RU2606223C2 - Extraction of helium from natural gas streams - Google Patents

Extraction of helium from natural gas streams Download PDF

Info

Publication number
RU2606223C2
RU2606223C2 RU2014106698A RU2014106698A RU2606223C2 RU 2606223 C2 RU2606223 C2 RU 2606223C2 RU 2014106698 A RU2014106698 A RU 2014106698A RU 2014106698 A RU2014106698 A RU 2014106698A RU 2606223 C2 RU2606223 C2 RU 2606223C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
stream
helium
gas
pressure
natural gas
Prior art date
Application number
RU2014106698A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2014106698A (en
Inventor
Расселл Х. Элфке
Дональд ВИКТОРИ
Original Assignee
Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани filed Critical Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани
Publication of RU2014106698A publication Critical patent/RU2014106698A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2606223C2 publication Critical patent/RU2606223C2/en

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/06—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation
    • F25J3/063—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream
    • F25J3/0685—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/069—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by partial condensation characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B23/00—Noble gases; Compounds thereof
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0238—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 2 carbon atoms or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0266—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of carbon dioxide
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/029—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/50—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using absorption, i.e. with selective solvents or lean oil, heavier CnHm and including generally a regeneration step for the solvent or lean oil
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2220/00—Processes or apparatus involving steps for the removal of impurities
    • F25J2220/60—Separating impurities from natural gas, e.g. mercury, cyclic hydrocarbons
    • F25J2220/66—Separating acid gases, e.g. CO2, SO2, H2S or RSH
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2230/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure of gaseous process streams
    • F25J2230/32—Compression of the product stream
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2235/00—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams
    • F25J2235/60—Processes or apparatus involving steps for increasing the pressure or for conveying of liquid process streams the fluid being (a mixture of) hydrocarbons
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/02—Internal refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2280/00—Control of the process or apparatus
    • F25J2280/40—Control of freezing of components
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02C—CAPTURE, STORAGE, SEQUESTRATION OR DISPOSAL OF GREENHOUSE GASES [GHG]
    • Y02C20/00—Capture or disposal of greenhouse gases
    • Y02C20/40—Capture or disposal of greenhouse gases of CO2

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

FIELD: gas industry.
SUBSTANCE: invention relates to method and system for extracting helium from natural gas in a high pressure process. Method includes steps of, passing a stream of compressed high pressure natural gas through a cooling chamber for condensation of at least part of stream of compressed natural gas to produce a cooled stream, feeding cooled stream into a cryogenic distillation column, extracting helium raw product from upper part of cryogenic distillation column and extracting a stream of liquid product from lower part of cryogenic distillation column. Temperature in cooling chamber is controlled by flash evaporation of first part of liquid product stream in cooling chamber to form a first stream of throttling gas at first pressure and flash evaporation of second part of liquid product stream into cooling chamber to form a second stream of throttling gas at pressure, that is higher than first pressure, and temperature in cooling chamber is controlled by controlling ratio of first part to second part. Wherein flash evaporation is performed by means of Joule-Thomson valve.
EFFECT: technical result is producing helium with high concentration.
20 cl, 7 dwg, 3 tbl, 3 ex

Description

Ссылка на сопутствующие заявкиLink to related applications

В настоящей заявке испрашивается приоритет по предварительной заявке на патент US 61/510854, поданной 22 июля 2011 под названием "Извлечение гелия из потоков природного газа", которая полностью включена в настоящее описание путем ссылки.This application claims priority for provisional patent application US 61/510854, filed July 22, 2011 under the title "Extraction of helium from natural gas streams", which is fully incorporated into this description by reference.

Область изобретенияField of Invention

Настоящее изобретение относится к выделению гелия из природного газа в процессе высокого давления.The present invention relates to the separation of helium from natural gas in a high pressure process.

ПредпосылкиBackground

Гелий является вторым по распространенности химическим элементом во вселенной после водорода и образуется во время ядерного синтеза водорода в звездах. Он является важным промышленным газом, используемым для охлаждения, в криогенной технике, для создания инертных атмосфер, для освещения, исследований и в испытательных лабораториях. Однако общее количество гелия на земле ограничено, поскольку гелий утекает в атмосферу и теряется.Helium is the second most abundant chemical element in the universe after hydrogen and is formed during the nuclear synthesis of hydrogen in stars. It is an important industrial gas used for cooling, in cryogenic technology, for creating inert atmospheres, for lighting, research, and in testing laboratories. However, the total amount of helium on earth is limited as helium leaks into the atmosphere and is lost.

Почти весь гелий на Земле сформировался под поверхностью земли при радиоактивном распаде других элементов, таких как уран, по большей части в результате распада за счет излучения альфа-частиц (заряженных групп ядер гелия). Гелий может накапливаться в пластах-коллекторах природного газа в смеси с другими газами, такими как метан, сульфид водорода, диоксид углерода и азот. Содержание гелия в природном газе может находиться в диапазоне концентраций от нескольких частей на миллион до нескольких процентов. Этот гелий может быть потенциально ценным побочным продуктом при добыче природного газа, если его можно извлекать экономически эффективно.Almost all helium on Earth formed under the surface of the earth during the radioactive decay of other elements, such as uranium, for the most part as a result of decay due to the emission of alpha particles (charged groups of helium nuclei). Helium can accumulate in natural gas reservoirs mixed with other gases such as methane, hydrogen sulfide, carbon dioxide and nitrogen. The helium content in natural gas can range from a few ppm to a few percent. This helium can be a potentially valuable by-product in natural gas production if it can be extracted cost-effectively.

В прошлом многие компании, занимающиеся переработкой природного газа не выделяли гелий, поскольку достижение необходимых очень низких температур требовало больших затрат. Гелий имеет более низкую точку кипения, чем любой другой элемент, равную приблизительно -269°C (-452°F). Для сравнения, метан имеет точку кипения приблизительно -259°C (-434°F), а азот имеет точку кипения приблизительно -196°C (-321°F). Диоксид углерода имеет точку сублимации приблизительно -78°C (108°F) и не образует жидкости при атмосферном давлении. Другой компонент, который можно найти в природном газе, сульфид водорода, имеет точку кипения приблизительно -60°C (-76°F).In the past, many natural gas processing companies did not emit helium, since achieving the required very low temperatures was costly. Helium has a lower boiling point than any other element equal to approximately -269 ° C (-452 ° F). In comparison, methane has a boiling point of approximately -259 ° C (-434 ° F), and nitrogen has a boiling point of approximately -196 ° C (-321 ° F). Carbon dioxide has a sublimation point of approximately -78 ° C (108 ° F) and does not form liquids at atmospheric pressure. Another component found in natural gas, hydrogen sulfide, has a boiling point of approximately -60 ° C (-76 ° F).

Некоторые процессы применения и отгрузки природного газа, такие как производство сжиженного природного газа (LNG), могут генерировать температуры, необходимые для выделения гелия. В известных схемах извлечения гелия гелий извлекают в виде пара либо из жидкого метана, в установке LNG, из жидкого азота в установке удаления азота (NRU), либо из деметанизированного потока, орошающего установку по извлечению газового конденсата (NGL). Все эти процессы понижают температуру газа до тех пор, пока почти все компоненты, кроме гелия, перейдут в жидкую фазу, номинально до приблизительно -157°C (-250°F) для LMG или NRU, или до -101°C (-150°F) для установки по извлечению газового конденсата. В этих условиях гелий получают в виде пара, являющегося побочным продуктом. Однако имеется потребность в установке по извлечению гелия из потока газа без использования процессов и установок LNG, NRU или получения газового конденсата.Some natural gas applications and shipping processes, such as the production of liquefied natural gas (LNG), can generate the temperatures needed to separate helium. In known helium recovery schemes, helium is recovered in the form of steam either from liquid methane, in an LNG unit, from liquid nitrogen in a nitrogen removal unit (NRU), or from a demethanized stream irrigating a gas condensate recovery unit (NGL). All these processes lower the temperature of the gas until almost all components except helium go into the liquid phase, nominally to approximately -157 ° C (-250 ° F) for LMG or NRU, or to -101 ° C (-150 ° F) for gas condensate recovery plant. Under these conditions, helium is obtained in the form of steam, which is a by-product. However, there is a need for a plant for extracting helium from a gas stream without using LNG, NRU processes and plants, or producing gas condensate.

В 1950-х и 1960-х правительство признало стратегическое значение гелия и выступило в защиту мер по консервации и добыче, включая увеличение извлечения из природных газовых потоков. Например, как часть этой инициативы, в публикации Guccione, E. "New Approach to Recovery of Helium from Natural Gas", Chem. Engr., Sep. 30, 1963, pp. 76-78 описывается установка, используемая для выделения гелия из природного газа на месторождении Хьюготон. Месторождение Хьюготон простирается от западного Канзаса через узкий выступ территории Оклахомы до узкого выступа территории Техаса. После очистки природного газа для удаления CO2 и H2S на установке сначала конденсируются более тяжелые углеводороды, затем азот и метан, создавая поток продукта, состоящего приблизительно на 65% из гелия и приблизительно на 35% из азота.In the 1950s and 1960s, the government recognized the strategic importance of helium and advocated for conservation and production measures, including increased extraction from natural gas streams. For example, as part of this initiative, in Guccione, E. "New Approach to Recovery of Helium from Natural Gas", Chem. Engr., Sep. 30, 1963, pp. 76-78 describe a facility used to separate helium from natural gas at a Hugoton field. The Hugoton Field extends from western Kansas through the narrow ledge of Oklahoma to the narrow ledge of Texas. After purifying natural gas to remove CO 2 and H 2 S, heavier hydrocarbons are condensed first, then nitrogen and methane, creating a product stream consisting of approximately 65% helium and approximately 35% nitrogen.

На этой установке, как и на установках LNG, для осуществления сепарации была использована последовательность этапов охлаждения с фазовым переходом. На первом этапе охлаждения исходное сырье охлаждалось пропановой холодильной машиной с замкнутым контуром, чтобы удалить пентаны и более тяжелые углеводороды. На втором этапе использовали метановую холодильную машину с замкнутым контуром в сочетании с отгонной колонной для генерирования потока обогащенной жидкости с концентрацией гелия приблизительно 0,001 мол.%. Газообразный продукт из этой отгонной колонны дополнительно охлаждался метановой холодильной машиной и подавался на конечную отгонную колонну. В верхней части конечной отгонной колонны имелась отгонная колонна с азотной холодильной машиной, а в нижней части - метановая холодильная машина. Газ из этой колонны обеспечивал обогащенный гелием поток продукта.At this installation, as well as at LNG plants, a sequence of cooling phases with a phase transition was used to carry out the separation. In the first cooling step, the feed was cooled with a closed loop propane refrigeration machine to remove pentanes and heavier hydrocarbons. In a second step, a closed loop methane refrigeration machine was used in combination with a stripper to generate a stream of enriched liquid with a helium concentration of approximately 0.001 mol%. The gaseous product from this distillation column was further cooled by a methane refrigeration machine and fed to the final distillation column. In the upper part of the final stripping column there was a stripping column with a nitrogen refrigerating machine, and in the lower part there was a methane refrigerating machine. Gas from this column provided a helium-rich product stream.

