На газовой промышленности держится сегодня не только энергетика, но и практически все народное хозяйство страны. Газпром из года в год обеспечивает бесперебойные поставки продукции, как на внутренний рынок, так и на экспорт. [1].

Газоперерабатывающая промышленность характеризуется высокой энергоемкостью и является одной из ведущих отраслей топливно-энергетического комплекса. Поэтому большое внимание уделено разработке энергосберегающего решения и повышению эффективности в системах газопереработки. В разработках, направленных на повышение эффективности проектных решений, снижение энергозатрат, сокращение удельного расхода газа и оборотной воды, повышение надежности работы оборудования, в системах транспортировки и переработки нефти и природного газа, используются последние достижения науки и техники [2].

Несмотря на то, что в целом потребность в газообразном гелии уменьшилась на сегодняшнем рынке технических газов всё-таки этот продукт остается востребованным. Наряду с этим, в ряде технологий возникает потребность в гелии повышенной очистки [3].

Термин «повышенная» очистка употребляется вполне осознано. Используемый в России отраслевой нормативный документ дает определение качества только четырех марок гелия: «А», «Б», «В» и «гелий технический». При этом самому чистому газу соответствует марка «А», которая устанавливает объемную долю гелия не менее 99,995 % [4].

В этой связи деятельность, направленная на реконструкцию и оптимизацию работы существующих установок с целью снижения эксплуатационных затрат на гелиевом заводе, перерабатывающем природный газ, является актуальной задачей.

На основании проведенных мною испытаний предлагаю в узле очистки гелиевого концентрата от водорода методом каталитического гидрирования вместо воздуха предлагаю использовать технический кислород.

В узле каталитического окисления водорода в качестве окислителя используется воздух, который в своем составе содержит азот (порядка 80%), вносимый в систему гелия в виде дополнительных примесей. Его необходимо удалять на последующих ступенях очистки. Присутствие азота увеличивает нагрузки на блок конденсации азота, и блок угольных адсорберов очистки гелия от микропримесей азота, что влечет собой дополнительный расход энергии на очистку.

Замена воздуха техническим кислородом, вырабатываемым на азотно-кислородной станции и в настоящее время сбрасываемым в атмосферу, позволит значительно снизить нагрузки на блок конденсации за счет снижения содержания азота в подаваемом на конденсацию гелиевом концентрате. Это снизит эксплуатационные затраты за счет сокращения расхода жидкого азота, используемого в качестве хладагента в конденсаторах, и снижения циклов подготовки угольных адсорберов.

Опишу наглядную схему тонкой очистки гелия. Смесь гелия среднего давления с воздухом поступает в трубное пространство теплообменника, где нагревается проходящим по межтрубному пространству обогревным азотом с температурой не выше 200 оС, и с температурой 140-190 оС поступает в реактор для каталитического окисления водорода на алюмоплатиновом катализаторе. После этого гелий среднего давления проходит сквозь фильтр, постепенно остывая и отдавая свое тепло на обогрев теплообменника, гелий поступает в узел осушки и очистки гелия от двуокиси углерода методом адсорбции на цеолитах, и направляется на всасывание в мембранные компрессора увеличивая давление гелия. Гелий высокого давления, пройдя маслоотделитель, направляется через масляный фильтр гелия, где обеспечивается тонкая очистка потока гелия от масла адсорбцией на силикагеле и осушка в адсорберах на цеолитах. Далее направляется в трубное пространство конденсатора, где охлаждается жидким азотом. В адсорберах обеспечивается очистка гелия от азота и микропримесей (кроме неона) до норм, установленных на гелий газообразный очищенный марок «А» и «Б», путем адсорбции на слое активированного угля. В угольных адсорберах производится очистка гелия высокого давления от неона. Из отделения тонкой очистки гелия непосредственно к цеху наполнения и хранения баллонов может быть выдана следующая продукция:

— гелий газообразный (сжатый), удовлетворяющий требованиям на гелий газообразный очищенный марок «А» и «Б».

Обобщая вышеизложенное можно сделать следующие выводы:

Использование технического кислорода вместо воздуха позволит:

1. Сэкономить жидкий азот, используемый для захолаживания и конденсации азота на узле конденсации на 8%.(9кг/ч)

2. Увеличить продолжительность стадии адсорбции азота на 13 часов и тем самым сократить кратность переключения адсорберов на регенерацию и охлаждение, уменьшить энергозатраты на подготовку их к работе, увеличить срок службы адсорбента, что в общем сократит эксплуатационные расходы на тонкую очистку гелия.

Список цитируемой литературы:

  1. Проведение модернизации и повышения эффективности работы гелиевых блоков на ОГЗ / В. Н. Чeрнoмырдин, Н. А. Чeрнoмыpдинa, С. И. Иванов, В. И. Столыпин и др. // Газовая промышленность. — 2005. — № 5. — С. 78-80.
  2. Столыпин, В. И. Модернизация процесса получения гелия и углеводородных компонентов из природного газа на ОГЗ / В. И. Столыпин, З. В. Молчанова, А. А. Брюхов и др. // Газовая промышленность — 2004. -№ 1. — С. 38-39.
  3. Столыпин, В. И. Увеличение отбора целевых компонентов из природного газа на Оренбургском гелиевом заводе // Башкирский химический журнал. — 2006. — Т. 13, № 4. — С. 80-87.
  4. Бондаренко, В. Л. Поколение новой техники для криогенного производства неона и гелия высокой чистоты / В. Л. Бондаренко, Н. П. Лосяков, В. Н. Рура и др. // Технические газы. — 2001. — № 3. — С. 37-44.