)

时间:2020-11-20 20:27:26 来源:工业气体 点击:

高纯氦气是国防军工和高科技产业不可或缺的稀有气体,目前只能从含氦天然气中提取。我国氦气资源不仅数量贫乏,而且含量低,单纯采用深冷法开采氦气的成本高。但随着膜分离技术,联产法、联合法等提氦新工艺和LNG等相关产业的发展,为从天燃气中经济地提取氦气提供了新的方法。因此,在保护有限氦气资源的同时加强对提氦技术和氦气资源的开发利用,推进提氦新技术的实验研究和提氦新工艺的推广应用,对于保障国家用氦安全、促进提氦技术的发展和提高经济效益具有重要意义。
 
一、扩散法
 
利用氦气所具有的高的热扩散性能,可将天然气中的氦气浓缩提取出来。所用的扩散元件通常为石英玻璃毛细管,管壁厚度为0.025~0.127 mm,内径与壁厚之比为3~7,操作温度在400~500℃,操作压力按具体操作条件可以在几十兆帕到数百兆帕范围内选用。经石英玻璃毛细管扩散提取的氦气纯度相当高,但因所采用的石英玻璃毛细管极细,制作不便,操作时又需要在高温和相当高的压差下进行,因此用扩散法规模化提氦尚存在许多限制。
 
二、 膜渗透法
 
随着膜材料的发展,膜渗透法提氦展现出越来越好的应用前景。各种气体对膜具有一定的渗透性能,且各种气体的渗透性能各不相同,因而可以利用渗透法将天然气中的氦气提取出来。工业上应用的渗透膜应具有:渗透常数大,以保证产量并减少所需的膜面积;分离因子大,使流程简化;化学、机械和热的稳定性好,以保持长期的使用性能。膜材对天然气各组分渗透的选择性可用分离因子口来表示。
 
三、吸附法
 
这种方法是根据天然气中各组分在固体吸附剂表面上吸附能力的差异而将其中的氦气分离出来。限于吸附剂的吸附容量,吸附法一般适用于杂质含量小于10的粗氦精制中。近年来发展起来的变压吸附(PSA)即属于此类改进型。
 
四、吸收法
 
选用适当的吸收溶剂,在一定的条件下可将沸点比氦气高的天然气中的其余组分洗涤吸收除去而提取氦气。所用的吸收溶剂如液态氟烃、液态烷烃等。
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