Установка, описанная Guccione, была довольно сложной, и в ней использовались три отдельных цикла охлаждения. В каждом из этих трех циклов использовался собственный хладагент и компрессоры, т.е. цикл охлаждения пропаном, цикл охлаждения метаном и цикл охлаждения азотом. Подобные циклы часто используют для достижения температур, необходимых для производства LNG, что может создавать потоки продукта, обогащенные гелием, в качестве побочного продукта.The setup described by Guccione was quite complicated, and it used three separate cooling cycles. Each of these three cycles used its own refrigerant and compressors, i.e. propane cooling cycle, methane cooling cycle and nitrogen cooling cycle. Such cycles are often used to achieve the temperatures necessary for the production of LNG, which can create helium enriched product streams as a by-product.

Подобные системы были описаны в публикации Wilson R.W. and Newsom H.R., "Helium: Its Extraction and Purification", J. Petrol. Tech., 20, pp. 341-344 (1968), где приведены общие соображения по конструированию криогенных установок, предназначенных для выделения сырого гелия из природного газа. Как правило, в этих установках по извлечению гелия используется множество циклов охлаждения с замкнутым контуром, основанных на таких хладагентах, как пропан, метан и азот.Similar systems have been described in Wilson R.W. and Newsom H.R., "Helium: Its Extraction and Purification", J. Petrol. Tech., 20, pp. 341-344 (1968), which provides general considerations for the design of cryogenic plants designed to separate raw helium from natural gas. Typically, these helium recovery plants use many closed loop cooling cycles based on refrigerants such as propane, methane and nitrogen.

Было предложено несколько систем для отгонки гелия из природного газа без экстенсивных циклов охлаждения с замкнутым контуром. Например, в патенте US 5011521, выданном Gottier et al., описан процесс отгонки под низким давлением для производства сырого гелия. Этот процесс может предварительно фракционировать находящуюся под давлением смесь исходных газов, содержащую гелий, в которую могут входить гелий, природный газ и азот, с получением обогащенного гелием потока с содержанием гелия более 30 об.%. Процесс включает ожижение и переохлаждение находящейся под давлением смеси газов, содержащей гелий, за счет косвенного теплообмена. Сжиженную и переохлажденную исходную смесь газов подвергают расширению с получением частично испаренного разделяемого сырьевого потока. Этот частично испаренный разделяемый сырьевой поток подвергают отгонке в колонне криогенной дистилляции, тем самым создавая обогащенный гелием поток и кубовый остаток. Колонна криогенной дистилляции кипятится путем испарения по меньшей мере части обедненного гелием потока. Однако этот процесс зависит от переохлаждения, необходимого для полного ожижения, что может оказаться невозможным при увеличении концентрации гелия.Several systems have been proposed for stripping helium from natural gas without extensive closed-loop cooling cycles. For example, US Pat. No. 5,011,521 to Gottier et al. Describes a low pressure distillation process for the production of crude helium. This process can pre-fractionate a pressurized source gas mixture containing helium, which may include helium, natural gas and nitrogen, to produce a helium-enriched stream with a helium content of more than 30 vol.%. The process involves liquefying and supercooling a pressurized gas mixture containing helium through indirect heat exchange. The liquefied and supercooled feed gas mixture is expanded to produce a partially vaporized, separated feed stream. This partially vaporized, separated feed stream is distilled off in a cryogenic distillation column, thereby creating a helium-rich stream and bottoms. The cryogenic distillation column is boiled by evaporation of at least a portion of the helium-depleted stream. However, this process depends on the subcooling necessary for complete liquefaction, which may not be possible with an increase in the concentration of helium.

Для получения потока природного газа с целью извлечения гелия можно использовать различные технологии отделения кислых газов, таких как CO2, H2S, и других компонентов от потока природного газа. Например, в патенте US 5335504, выданном Durr et al., раскрывается процесс извлечения диоксида углерода из потока природного газа. Этот процесс можно использовать для извлечения CO2, который нагнетался для повышения нефтеотдачи. Этот процесс основан на криогенной дистилляционной колонне, но он не достигает температур, требуемых для существенного повышения концентрации гелия.To obtain a natural gas stream for the extraction of helium, various techniques for separating acid gases such as CO 2 , H 2 S, and other components from a natural gas stream can be used. For example, US Pat. No. 5,335,504 to Durr et al. Discloses a process for recovering carbon dioxide from a natural gas stream. This process can be used to recover CO 2 that has been injected to enhance oil recovery. This process is based on a cryogenic distillation column, but it does not reach the temperatures required to significantly increase the concentration of helium.

Кроме того, в патенте US 4318723, выданном Holmes, раскрывается процесс криогенного дистиллятивного отделения кислых газов от метана, далее именуемый "процесс Райана-Холмса". Процесс Райана-Холмса является способом недопущения образования твердой фазы во время криогенного дистиллятивного отделения кислых газов от метана. Этот способ включает добавление агента для управления образованием твердой фазы в зону дистилляционной колонны, в которой может образоваться твердая фаза. Типичными агентами являются С2-С5 алканы или другие неполярные жидкости, смешивающиеся с метаном в условиях колонны. Предотвращение образования твердой фазы позволяет добиться более полного отделения.In addition, US Pat. No. 4,318,723 to Holmes discloses a cryogenic distillation process for separating acid gases from methane, hereinafter referred to as the "Ryan-Holmes process". The Ryan-Holmes process is a way to prevent the formation of a solid phase during cryogenic distillation of acid gases from methane. This method includes adding an agent to control the formation of a solid phase in the area of the distillation column, in which a solid phase can form. Typical agents are C 2 -C 5 alkanes or other non-polar liquids miscible with methane under column conditions. Prevention of solid phase formation allows for a more complete separation.

Другой способ криогенной очистки природного газа описан в опубликованной международной заявке на патент WO/2008/091316, в которой описана башня с зоной регулируемого замораживания (Controlled Freeze Zone (CFZ)). Башня с зоной регулируемого замораживания представляет собой криогенную дистилляционную колонну, которая позволяет разделять поток текучей среды, содержащей по меньшей мере метан и диоксид углерода. Криогенная дистилляционная колонна имеет нижнюю отгонную секцию, верхнюю ректификационную секцию и промежуточную секцию распыления. Промежуточная секция распыления содержит множество распыляющих форсунок, которые нагнетают жидкость в поток зоны замораживания. Форсунки сконфигурированы так, что распыляемая жидкость охватывает по существу весь внутренний диаметр промежуточной секции распыления. Поток из зоны замораживания жидкости обычно содержит метан при температуре и под давлением, при которых образуются и твердые частицы диоксида углерода, и поток пара, обогащенного метаном. Колонна может дополнительно содержать одну или более перегородок, расположенных под форсунками для создания фрикционного сопротивления гравитационному потоку потока из зоны замораживания жидкости. Это способствует отделению и извлечению газообразного метана. Имеются дополнительные внутренние компоненты, улучшающие теплоперенос и способствующие отделению газообразного метана.Another method for cryogenic purification of natural gas is described in published international patent application WO / 2008/091316, which describes a tower with a controlled freeze zone (Controlled Freeze Zone (CFZ)). A tower with a controlled freezing zone is a cryogenic distillation column that allows the separation of a fluid stream containing at least methane and carbon dioxide. The cryogenic distillation column has a lower distillation section, an upper distillation section and an intermediate spray section. The intermediate spray section contains a plurality of spray nozzles that inject liquid into the freeze zone stream. The nozzles are configured so that the spray liquid covers essentially the entire inner diameter of the intermediate spray section. The stream from the freezing zone usually contains methane at a temperature and under pressure, in which both solid particles of carbon dioxide and a stream of steam enriched in methane are formed. The column may further comprise one or more partitions located under the nozzles to create frictional resistance to the gravitational flow of the stream from the freezing zone of the liquid. This facilitates the separation and recovery of methane gas. Additional internal components are available that improve heat transfer and help separate methane gas.

В дополнение к более новым криогенным технологиям, традиционно были использованы различные технологии получения природного газа для поставки потребителям. Совместно эти технологии именуются "обработка теплого газа" ("warm gas processing"). При обработке теплого газа сырой газ обрабатывают для удаления кислых газов, таких как сероводород и диоксид углерода. Исторически эта операция выполнялась с помощью аминовой очистки, при которой амин взаимодействует с кислым газом. При истощении амин можно подвергать регенерации для удаления кислого газа. Недавно появилась новая технология, основанная на применении полимерных мембран для отделения диоксида углерода и сероводорода от потока природного газа.In addition to newer cryogenic technologies, various natural gas technologies have traditionally been used to deliver to consumers. Together, these technologies are referred to as "warm gas processing". When processing warm gas, the raw gas is treated to remove acid gases such as hydrogen sulfide and carbon dioxide. Historically, this operation was carried out using amine purification, in which the amine interacts with acid gas. When depleted, the amine can be regenerated to remove acid gas. Recently, a new technology has emerged based on the use of polymer membranes to separate carbon dioxide and hydrogen sulfide from a natural gas stream.

Кислые газы затем можно направить в установку по извлечению серы, которая преобразует сероводород в кислом газе в содержащие серу продукты, такие как элементарная сера и серная кислота. После очистки от кислых газов можно удалить водяной пар, используя множество известных способов.Acid gases can then be sent to a sulfur recovery unit, which converts hydrogen sulfide in acid gas to sulfur-containing products such as elemental sulfur and sulfuric acid. After purification from acid gases, water vapor can be removed using a variety of known methods.

Из оставшегося продукта можно извлекать другие компоненты, такие как ртуть и природный газовый конденсат. В результате получается газ, который может содержать метан с множеством инертных и углеводородных компонентов, включая, помимо прочих, азот и гелий. Компоненты с более высоким углеродным числом, такие как C2S и выше, можно извлекать и продавать отдельно, как природный газовый конденсат (NGL), жидкий пропан (LPG) и т.п.Other components, such as mercury and natural gas condensate, can be recovered from the remaining product. The result is a gas that can contain methane with many inert and hydrocarbon components, including, but not limited to, nitrogen and helium. Higher carbon number components, such as C 2 S and higher, can be recovered and sold separately, such as natural gas condensate (NGL), liquid propane (LPG), and the like.

Технологии, описанные выше, не предусматривают генерирование потока продукта, имеющего по существу повышенную концентрацию гелия. Однако эти технологии могут давать поток газа, который может быть использован как источник сырья для сепаратора гелия.The technologies described above do not provide for the generation of a product stream having a substantially increased concentration of helium. However, these technologies can produce a gas stream that can be used as a source of feed for a helium separator.

Краткое описание изобретенияSUMMARY OF THE INVENTION

Согласно варианту осуществления настоящего изобретения предлагается способ извлечения гелия из природного газа (LNG). Способ включает протекание потока сжатого природного газа через холодильную камеру для конденсации жидкостей. Охлажденный поток дозированно подают в криогенную отгонную колонну и из верхней части криогенной отгонной колонны отбирают сырой гелий. Поток жидкого продукта извлекают из нижней части криогенной отгонной колонны. Для регулирования температуры в холодильной камере мгновенно испаряют первую порцию потока жидкого продукта в холодильной камере с образованием первого потока мгновенно испаренного газа, мгновенно испаряют вторую порцию потока жидкого продукта в холодильной камере с образованием второго потока мгновенно испаренного газа и регулируют отношение первой порции ко второй порции для регулирования температуры в холодильной камере.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method for recovering helium from natural gas (LNG). The method includes the flow of compressed natural gas through a refrigerating chamber for condensation of liquids. The cooled stream is metered into a cryogenic distillation column and crude helium is taken from the upper part of the cryogenic distillation column. The liquid product stream is recovered from the bottom of the cryogenic distillation column. To control the temperature in the refrigerator, the first portion of the liquid product stream in the refrigerator is instantly evaporated to form a first instantly vaporized gas stream, the second portion of the liquid product is instantly evaporated in the refrigerator to form a second instantly vaporized gas stream and the ratio of the first portion to the second portion is adjusted for temperature control in the refrigerator.

Сырой гелий можно пропускать через холодильную камеру для дополнительного охлаждения. Далее, сырой гелий можно пропускать через криогенный концентратор для повышения концентрации гелия. После концентрации сырой гелий можно подавать потребителю по трубопроводу.Raw helium can be passed through a refrigerator for additional cooling. Further, raw helium can be passed through a cryogenic concentrator to increase the concentration of helium. After concentration, crude helium can be supplied to the consumer through a pipeline.

В одном варианте осуществления первый поток мгновенно испаренного газа можно сжимать так, чтобы он по существу соответствовал давлению второго потока мгновенно испаренного газа, и эти два потока можно объединить. Объединенный поток может быть сжат с образованием потока продукта. Поток продукта может включать низкокалорийный природный газ, который можно использовать для производства электроэнергии.In one embodiment, the first flash gas stream can be compressed so that it substantially matches the pressure of the second flash gas stream, and the two streams can be combined. The combined stream may be compressed to form a product stream. The product stream may include low-calorie natural gas, which can be used to generate electricity.

Согласно другому варианту осуществления предлагается система для извлечения гелия из потока природного газа. Система включает холодильную камеру, выполненную с возможностью охлаждения сырьевого потока, и криогенную отгонную колонну, выполненную с возможностью разделения сырьевого потока на газообразный поток легких фракций и жидкий кубовой остаток, при этом газообразный поток легких фракций имеет повышенную концентрацию гелия. Для мгновенного испарения по меньшей мере части жидкого кубового остатка в первый газовый поток в теплообменнике в холодильной камере для охлаждения сырьевого потока можно сконфигурировать клапан Джоуля-Томпсона (J-T).According to another embodiment, a system is provided for recovering helium from a natural gas stream. The system includes a refrigeration chamber configured to cool the feed stream and a cryogenic distillation column configured to separate the feed stream into a gaseous stream of light fractions and a liquid bottoms, while the gaseous stream of light fractions has an increased concentration of helium. For instant evaporation of at least a portion of the liquid bottoms in the first gas stream in a heat exchanger in a cooling chamber for cooling the feed stream, a Joule-Thompson (J-T) valve can be configured.

Система может включать установку криогенной дистилляции, такую как установка криогенной дистилляции Райана-Холмса, например, для подачи исходного сырьевого потока. Далее, система может включать установку обработки теплого газа для подачи сырьевого потока.The system may include a cryogenic distillation plant, such as a Ryan-Holmes cryogenic distillation plant, for example, to supply a feed stream. Further, the system may include a warm gas processing unit for supplying a feed stream.

В систему может быть включен концентратор гелия для повышения концентрации гелия в конечном продукте. Концентратор гелия может включать вторую холодильную камеру для охлаждения потока верхних газов из криогенной отгонной колонны с образованием второго охлажденного потока и клапан Джоуля-Томпсона, выполненный с возможностью мгновенного испарения второго охлажденного потока с образованием двухфазного потока. Можно установить сепаратор для разделения газообразного и жидкого компонентов двухфазного потока.A helium concentrator may be included in the system to increase the concentration of helium in the final product. The helium concentrator may include a second cooling chamber for cooling the upper gas stream from the cryogenic distillation column to form a second cooled stream and a Joule-Thompson valve configured to instantly evaporate the second cooled stream to form a two-phase stream. A separator can be installed to separate the gaseous and liquid components of the two-phase flow.

Система может включать теплообменник для продукта, выполненный с возможностью охлаждения потоков в установке криогенной очистки, используя холод от потока жидкого кубового остатка. Для мгновенного испарения второй части потока жидкого кубового остатка во второй газовый поток может быть сконфигурирован второй клапан Джоуля-Томпсона, при этом отношение потоков через клапан Джоуля-Томпсона и второй клапан Джоуля-Томпсона можно использовать для управления температурой холодильной камеры.The system may include a heat exchanger for the product, configured to cool the streams in the cryogenic treatment unit, using the cold from the liquid bottoms stream. To instantly evaporate the second part of the liquid bottoms stream into the second gas stream, a second Joule-Thompson valve can be configured, while the ratio of the flows through the Joule-Thompson valve and the second Joule-Thompson valve can be used to control the temperature of the refrigerating chamber.

Система может включать компрессор для повышения давления первого газового поток до давления, при котором осуществляется продажа. Компрессор также можно использовать для повышения давления второго газового потока так, чтобы оно соответствовало давлению первого газового потока. Электростанция может быть выполнена с возможностью сжигания первого газового потока как топлива, являющегося низкокалорийным природным газом.The system may include a compressor to increase the pressure of the first gas stream to the pressure at which the sale is carried out. The compressor can also be used to increase the pressure of the second gas stream so that it matches the pressure of the first gas stream. The power plant can be configured to burn the first gas stream as fuel, which is low-calorie natural gas.

В другом варианте осуществления настоящего изобретения предлагается способ использования низкокалорийного природного газа с месторождения. Способ включает добычу низкокалорийного природного газа из скважины, осушку низкокалорийного природного газа для удаления по меньшей мере части присутствующего в нем водяного пара и удаление по меньшей мере части природного газового конденсата, присутствующего в низкокалорийном природном газе. Из низкокалорийного природного газа можно удалять кислые газы и по меньшей мере часть гелия можно извлечь из низкокалорийного природного газа в криогенной отгонной колонне, при этом энергию для снижения температуры с целью извлечения гелия получают за счет мгновенного испарения по меньшей мере части жидкого кубового остатка из криогенной отгонной колонны в холодильной камере. После извлечения гелия низкокалорийный природный газ можно направлять потребителям, например, на электростанции.In another embodiment, the present invention provides a method of using low-calorie natural gas from a field. The method includes producing low-calorie natural gas from a well, drying low-calorie natural gas to remove at least a portion of the water vapor present therein, and removing at least a portion of the natural gas condensate present in the low-calorie natural gas. Acid gases can be removed from low-calorie natural gas and at least a portion of helium can be recovered from low-calorie natural gas in a cryogenic distillation column, while energy to lower the temperature to recover helium is obtained by instantly evaporating at least a portion of the liquid bottoms from the cryogenic distillation columns in the refrigerator. After the extraction of helium, low-calorie natural gas can be sent to consumers, for example, at power plants.

Температуру холодильной камеры можно регулировать, управляя отношением между двумя частями жидкого кубового остатка, каждая из которых подвергается мгновенному испарению, при этом одна часть подвергается мгновенному испарению при первом давлении, а другая часть подвергается мгновенному испарению при более низком давлении. Дополнительное количество гелия можно извлечь из низкокалорийного природного газа с помощью концентратора гелия.The temperature of the refrigerator can be controlled by controlling the ratio between the two parts of the liquid bottoms, each of which undergoes instant evaporation, while one part undergoes instant evaporation at the first pressure and the other part undergoes instant evaporation at lower pressure. Additional helium can be extracted from low-calorie natural gas using a helium concentrator.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Преимущества предлагаемых технологий будут более понятны из нижеследующего подробного описания со ссылками на прилагаемые чертежи, где:The advantages of the proposed technologies will be more apparent from the following detailed description with reference to the accompanying drawings, where:

фиг.1 - блок-схема системы, которая генерирует поток сырого гелия и предоставляет остальной газ как поток продукта;figure 1 is a block diagram of a system that generates a stream of crude helium and provides the rest of the gas as a product stream;

фиг.2 - блок-схема колонны отгонки гелия;2 is a block diagram of a helium stripping column;

фиг.3 - чертеж системы, в которой может использоваться колонна отгонки гелия для получения потока сырого гелия из верхнего газа из процесса криогенной сепарации;figure 3 is a drawing of a system in which a helium stripping column can be used to produce a stream of crude helium from the top gas from a cryogenic separation process;

фиг.4 - чертеж системы, в которой используется концентратор гелия в дополнение к колонне отгонки гелия;4 is a drawing of a system in which a helium concentrator is used in addition to a helium stripping column;

фиг.5 - схема системы, в которой используется колонна отгонки гелия для получения гелиевого продукта из потока газа, поступающего из установки обработки теплого газа;5 is a diagram of a system in which a helium stripping column is used to produce a helium product from a gas stream coming from a warm gas processing unit;

фиг.6 - график кривой замораживания CO2; и6 is a graph of a curve of freezing CO 2 ; and

фиг.8 - блок-схема способа извлечения гелия из потока природного газа, например, с использованием систем, описанных со ссылкой на фиг. 1-5.FIG. 8 is a flowchart of a method for extracting helium from a natural gas stream, for example, using the systems described with reference to FIG. 1-5.

Подробное описаниеDetailed description

В следующем разделе подробного описании описаны конкретные варианты осуществления предлагаемых технологий. Однако в той мере, в которой следующее описание относится к конкретному варианту осуществления или конкретному применению предлагаемых технологий, оно предназначено только для иллюстративных целей и просто дает описание примерных вариантов осуществления. Соответственно, эти технологии не ограничиваются конкретными описанными вариантами осуществления, а включают все альтернативы, модификации и эквиваленты, которые попадают в пределы сущности и объема прилагаемой формулы изобретения.The following section of the detailed description describes specific embodiments of the proposed technologies. However, to the extent that the following description relates to a specific embodiment or a specific application of the proposed technologies, it is intended for illustrative purposes only and merely provides a description of exemplary embodiments. Accordingly, these technologies are not limited to the specific described embodiments, but include all alternatives, modifications, and equivalents that fall within the spirit and scope of the appended claims.

Сначала, для облегчения понимания, дается определение некоторых терминов, используемых в настоящей заявке. Если определение используемого в тексте заявки термина не дано, его следует трактовать согласно самому широкому определению, которое ему дают специалисты в данной области и которое отражено по меньшей мере в одной печатной публикации или в патенте. Далее, предлагаемые технологии не ограничиваются использованием терминов, приведенных ниже, поскольку все эквиваленты, синонимы, новообразования и термины или способы, которые служат той же или подобной цели, считаются включенными в объем прилагаемой формулы изобретения.First, to facilitate understanding, some of the terms used in this application are defined. If the definition of the term used in the application text is not given, it should be interpreted according to the broadest definition given to it by specialists in this field and which is reflected in at least one printed publication or in the patent. Further, the proposed technologies are not limited to the use of the terms below, since all equivalents, synonyms, neoplasms and terms or methods that serve the same or similar purpose are considered to be included in the scope of the attached claims.

"Кислые газы" являются примесями, которые часто встречаются в потоках природного газа. Обычно эти газы включают диоксид углерода и сероводород, хотя кислоты также могут образовывать любое количество других примесей. Кислые газы обычно извлекают, вводя поток газа в контакт с абсорбентом, таким как амин, который может взаимодействовать с кислыми газами. Когда абсорбент "наполняется" кислыми газами, можно использовать этап десорбции, чтобы отделить кислые газы от абсорбента. Очищенный абсорбент обычно возвращают в процесс для дополнительной абсорбции."Acid gases" are impurities that are often found in natural gas streams. Typically, these gases include carbon dioxide and hydrogen sulfide, although acids can also form any amount of other impurities. Acidic gases are usually recovered by introducing a gas stream into contact with an absorbent such as an amine that can react with acidic gases. When the absorbent is "filled" with acidic gases, a desorption step may be used to separate the acidic gases from the absorbent. The purified absorbent is usually returned to the process for additional absorption.

"Холодильная камера" относится к изолированной камере, которая охватывает наборы технологического оборудования, такого как теплообменники, колонны и фазовые сепараторы. Такие наборы технологического оборудования могут выполнять весь данный процесс или только часть.“Refrigeration chamber” refers to an insulated chamber that encompasses sets of process equipment such as heat exchangers, columns, and phase separators. Such sets of technological equipment can perform the entire given process or only a part.

"Компрессор" относится к устройству для сжатия рабочего газа, включая парогазовые смеси или выхлопные газы, и включает насосы, турбины компрессора, осевые компрессоры, поршневые компрессоры, ротационные пластинчатые компрессоры или винтовые компрессоры, а также устройства и комбинации устройств, выполненные с возможностью сжатия рабочего газа."Compressor" refers to a device for compressing a working gas, including steam and gas mixtures or exhaust gases, and includes pumps, compressor turbines, axial compressors, reciprocating compressors, rotary vane compressors or screw compressors, and devices and combinations of devices configured to compress the working gas.

"Криогенная дистилляция" была использована для отделения диоксида углерода от метана, поскольку относительная летучесть между метаном и диоксидом углерода достаточно высока. Пар, отводимый с верха колонны, обогащен метаном, а кубовой остаток обогащен диоксидом углерода и другими более тяжелыми углеводородами. Криогенная дистилляция требует правильной комбинации давления и температуры для извлечения требуемого продукта."Cryogenic distillation" was used to separate carbon dioxide from methane, since the relative volatility between methane and carbon dioxide is quite high. The steam discharged from the top of the column is enriched in methane, and the bottom residue is enriched in carbon dioxide and other heavier hydrocarbons. Cryogenic distillation requires the right combination of pressure and temperature to recover the desired product.

Термин "газ" используется взаимозаменяемо с термином "пар" и означает вещество или смесь веществ в газообразном состоянии, в отличие от жидкого или твердого состояния. Аналогично, термин "жидкость" означает вещество или смесь веществ в жидком состоянии, в отличие от газообразного или твердого состояния.The term "gas" is used interchangeably with the term "steam" and means a substance or mixture of substances in a gaseous state, in contrast to a liquid or solid state. Similarly, the term "liquid" means a substance or mixture of substances in a liquid state, in contrast to a gaseous or solid state.

"Теплообменник" означает любую колонну, башню, установку или другую конструкцию, выполненную с возможностью пропускать один или более потоков и влиять на прямой или косвенный теплообмен между одной или более линиями хладагента и одним или более сырьевыми потоками. Примеры включают, помимо прочих, кожухотрубный теплообменник, криогенный катушечный теплообменник или паяный теплообменник из алюминиевых пластин радиаторного типа."Heat exchanger" means any column, tower, installation, or other structure configured to allow one or more flows to pass through and to influence direct or indirect heat transfer between one or more refrigerant lines and one or more feed streams. Examples include, but are not limited to, a shell-and-tube heat exchanger, a cryogenic coil heat exchanger, or a brazed heat exchanger made of radiator-type aluminum plates.

"Углеводород" представляет собой органическое соединение, которое включает, главным образом, элементы водород и углерод, хотя в небольших количествах в нем могут присутствовать азот, сера, кислород, металлы или любое количество других элементов. В настоящем описании термин "углеводороды", как правило, относится к органическим материалам, которые добывают из углеводорода, содержащегося в подземных породных слоях, называемых пластами. Например, природный газ в основном состоит из углеводорода метана.A “hydrocarbon” is an organic compound that mainly includes hydrogen and carbon elements, although in small amounts nitrogen, sulfur, oxygen, metals or any other amount of elements may be present. In the present description, the term "hydrocarbons", as a rule, refers to organic materials that are extracted from hydrocarbons contained in underground rock layers, called strata. For example, natural gas consists mainly of methane hydrocarbon.

"Сжиженный природный газ" или "LNG" представляет собой криогенную жидкую форму природного газа, обычно содержащего большую долю метана, но также может содержать следовые количества других элементов и/или соединений, включая, но не ограничиваясь ими, этан, пропан, бутан, диоксид углерода, азот, гелий, сероводород или их комбинации. Природный газ можно обработать, чтобы удалить один или более компонентов (например, гелия) или примесей (например, воды и/или тяжелых углеводородов) и затем конденсировать в жидкость почти при атмосферном давлении путем охлаждения."Liquefied natural gas" or "LNG" is a cryogenic liquid form of natural gas, usually containing a large proportion of methane, but may also contain trace amounts of other elements and / or compounds, including, but not limited to, ethane, propane, butane, dioxide carbon, nitrogen, helium, hydrogen sulfide, or combinations thereof. Natural gas can be treated to remove one or more components (e.g. helium) or impurities (e.g. water and / or heavy hydrocarbons) and then condense into a liquid at almost atmospheric pressure by cooling.

Термин "природный газ" относится к многокомпонентному газу, полученному из нефтяной скважины (попутный газ) или из подземного газового месторождения (не содержащего нефть). Состав и давление природного газа могут значительно меняться. Типичный поток природного газа содержит метан (C1), являющийся существенным компонентом. Сырой природный газ также обычно содержит этан (C2), высокомолекулярные углеводороды, один или более кислых газов (таких как диоксид углерода, сероводород, карбонилсульфид (сероксид углерода, сульфидоксид углерода), сероуглерод и меркаптаны) и незначительные количества примесей, таких как вода, гелий, азот, сульфид железа, парафин и сырая нефть.The term "natural gas" refers to multicomponent gas obtained from an oil well (associated gas) or from an underground gas field (not containing oil). The composition and pressure of natural gas can vary significantly. A typical natural gas stream contains methane (C 1 ), which is an essential component. Raw natural gas also typically contains ethane (C 2 ), high molecular weight hydrocarbons, one or more acid gases (such as carbon dioxide, hydrogen sulfide, carbonyl sulfide (carbon sulfide, carbon sulfide), carbon disulfide and mercaptans) and minor amounts of impurities such as water, helium, nitrogen, iron sulfide, paraffin and crude oil.

Низкокалорийный природный газ означает природный газ с теплотворной способностью ниже, чем коммерческие стандарты для трубопроводного транспорта, например, менее 1000 BTU (британских тепловых единиц, (252 ккал)) на стандартный кубический фут (0,0283168 м3). Хотя низкокалорийный природный газ можно довести до соответствия стандартам трубопроводного транспорта, это может оказаться экономически нецелесообразным. По этой причине, в прошлом месторождения с низкокалорийным природным газом не разрабатывались. Однако низкокалорийный природный газ можно использовать для сжигания на электростанциях, преобразуя тепловую энергию в электроэнергию.Low-calorie natural gas means natural gas with a calorific value lower than commercial standards for pipeline transport, for example, less than 1000 BTU (British thermal units, (252 kcal)) per standard cubic foot (0.0283168 m 3 ). Although low-calorie natural gas can be brought into line with pipeline transport standards, it may not be economically feasible. For this reason, in the past, low-calorie natural gas fields have not been developed. However, low-calorie natural gas can be used for burning in power plants, converting thermal energy into electricity.

"Клапан Джоуля-Томпсона" относится к устройству для расширения пара и, тем самым, для снижения его температуры. В клапане Джоуля-Томпсона используется принцип Джоуля-Томпсона, согласно которому расширение газа приводит к сопутствующему охлаждению газа. В различных вариантах осуществления, описываемых в данной заявке, клапан Джоуля-Томпсона можно заменить на другие расширительные устройства, такие как турбоэспандер и т.п."Joule-Thompson valve" refers to a device for expanding steam and, thereby, to reduce its temperature. The Joule-Thompson valve uses the Joule-Thompson principle, according to which gas expansion leads to concomitant gas cooling. In various embodiments described herein, the Joule-Thompson valve can be replaced with other expansion devices, such as a turbo expander and the like.

"Давление" представляет собой силу, прилагаемую газом к единице площади стенок объема. Давление может выражаться в фунтах на кв.дюйм. "Атмосферное давление" относится к локальному давлению воздуха. "Абсолютное давление" относится к сумме атмосферного давления (14,7 фунтов на кв.дюйм или 101,353 кПа при стандартных условиях) и манометрического давления. "Манометрическое давление" относится к давлению, измеренному манометром, который показывает только давление, превышающее локальное атмосферное давление (т.е. манометрическое давление 0 фунтов на кв.дюйм соответствует абсолютному давлению 14,7 фунтов на кв.дюйм). Термин "давление пара" имеет принятое в термодинамике значение. Для чистого компонента в замкнутой системе при данном давлении компонент давления пара по существу равен суммарному давлению в системе."Pressure" is the force exerted by a gas on a unit wall area of a volume. Pressure can be expressed in pounds per square inch. "Atmospheric pressure" refers to local air pressure. "Absolute pressure" refers to the sum of atmospheric pressure (14.7 psi or 101.353 kPa under standard conditions) and gauge pressure. "Gauge pressure" refers to the pressure measured by a pressure gauge that shows only pressure in excess of local atmospheric pressure (ie, gauge pressure of 0 psi corresponds to an absolute pressure of 14.7 psi). The term "vapor pressure" has the accepted meaning in thermodynamics. For a pure component in a closed system at a given pressure, the vapor pressure component is essentially equal to the total pressure in the system.

"Сепаратор" представляет собой емкость, в которой поступающее двухфазное сырье разделяется на отдельные фракции пара и жидкости. Обычно емкость имеет достаточную площадь для того, чтобы пар и жидкость разделялись под действием силы тяжести."Separator" is a container in which the incoming biphasic feed is separated into separate fractions of steam and liquid. Typically, the container has a sufficient area so that the vapor and liquid are separated by gravity.

Термин "по существу", используемый в отношении количества материала или конкретной его характеристики, относится к количеству, достаточному для создания эффекта, который этот материал или характеристика предназначены создавать. Точная степень допустимого отклонения в некоторых случаях может зависеть от конкретного контекста.The term "essentially" used in relation to the amount of material or its specific characteristics, refers to the amount sufficient to create the effect that this material or characteristic is intended to create. The exact degree of tolerance in some cases may depend on the specific context.

ОбзорOverview

Как указано выше, в известных технологиях выделения гелия из потоков природного газа обычно используют множество систем охлаждения с замкнутым контуром, например, каскадные холодильные системы, для охлаждения сырьевых потоков до криогенных температур и конденсации материалов. Это может существенно удорожить и усложнить и системы очистки природного газа. В случае газовых потоков, требующих удаления азота, таких как сырьевые потоки для производства LNG, может быть целесообразным включение этапа извлечения гелия. Однако на месторождениях низкокалорийного природного газа, который может использоваться непосредственно для производства электроэнергии без извлечения азота, выделение гелия может быть экономически нецелесообразным.As indicated above, in the known technologies for the separation of helium from natural gas streams, many closed-loop cooling systems, for example, cascade refrigeration systems, are usually used to cool the feed streams to cryogenic temperatures and to condense materials. This can significantly increase the cost and complexity of natural gas treatment systems. In the case of gas streams requiring nitrogen removal, such as feed streams for LNG production, it may be appropriate to include a helium recovery step. However, in low-calorie natural gas fields that can be used directly to generate electricity without nitrogen extraction, helium evolution may not be economically feasible.

Описываемые в данной заявке варианты осуществления предусматривают систему и способы получения обогащенного гелием потока из потока природного газа без использования отдельных холодильных установок с замкнутым контуром. В таких системах и способах используются преимущества энергии, создаваемой сжатием для охлаждения в одной или более холодильных камерах.The embodiments described in this application provide a system and methods for producing a helium-enriched stream from a natural gas stream without using separate closed loop refrigeration units. Such systems and methods take advantage of the energy generated by compression for cooling in one or more cooling chambers.

На фиг.1 приведена блок-схема системы 100, которая вырабатывает сырой гелиевый продукт 102 и подает оставшийся газ в виде потока 104 продукта. Этот газ может, например, использоваться для подачи на электростанцию 106. Система 100 не ограничивается показанными блоками, но может иметь любое количество конфигураций, включая, например, подачу потока 104 продукта другим потребителям по коммерческому трубопроводу.1 is a block diagram of a system 100 that produces a crude helium product 102 and delivers the remaining gas as a product stream 104. This gas may, for example, be used to supply power to the power plant 106. System 100 is not limited to the units shown, but may have any number of configurations, including, for example, supplying product stream 104 to other consumers through a commercial pipeline.

В системе 100 можно использовать одну или более эксплуатационных скважин 108 для создания потока 110 сырого природного газа. В некоторых вариантах осуществления поток сырого природного газа может содержать существенное количество азота и быть низкокалорийным, например, от 500 до 950 британских тепловых единиц на кв.фут (BTU).In the system 100, one or more production wells 108 may be used to create a stream of raw natural gas 110. In some embodiments, the crude natural gas stream may contain a substantial amount of nitrogen and be low in calories, for example, from 500 to 950 British thermal units per square foot (BTU).

Поток 110 сырого природного газа можно подавать на установку 112 осушки, в которой водяной пар может быть удален с использованием абсорбционной осушки гликолем, сиккативом или с помощью установки короткоцикловой безнагревной адсорбции, а также другими способами. Установка 112 осушки не ограничивается последующими этапами производства, показанными на чертеже.The natural gas feed stream 110 can be fed to a drying unit 112, in which water vapor can be removed using absorption drying with glycol, desiccant or a short-cycle adsorption-free unit, as well as other methods. The drying unit 112 is not limited to the subsequent production steps shown in the drawing.

Осушенный поток 114 можно подать на систему 116 очистки, в которой можно использовать любое количество процессов для удаления кислых газов 118 и других примесей. В некоторых вариантах осуществления система 116 очистки может быть расположена перед установкой 112 осушки. Установка очистки может быть установкой криогенной дистилляции, работающей, например, по способу Райана-Холмса. Можно использовать и другие технологии криогенной дистилляции, такие как "зона регулируемого замораживания" (CFZ), доступная от ExxonMobil, описанная в международной опубликованной заявке на патент WO/2008/091316, которая полностью включена в настоящее описание путем ссылки. Для очистки также можно также использовать некриогенные способы, такие как системы обработки теплого газа.The dried stream 114 can be fed to a purification system 116, in which any number of processes can be used to remove acid gases 118 and other impurities. In some embodiments, the implementation of the cleaning system 116 may be located before the installation of 112 drying. The purification unit may be a cryogenic distillation unit, operating, for example, according to the Ryan-Holmes method. Other cryogenic distillation technologies can be used, such as the “controlled freezing zone” (CFZ) available from ExxonMobil, described in international patent application WO / 2008/091316, which is incorporated herein by reference in its entirety. Non-cryogenic methods, such as warm gas treatment systems, can also be used for cleaning.

Кислые газы 118, полученные в результате очистки, можно продавать на рынке. Например, поток CO2 может быть продан для повышения нефтеотдачи пласта или поток H2S можно использовать для производства серы по способу Клауса. В дополнение к удалению кислых газов 118, система 116 очистки также может удалять углеводороды с более высоким углеродным числом, например, C2S и выше. Углеводороды с более высоким углеродным числом можно конденсировать с образованием, помимо прочего, потока 120 газоконденсата (NGL), который также можно продавать как продукт.Acidic gases 118 obtained as a result of purification can be sold on the market. For example, a CO 2 stream can be sold to enhance oil recovery, or a H 2 S stream can be used to produce sulfur using the Klaus process. In addition to removing acidic gases 118, purification system 116 can also remove hydrocarbons with a higher carbon number, such as C 2 S and higher. Higher carbon number hydrocarbons can be condensed to form, among other things, a gas condensate stream (NGL) 120, which can also be sold as a product.

Полученный сырьевой газовый поток 122 может быть смесью метана и различных инертных газов, таких как азот и гелий. Ранее такой сырьевой газовый поток 122 использовали непосредственно как поток низкокалорийного природного газа, например, для производства электроэнергии. Это позволяло экономить на расходах по удалению азота и других компонентов. Однако, как описано в настоящей заявке, гелий может быть ценным побочным продуктом, который можно извлекать и продавать. Соответственно, сырьевой газовый поток 122 можно подавать на вход колонны 124 отгонки гелия. В зависимости от используемой системы 116 очистки, сырьевой газовый поток 122 может быть холодным потоком или теплым потоком. В обоих случаях сырьевой газовый поток 122 может иметь высокое давление. В некоторых вариантах осуществления можно использовать дополнительные этапы сжатия и охлаждения для повышения давления на входе колонны 124 отгонки гелия.The resulting feed gas stream 122 may be a mixture of methane and various inert gases such as nitrogen and helium. Previously, such a feed gas stream 122 was used directly as a low-calorie natural gas stream, for example, for generating electricity. This allowed to save on costs for the removal of nitrogen and other components. However, as described herein, helium can be a valuable by-product that can be recovered and sold. Accordingly, the feed gas stream 122 can be fed to the inlet of the helium stripping column 124. Depending on the purification system 116 used, the feed gas stream 122 may be a cold stream or a warm stream. In both cases, the feed gas stream 122 may have a high pressure. In some embodiments, additional compression and cooling steps may be used to increase the pressure at the inlet of helium stripping column 124.

Колонна 124 отгонки гелия создает сырой гелиевый продукт 102. В различных вариантах осуществления сырой гелиевый продукт 102 может содержать приблизительно 20 мол.% гелия или выше. Сырой гелиевый продукт можно продавать непосредственно в том виде, в котором он получен, или его можно использовать как сырье в другом процессе очистки для получения конечного гелиевого продукта, например, с концентрацией гелия 99% или выше. Удаление сырого гелиевого продукта 102 дает поток 104 продукта, который может содержать азот и метан.Helium stripping column 124 creates crude helium product 102. In various embodiments, crude helium product 102 may contain about 20 mol% of helium or higher. The crude helium product can be sold directly in the form in which it is obtained, or it can be used as raw material in another purification process to obtain the final helium product, for example, with a helium concentration of 99% or higher. Removal of the crude helium product 102 gives a product stream 104, which may contain nitrogen and methane.

В зависимости от содержания азота поток 104 продукта можно считать низкокалорийным природным газом, который можно использовать, например, как топливо для электростанции 106. Электростанция 106 может предоставлять для продажи другие, более ценные продукты, включая электроэнергию 126, подаваемую в сеть, теплоту 128 для других процессов, или и то, и другое. В некоторых вариантах осуществления электростанция 106 может закупать поток 104 продукта из трубопровода, соединенного с производителем.Depending on the nitrogen content, product stream 104 can be considered low-calorie natural gas, which can be used, for example, as fuel for power plant 106. Power plant 106 can provide for sale other, more valuable products, including electricity 126 supplied to the grid, heat 128 for others processes, or both. In some embodiments, power plant 106 may purchase product stream 104 from a pipeline connected to the manufacturer.

На фиг.2 приведена блок-схема колонны 124 отгонки гелия. В настоящем описании термин "колонна отгонки гелия" охватывает все оборудование, используемое для получения потока продукта с повышенным содержанием гелия, включая любые холодильные камеры, колонны для отгонки или дополнительные концентраторы гелия. В колонне 124 отгонки гелия сырьевой газовый поток 122 сначала охлаждают в холодильной камере 202 под давлением для сжижения почти всего газового потока и образования холодного потока 204. В некоторых вариантах осуществления сырьевой газ 122 может быть сжатым холодным потоком от установки криогенной дистилляции, таким как из процесса с регулируемой зоной замораживания (CFZ) или из процесса Райана-Холмса. В других вариантах осуществления сырьевой газ 122 может поступать от установки обработки теплого газа. Если сырьевой газ 122 имеет недостаточно высокое давление, например давление, описанное в примерах, перед колонной 124 отгонки гелия в линию сырьевого газа 122 можно установить один или более компрессоров. Сжатое сырье можно пропускать через теплообменник перед тем, как оно попадет в колонну 124 отгонки гелия, чтобы уделить теплоту, образовавшуюся при сжатии.2 is a block diagram of a helium stripping column 124. As used herein, the term “helium stripping column” encompasses all equipment used to produce a high helium product stream, including any refrigeration chambers, stripping columns or additional helium concentrators. In helium stripping column 124, the feed gas stream 122 is first cooled in a refrigeration chamber 202 under pressure to liquefy almost the entire gas stream and form a cold stream 204. In some embodiments, the feed gas 122 may be a compressed cold stream from a cryogenic distillation plant, such as from a process with adjustable freeze zone (CFZ) or from the Ryan-Holmes process. In other embodiments, feed gas 122 may come from a warm gas treatment unit. If the feed gas 122 does not have a high enough pressure, such as the pressure described in the examples, one or more compressors can be installed in front of the helium stripping column 124 into the feed gas line 122. The compressed feed can be passed through a heat exchanger before it enters the helium stripping column 124 in order to devote the heat generated by compression.

Охлажденный поток 204 затем можно подать в колонну 206 криогенной отгонки. Охлажденный поток 204 можно дозировать в колонну с помощью клапана 208 регулирования расхода, например, приводной мембранной задвижки (DMV) или вентиля. В различных вариантах осуществления, описанных в этом документе, клапан 208 регулирования расхода используется просто для регулирования расхода в колонну 206 криогенной отгонки, а не для управления температурой. Поток 210 верхнего пара из колонны 206 криогенной отгонки можно регулировать нагрузкой 212 ребойлера для максимального извлечения гелия и концентрации гелия в потоке 210 пара. Нагрузка 212 ребойлера может способствовать охлаждению потока 122 сырьевого газа в холодильной камере 202. Остальную работу по охлаждению сырьевого газа в холодильной камере 202 можно выполнять путем нагревания потока 210 верхнего пара для образования потока 102 сырого гелиевого продукта и путем испарения потока 214 жидкого продукта из нижней части колонны 206 криогенной отгонки.The cooled stream 204 can then be fed to the cryogenic distillation column 206. The cooled stream 204 can be dispensed into the column using a flow control valve 208, such as a actuated diaphragm valve (DMV) or valve. In the various embodiments described herein, the flow control valve 208 is used simply to control the flow to the cryogenic distillation column 206, and not to control the temperature. The top steam stream 210 from the cryogenic stripping column 206 can be controlled by a reboiler load 212 to maximize helium recovery and helium concentration in the steam stream 210. A reboiler load 212 can help cool the feed gas stream 122 in the refrigeration chamber 202. The remaining work of cooling the feed gas in the refrigeration chamber 202 can be performed by heating the upper steam stream 210 to form a crude helium product stream 102 and by evaporating the liquid product stream 214 from the bottom cryogenic distillation columns 206.

Регулирование температуры в холодильной камере 202 можно осуществлять одним или более клапанами 216 и 218 Джоуля-Томпсона (J-T)) на потоке 214 жидкого продукта. Когда поток 214 жидкого продукта мгновенно вскипает на клапанах 216 и 218 Джоуля-Томпсона и попадает в холодильную камеру 202, из холодильной камеры 202 можно удалить тепловую энергию. В одном варианте осуществления первый клапан 216 Джоуля-Томпсона может допускать больший перепад давления, чем второй клапан 218 Джоуля-Томпсона, при этом баланс расхода между этими двумя клапанами 216 и 218 Джоуля-Томпсона можно использовать для управления температурой в холодильной камере 202. Разница в перепадах давления приводит к образованию двух потоков 220 и 222 дроссельного газа.Temperature control in the refrigeration chamber 202 can be accomplished by one or more Joule-Thompson (J-T) valves 216 and 218 on the liquid product stream 214. When the liquid product stream 214 instantly boils at the Joule-Thompson valves 216 and 218 and enters the refrigeration chamber 202, thermal energy can be removed from the refrigeration chamber 202. In one embodiment, the first Joule-Thompson valve 216 can tolerate a greater pressure drop than the second Joule-Thompson valve 218, and the flow balance between the two Joule-Thompson valves 216 and 218 can be used to control the temperature in the refrigeration chamber 202. The difference in differential pressure leads to the formation of two flows 220 and 222 of the throttle gas.

Первый поток 220 дроссельного газа может иметь меньшее давление, чем второй поток 222 дроссельного газа, и может быть сжат на первой ступени 224 компрессоре, чтобы иметь такое же давление, как и второй поток 222 дроссельного газа. Эти два потока 220 и 222 дроссельного газа затем можно объединить и пропустить через вторую ступень 226 компрессора для достижения окончательного товарного давления потока 104 продукта. Поскольку установка сжижения газа, т.е. холодильная камера 202 работает при высоком давлении, требуемая температура для сжижения потока газа может быть выше, чем в процессе получения LNG или в установке по удалению азота (NRU). Это делает колонну 124 отгонки гелия более устойчивой к более высокому содержанию СО2 или Н2О, чем процессы по получению LNG или NRU.The first throttle gas stream 220 may have a lower pressure than the second throttle gas stream 222, and may be compressed in the first compressor stage 224 to have the same pressure as the second throttle gas stream 222. These two throttle gas streams 220 and 222 can then be combined and passed through the second compressor stage 226 to achieve the final commodity pressure of the product stream 104. Since the installation of gas liquefaction, i.e. the refrigerating chamber 202 operates at high pressure, the required temperature for liquefying the gas stream may be higher than in the process of producing LNG or in a nitrogen removal unit (NRU). This makes helium stripping column 124 more resistant to a higher CO 2 or H 2 O content than LNG or NRU production processes.

В одном варианте осуществления на линии потока 210 верхнего пара после колонны 206 криогенной отгонки можно установить концентратор гелия, как описано со ссылками на фиг. 4. Концентратор гелия может обеспечивать более высокую концентрацию гелия в потоке 210 верхнего пара. Однако добавление концентратора гелия может сделать колонну 124 отгонки гелия более подверженной засорению диоксидом углерода. Поэтому использование концентратора гелия потребует более низких уровней СО2, сравнимых с процессом удаления азота (NRU).In one embodiment, a helium concentrator can be installed in the top steam flow line 210 after the cryogenic distillation column 206, as described with reference to FIG. 4. The helium concentrator can provide a higher concentration of helium in the overhead stream 210. However, the addition of a helium concentrator may make helium stripping column 124 more prone to clogging with carbon dioxide. Therefore, the use of a helium concentrator will require lower levels of CO 2 comparable to the nitrogen removal process (NRU).

Другие варианты осуществления описаны далее.Other embodiments are described below.

Вариант 1: Способ извлечения гелия из природного газа (LNG), включающий этапы, на которых:Option 1: A method for extracting helium from natural gas (LNG), comprising the steps of:

- пропускают поток сжатого природного газа через холодильную камеру для конденсации жидкостей;- pass the stream of compressed natural gas through the refrigeration chamber for condensation of liquids;

- дозируют охлажденный поток в колонну криогенной отгонки;- the chilled stream is dosed into the cryogenic distillation column;

- извлекают сырой гелиевый продукт из верхней части колонны криогенной отгонки; и- recover the crude helium product from the top of the cryogenic distillation column; and

- извлекают поток жидкого продукта из нижней части колонны криогенной отгонки, причем температурой в холодильной камере управляют путем- extracting the liquid product stream from the lower part of the cryogenic distillation column, the temperature in the refrigerator being controlled by

мгновенного испарения первой части потока жидкого продукта в холодильную камеру для образования первого потока дроссельного газа,instantaneous evaporation of the first part of the liquid product stream into the refrigerating chamber to form a first throttle gas stream,

мгновенного испарения второй части потока жидкого продукта в холодильную камеру для образования второго потока дроссельного газа; иinstantaneous evaporation of the second part of the liquid product stream into the refrigerating chamber to form a second throttle gas stream; and

- управляют отношением первой части ко второй части для регулирования температуры в холодильной камере.- control the ratio of the first part to the second part to control the temperature in the refrigerator.

Вариант 2: Способ по варианту 1, включающий этап, на котором сырой гелиевый продукт пропускают через холодильную камеру для дополнительного охлаждения.Option 2: The method according to option 1, comprising the stage at which the crude helium product is passed through a refrigerating chamber for additional cooling.

Вариант 3: Способ по вариантам 1 или 2, включающий этап, на котором сырой гелиевый продукт пропускают через криогенный концентратор для повышения концентрации гелия.Option 3: The method according to options 1 or 2, comprising the stage at which the crude helium product is passed through a cryogenic concentrator to increase the concentration of helium.

Вариант 4: Способ по любому из вариантов 1-3, включающий этапы, на которых:Option 4: The method according to any one of options 1-3, comprising the steps of:

сжимают первый поток дроссельного газа так, чтобы его давление по существу соответствовало давлению второго потока дроссельного газа;compressing the first throttle gas stream so that its pressure substantially matches the pressure of the second throttle gas stream;

объединяют первый поток дроссельного газа и второй поток дроссельного газа для образования объединенного потока; иcombining a first throttle gas stream and a second throttle gas stream to form a combined stream; and

сжимают объединенный поток для образования потока продукта.compress the combined stream to form a product stream.

Вариант 5: Способ по любому из вариантов 1-4, включающий этап, на котором создают поток продукта, содержащий низкокалорийный природный газ.Option 5: The method according to any one of options 1-4, comprising the step of creating a product stream containing low-calorie natural gas.

Вариант 6: Способ по любому из вариантов 1-5, включающий этап, на котором из потока продукта вырабатывают электроэнергию.Option 6: The method according to any one of options 1-5, comprising the step of generating electricity from the product stream.

Вариант 7: Способ по любому из вариантов 1-6, включающий этап, на котором подают сырой гелиевый продукт по трубопроводу к потребителю.Option 7: The method according to any one of options 1-6, comprising the step of supplying the crude helium product through a pipeline to the consumer.

Вариант 8: Система для извлечения гелия из потока природного газа, содержащая:Option 8: A system for extracting helium from a natural gas stream, comprising:

холодильную камеру, выполненную с возможностью охлаждать сырьевой поток;a refrigeration chamber configured to cool the feed stream;

колонну криогенной отгонки, выполненную с возможностью разделять сырьевой поток на газовый верхний поток и жидкий нижний поток, при этом газовый верхний поток содержит повышенную концентрацию гелия; иa cryogenic distillation column configured to separate the feed stream into a gas upper stream and a liquid lower stream, wherein the gas upper stream contains an increased concentration of helium; and

клапан Джоуля-Томпсона (J-T), выполненный с возможностью мгновенно испарять по меньшей мере часть жидкого нижнего потока в первый газовый поток, поступающий в теплообменник в холодильной камере для охлаждения сырьевого потока.a Joule-Thompson (J-T) valve, configured to instantly vaporize at least a portion of the lower liquid stream into a first gas stream entering a heat exchanger in a refrigeration chamber to cool a feed stream.

Вариант 9: Система по варианту 8, включающая криогенную дистилляцию.Option 9: The system according to option 8, including cryogenic distillation.

Вариант 10: Система по варианту 8 или 9, включающая криогенную дистилляцию Райана-Холмса.Option 10: The system of option 8 or 9, including cryogenic distillation of Ryan-Holmes.

Вариант 11: Система по любому из вариантов 8-10, содержащая установку обработки теплого газа.Option 11: A system according to any one of embodiments 8-10, comprising a warm gas treatment unit.

Вариант 12: Система по любому из вариантов 8-11, содержащая концентратор гелия, при этом концентратор гелия содержит:Option 12: The system according to any one of options 8-11, containing a helium concentrator, while the helium concentrator contains:

вторую холодильную камеру, выполненную с возможностью охлаждать поток верхнего газа из колонны криогенной отгонки гелия для образования второго охлажденного потока;a second refrigeration chamber configured to cool the overhead gas stream from the helium cryogenic distillation column to form a second cooled stream;

клапан Джоуля-Томпсона, выполненный с возможностью мгновенного испарения второго охлажденного потока для образования двухфазного потока; иa Joule-Thompson valve configured to instantly evaporate a second cooled stream to form a two-phase stream; and

сепаратор, выполненный с возможностью разделять газообразный и жидкий компоненты двухфазного потока.a separator configured to separate the gaseous and liquid components of the two-phase flow.

Вариант 13: Система по любому из вариантов 8-12, содержащая теплообменник продукта, выполненный с возможностью охлаждать потоки установки в установке криогенной очистки, используя холод от жидкого нижнего потока.Option 13: A system according to any one of embodiments 8-12, comprising a product heat exchanger configured to cool the plant streams in a cryogenic treatment plant using cold from a liquid bottom stream.

Вариант 14: Система по любому из вариантов 8-13, содержащая второй клапан Джоуля-Томпсона, выполненный с возможностью мгновенного испарения второй части жидкого нижнего потока во второй газовый поток, при этом отношение расходов между первым клапаном Джоуля-Томпсона и вторым клапаном Джоуля-Томпсона используют для управления температурой холодильной камеры.Option 14: The system according to any one of embodiments 8-13, comprising a second Joule-Thompson valve configured to instantly vaporize a second portion of the lower liquid stream into a second gas stream, wherein the flow ratio is between the first Joule-Thompson valve and the second Joule-Thompson valve used to control the temperature of the refrigerator.

Вариант 15: Система по любому из вариантов 8-14, содержащая компрессор, выполненный с возможностью повышать давление первого газового потока до товарного давления.Option 15: The system according to any one of options 8-14, comprising a compressor configured to increase the pressure of the first gas stream to a commodity pressure.

Вариант 16: Система по варианту 14 или 15, содержащая компрессор, выполненный с возможностью повышать давление второго газового потока до соответствия давлению первого газового потока.Option 16: The system of embodiment 14 or 15, comprising a compressor configured to increase the pressure of the second gas stream to match the pressure of the first gas stream.

Вариант 17: Система по любому из вариантов 8-16, содержащая электростанцию, выполненную с возможностью сжигать низкокалорийный природный газ, содержащий по меньшей мере первый газовый поток.Option 17: A system according to any one of embodiments 8-16, comprising a power plant configured to burn low calorie natural gas containing at least a first gas stream.

Вариант 18: Способ использования низкокалорийного природного газа с месторождения, включающий этапы, на которых:Option 18: A method of using low-calorie natural gas from a field, comprising the steps of:

добывают низкокалорийный природный газ из скважины;producing low-calorie natural gas from a well;

осушают низкокалорийный природный газ для удаления по меньшей мере части водяного пара;dry low-calorie natural gas to remove at least a portion of the water vapor;

удаляют по меньшей мере часть газового конденсата из низкокалорийного природного газа;removing at least a portion of the gas condensate from the low calorific natural gas;

удаляют по меньшей мере часть кислых газов из низкокалорийного природного газа;remove at least a portion of the acid gases from low calorie natural gas;

удаляют по меньшей мере часть гелия из низкокалорийного природного газа в колонне криогенной отгонки, причем энергию для понижения температуры с целью удаления гелия обеспечивают путем мгновенного испарения в холодильной камере по меньшей мере части продукта жидкого кубового остатка из колонны криогенной отгонки; иremoving at least a portion of the helium from low-calorie natural gas in the cryogenic distillation column, the energy for lowering the temperature in order to remove helium is provided by instantly evaporating at least a portion of the product of liquid bottoms from the cryogenic distillation column; and

подают низкокалорийный природный газ потребителям.supply low-calorie natural gas to consumers.

Вариант 19: Способ по варианту 18, включающий этап, на котором регулируют температуру холодильной камеры, управляя отношением между двумя частями жидкого кубового остатка, каждая из которых подвергается мгновенному испарению, при этом одну часть мгновенно испаряют при первом давлении, а другую часть мгновенно испаряют при более низком давлении.Option 19: The method according to option 18, comprising the step of controlling the temperature of the refrigerating chamber by controlling the relationship between two parts of the liquid bottoms, each of which undergoes instant evaporation, while one part is instantly evaporated at the first pressure, and the other part is instantly evaporated at lower pressure.

Вариант 20: Способ по вариантам 18 или 19, включающий этап, на котором извлекают дополнительную часть гелия из низкокалорийного природного газа, используя концентратор гелия.Option 20: The method according to options 18 or 19, comprising the step of extracting an additional portion of helium from low-calorie natural gas using a helium concentrator.

ПримерыExamples

Три варианта осуществления настоящего изобретения описаны со ссылками на фиг.3, 4 и 6. Два варианта, описываемые со ссылками на фиг.3 и 4, могут быть использованы для извлечения гелия из сырья, полученного криогенной дистилляцией, например, процессом Райана-Холмса или процессом с зоной регулируемого замораживания (CFZ). Второй пример, описываемый со ссылкой на фиг.4, включает концентратор гелия для создания более концентрированного потока гелия, но более низкого уровня CO2 в сырьевом газе. Третий пример, описываемый со ссылкой на фиг.6, можно использовать для извлечения гелия из сырья, полученного способом обработки теплого газа, например, процессом с использованием растворителя или из установки извлечения газового конденсата с повышенным уровнем CO2. В одном варианте концентратор гелия, описанный со ссылкой на фиг.4, можно также ввести в систему, показанную на фиг.6.Three embodiments of the present invention are described with reference to FIGS. 3, 4 and 6. Two embodiments described with reference to FIGS. 3 and 4 can be used to extract helium from a cryogenic distillation feed, for example, the Ryan-Holmes process or process with adjustable freeze zone (CFZ). A second example, described with reference to FIG. 4, includes a helium concentrator to create a more concentrated helium stream but lower CO 2 levels in the feed gas. A third example, described with reference to Fig.6, can be used to extract helium from raw materials obtained by the method of processing warm gas, for example, a process using a solvent or from a gas condensate extraction unit with a high level of CO 2 . In one embodiment, the helium concentrator described with reference to FIG. 4 can also be introduced into the system shown in FIG. 6.

На фиг.3 представлена схема системы 300, в которой может быть использована колонна 124 отгонки гелия для создания потока гелия из верхнего газа из процесса криогенной сепарации. Элементы, обозначенные одинаковыми позициями, описаны со ссылками на фиг.1 и 2. Данные моделирования процесса для системы 300 в каждой из точек, обозначенных ромбом, приведены в таблице 1.FIG. 3 is a diagram of a system 300 in which a helium stripping column 124 can be used to create a helium stream from a top gas from a cryogenic separation process. Elements marked with the same positions are described with reference to FIGS. 1 and 2. Process simulation data for the system 300 at each of the points indicated by a diamond are shown in Table 1.

Figure 00000001
Figure 00000001

В этом примере часть холода утилизируют в теплообменнике 302 продукта, который может отбирать теплоту от различных других потоков в процессе криогенной дистилляции перед колонной 124 отгонки гелия. Поток 214 жидкого продукта из колонны 206 криогенной отгонки можно мгновенно испарять с помощью двух клапанов 216 и 218 Джоуля-Томпсона, как описано со ссылкой на фиг.2. Потоки 304 и 306 мгновенно испаренного пара используются для охлаждения холодильной камеры 202 до того, как они пройдут через теплообменник 302 продукта. Полученные потоки 220 и 222 мгновенно испаренного газа затем можно сжать и объединить, как описано со ссылкой на фиг.2. Аналогично, поток 210 верхнего пара способствует охлаждению холодильной камеры 202, образуя поток 308 подогретого продукта, который пропускают через теплообменник 302 продукта для содействия охлаждению других потоков. Теплообменник 302 продукта может быть интегрирован в холодильную камеру 202 для создания единой холодильной камеры.In this example, part of the cold is disposed of in a product heat exchanger 302, which can draw heat from various other streams during cryogenic distillation ahead of helium stripping column 124. The liquid product stream 214 from the cryogenic distillation column 206 can be instantly vaporized using two Joule-Thompson valves 216 and 218, as described with reference to FIG. 2. Flash vapor streams 304 and 306 are used to cool the refrigeration chamber 202 before they pass through the product heat exchanger 302. The resulting flash gas streams 220 and 222 can then be compressed and combined as described with reference to FIG. 2. Similarly, the overhead stream 210 helps cool the refrigeration chamber 202, forming a heated product stream 308 that is passed through the product heat exchanger 302 to help cool other streams. The product heat exchanger 302 can be integrated into the refrigeration chamber 202 to create a single refrigeration chamber.

На фиг. 4 представлена схема системы 400, в которой в дополнение к колонне 124 отгонки гелия используется концентратор 402 гелия. Элементы с одинаковыми позициями описаны со ссылками на фиг. 1, 2 и 3. Данные моделирования процесса для системы 400 в каждой из точек, обозначенных ромбом, приведены в таблице 2In FIG. 4 is a diagram of a system 400 in which a helium concentrator 402 is used in addition to helium stripping column 124. Elements with identical positions are described with reference to FIG. 1, 2, and 3. Process simulation data for system 400 at each of the points indicated by a diamond are shown in Table 2

В системе 400 концентратор 402 гелия может повысить концентрацию гелия в сыром гелиевом продукте 102 до приблизительно 50%. Концентратор 402 гелия включает вторую холодильную камеру 404. Верхний поток 406 из колонны 206 криогенной отгонки пропускают через вторую холодильную камеру 404 для дополнительного охлаждения верхнего потока 406 и конденсации дополнительного количества жидкостей.In system 400, a helium concentrator 402 can increase the concentration of helium in crude helium product 102 to about 50%. Helium concentrator 402 includes a second refrigeration chamber 404. An overhead stream 406 from a cryogenic distillation column 206 is passed through a second refrigeration chamber 404 to further cool the overhead stream 406 and to condense additional liquids.

Конденсированный поток 408 мгновенно испаряют на клапане 410 Джоуля-Томпсона и двухфазный поток 412 подают на сепаратор 414. В сепараторе 414 жидкость 416 концентратора гелия из нижней части сепаратора 414 подается насосом 418 для возврата жидкости 416 концентратора гелия через вторую холодильную камеру 404 для содействия охлаждению второй холодильной камеры 404. Полученный нагретый поток 420 соединяется с потоком 214 жидкого продукта, например, после первого клапана 216 Джоуля-Томпсона.Condensed stream 408 is instantaneously vaporized at a Joule-Thompson valve 410 and a two-phase stream 412 is supplied to a separator 414. In a separator 414, a helium concentrator fluid 416 from the bottom of the separator 414 is pumped 418 to return helium concentrator fluid 416 through a second refrigeration chamber 404 to facilitate cooling of the second refrigeration chamber 404. The resulting heated stream 420 is coupled to a liquid product stream 214, for example, after the first Joule-Thompson valve 216.

Газовый поток 422 из верхней части сепаратора 414 возвращается через вторую холодильную камеру 404 для содействия охлаждению верхнего потока 406, образуя подогретый поток 424. Подогретый поток 424 пропускают через холодильную камеру 202 для содействия охлаждению сырьевого газа 122 перед его подачей в теплообменник 302 продукта в виде подогретого потока 306 продукта, который выходит в виде сырого гелиевого продукта 102.The gas stream 422 from the top of the separator 414 is returned through the second cooling chamber 404 to facilitate cooling of the upper stream 406, forming a heated stream 424. The heated stream 424 is passed through the cooling chamber 202 to facilitate cooling of the feed gas 122 before it is fed into the heat exchanger 302 in the form of a heated a product stream 306, which leaves as a crude helium product 102.

Figure 00000002
Figure 00000002

На фиг.5 показана схема системы 500, в которой используется колонна 124 отгонки гелия для создания потока 102 гелиевого продукта из газового потока, полученного от установки теплой обработки газа. Одинаковые элементы обозначены такими же позициями, как описано со ссылкой на фиг.1 и 2. Данные моделирования процесса для системы 500 приведены в таблице 3. Как видно из колонки 5-1, температура сырьевого потока 122 газа значительно выше, составляя приблизительно 37,8°C (100°F), чем для вариантов, показанных на фиг.3 и 4, в которых температура сырьевого потока 122 газа равна -101,9°C (-151,4°F).5, a diagram of a system 500 is shown in which a helium stripping column 124 is used to create a helium product stream 102 from a gas stream obtained from a gas heat treatment unit. Identical elements are denoted by the same reference numbers as described with reference to FIGS. 1 and 2. The process simulation data for system 500 are shown in Table 3. As can be seen from column 5-1, the temperature of the gas feed stream 122 is much higher, amounting to approximately 37.8 ° C (100 ° F) than for the options shown in figures 3 and 4, in which the temperature of the feed gas stream 122 is -101.9 ° C (-151.4 ° F).

Figure 00000003
Figure 00000003

Систему 500 можно использовать с концентратором гелия, как описано со ссылкой на фиг.4. Концентратор гелия повышает концентрацию гелия в потоке 102 гелиевого продукта, но может увеличить чувствительность системы 500 к засорению CO2 в потоке 122 сырьевого газа, как описано со ссылкой на фиг.6.System 500 can be used with a helium concentrator as described with reference to FIG. 4. The helium concentrator increases the concentration of helium in the helium product stream 102, but can increase the sensitivity of the system 500 to CO 2 clogging in the feed gas stream 122, as described with reference to FIG. 6.

На фиг.6 показан график 600 кривой 602 замораживания CO2. Ось Х 604 представляет температуру системы в градусах Фаренгейта, а ось Y 606 представляет концентрацию CO2 в логарифмической шкале. Кривая 602 замораживания CO2 делит график на две зоны 608 и 610. Первая зона 608 представляет условия, при которых образуется твердая CO2, а вторая зона 610 представляет условия, при которых твердая CO2 не образуется. Варианты, описанные со ссылками на фиг.3 и 5, используют минимальную температуру 612 текучей среды, равную приблизительно -127,5°C (-197,5°F), в колонне 206 криогенной отгонки для извлечения сырого гелия. Это соответствует максимальному содержанию 614 CO2 в потоке 214 жидкого продукта из нижней части колонны 206 криогенной отгонки, равному приблизительно 0,415 мол.% перед образованием твердой CO2 в колонне 206 криогенной отгонки.6, a graph 600 of a curve 602 of a CO 2 freeze is shown. The X axis 604 represents the temperature of the system in degrees Fahrenheit, and the Y axis 606 represents the concentration of CO 2 in a logarithmic scale. Curve 602 freezing CO 2 divides the graph into two zones 608 and 610. The first zone 608 represents the conditions under which solid CO 2 is formed , and the second zone 610 represents the conditions under which solid CO 2 is not formed. The embodiments described with reference to FIGS. 3 and 5 use a minimum fluid temperature 612 of approximately −127.5 ° C. (−197.5 ° F.) in the cryogenic distillation column 206 to recover crude helium. This corresponds to a maximum content of 614 CO 2 in the liquid product stream 214 from the bottom of the cryogenic distillation column 206, equal to about 0.415 mol% before solid CO 2 formation in the cryogenic distillation column 206.

Наоборот, вариант, описанный со ссылкой на фиг.4, в котором применяется концентратор 402 гелия, использует минимальную температуру 616 текучей среды, равную приблизительно -178,1°C (-288,6°F). Это соответствует максимальному содержанию 618 CO2 приблизительно 0,00029 мол.% (3 части на миллион по объему) в жидкости 416 концентратора гелия, что соответствует приблизительно 25 частям на миллион по объему в сырьевом газе.Conversely, the embodiment described with reference to FIG. 4, in which a helium concentrator 402 is used, uses a minimum fluid temperature 616 of approximately −178.1 ° C. (−288.6 ° F.). This corresponds to a maximum content of 618 CO 2 of approximately 0,00029 mol% (3 parts per million by volume) in the liquid 416 of the helium concentrator, which corresponds to approximately 25 parts per million by volume in the feed gas.

Способ извлечения гелияHelium recovery method

На фиг.7 представлена схема способа 700 извлечения гелия из потока природного газа, например, с использованием систем, описанных со ссылками на фиг.1-5. Способ 700 начинается этапом 702, на котором сжатый природный газ пропускают через холодильную камеру для охлаждения потока и конденсации жидкостей. В зависимости от содержания гелия и других, не сконденсировавшихся газов, охлажденный поток может быть двухфазным потоком.FIG. 7 is a flow diagram of a method 700 for recovering helium from a natural gas stream, for example, using the systems described with reference to FIGS. 1-5. Method 700 begins at step 702, wherein compressed natural gas is passed through a refrigeration chamber to cool the stream and condense liquids. Depending on the content of helium and other non-condensing gases, the cooled stream may be a two-phase stream.

На этапе 704 охлажденный поток можно дозировать в колонну криогенной дистилляции. Дозирование выполняют для управления расходом в колонну и регулирования состава материалов, выходящих из колонны. Соответственно, это не обязательно должно выполняться клапаном Джоуля-Томпсона или с помощью другого устройства, создающего перепад давления. Колонна остается под высоким давлением, которое может предотвратить загрязнение, возникающее при образовании твердой CO2.At 704, the cooled stream can be metered into the cryogenic distillation column. Dosing is performed to control the flow into the column and control the composition of the materials leaving the column. Accordingly, this does not have to be done by a Joule-Thompson valve or other pressure differential device. The column remains under high pressure, which can prevent contamination from the formation of solid CO 2 .

На этапе 706 фракцию, обогащенную гелием, можно извлечь из верхней или газовой фазы колонны криогенной отгонки, как показано на фиг.3 и 5, или из верхнего газа концентратора гелия, как показано на фиг.4. Как описано в вышеприведенных примерах, концентрация гелия может находиться в пределах от приблизительно 20 мол.% до приблизительно 50 мол.%. На этапе 708 поток, обогащенный гелием, может быть пропущен через разные холодильные камеры для охлаждения сырьевого потока, например, через холодильную камеру 202, в которой охлаждается сырьевой поток для колонны 206 криогенной отгонки, и вторую холодильную камеру 404 (фиг.4), в которой охлаждается сырьевой поток для сепаратора 414. На этапе 710 обогащенный гелием поток может быть выведен в виде потока продукта, например, на установку криогенной очистки, используемую для получения гелия высокой чистоты (более 99,9%).At 706, a helium enriched fraction can be recovered from the upper or gaseous phase of the cryogenic stripping column, as shown in FIGS. 3 and 5, or from the upper gas of a helium concentrator, as shown in FIG. As described in the above examples, the concentration of helium may be in the range of from about 20 mol% to about 50 mol%. At 708, a helium enriched stream can be passed through different refrigeration chambers to cool the feed stream, for example, through a refrigeration chamber 202 in which the feed stream for the cryogenic distillation column 206 is cooled, and a second refrigeration chamber 404 (FIG. 4), which cools the feed stream for separator 414. At step 710, the helium-enriched stream can be discharged as a product stream, for example, to a cryogenic treatment unit used to produce high purity helium (more than 99.9%).

На этапе 712 поток жидкости удаляют из нижней части колонны криогенной отгонки или и из колонны криогенной отгонки, и из сепаратора в концентраторе гелия. На этапе 714 жидкий поток можно подвергать мгновенному испарению на одном или более клапанах Джоуля-Томпсона для управления температурой в холодильной камере. Мгновенное испарение может дать поток пара низкого давления, как показано в вышеприведенных примерах, и поэтому можно использовать одну или более ступеней компрессора для сжатия потока пара до товарного давления, перед выводом сжатого газа в виде потока низкокалорийного продукта.At 712, a fluid stream is removed from the bottom of the cryogenic distillation column, or both from the cryogenic distillation column and from the separator in a helium concentrator. At block 714, the liquid stream can be flash vaporized at one or more Joule-Thompson valves to control temperature in the refrigerator. Instantaneous evaporation can produce a low-pressure vapor stream, as shown in the above examples, and therefore one or more compressor stages can be used to compress the vapor stream to market pressure, before the compressed gas is discharged as a low-calorie product stream.

Описанные системы и способы могут почти полностью извлекать гелий из природного газа в зоне регулируемого замораживания (CFZ) или в установке, работающей по процессу Райана-Холмса. Эти системы и способы могут быть интегрированы по теплоте, например, в единственной холодильной камере в рамках известных криогенных конструкций. Эти системы и способы не требуют криогенного входного сырья, но могут также использоваться для извлечения гелия из остаточного газа установки по получению газового конденсата (NGL) или из других процессов обработки теплого сырьевого газа.The described systems and methods can almost completely recover helium from natural gas in a controlled freeze zone (CFZ) or in a Ryan-Holmes process plant. These systems and methods can be integrated in terms of heat, for example, in a single cooling chamber within the framework of known cryogenic structures. These systems and methods do not require cryogenic feedstock, but can also be used to extract helium from the residual gas of a gas condensate (NGL) plant or from other processes for treating warm feed gas.

Используя только колонну 206 криогенной отгонки, как описано со ссылками на фиг.3 и 5, можно получить сырой гелиевый продукт 102 чистотой до 25%. В этих вариантах осуществления сырьевой газ может содержать повышенные уровни CO2 (до 0,42 мол.%) без образования твердой CO2. В потоке сырого гелиевого продукта 102 можно получить более высокую концентрацию гелия, до 50% чистоты, когда используется концентратор 402 гелия, как описано со ссылкой на фиг.4.Using only a cryogenic distillation column 206, as described with reference to FIGS. 3 and 5, crude helium product 102 can be obtained with a purity of up to 25%. In these embodiments, the feed gas may contain elevated levels of CO 2 (up to 0.42 mol%) without the formation of solid CO 2 . In the crude helium product stream 102, a higher helium concentration, up to 50% purity, can be obtained when a helium concentrator 402 is used, as described with reference to FIG. 4.

Хотя данные технологии могут допускать различные модификации и альтернативные формы, примерные варианты осуществления, обсужденные выше, представлены только в качестве примера. Однако следует понимать, что эти технологии не ограничиваются конкретными описанными вариантами осуществления. Действительно, представленные технологии включает все альтернативы, модификации и эквиваленты, входящие в изобретательскую идею и объем прилагаемой формулы изобретения.Although these technologies may be subject to various modifications and alternative forms, the exemplary embodiments discussed above are provided by way of example only. However, it should be understood that these technologies are not limited to the specific described embodiments. Indeed, the presented technology includes all alternatives, modifications and equivalents that are included in the inventive idea and the scope of the attached claims.

Claims (34)

1. Способ извлечения гелия из природного газа (LNG), включающий этапы, на которых1. A method of extracting helium from natural gas (LNG), comprising the steps of - пропускают поток сжатого природного газа высокого давления через холодильную камеру для конденсации по меньшей мере части потока сжатого природного газа с получением охлажденного потока;- passing a stream of high pressure compressed natural gas through a refrigerator to condense at least a portion of the compressed natural gas stream to produce a cooled stream; - дозируют охлажденный поток в колонну криогенной отгонки;- the chilled stream is dosed into the cryogenic distillation column; извлекают сырой гелиевый продукт из верхней части колонны криогенной отгонки; the crude helium product is recovered from the top of the cryogenic distillation column; - извлекают поток жидкого продукта из нижней части колонны криогенной отгонки, при этом температурой в холодильной камере управляют путем- extract the liquid product stream from the lower part of the cryogenic distillation column, while the temperature in the refrigerating chamber is controlled by мгновенного испарения первой части потока жидкого продукта в холодильную камеру для образования первого потока дроссельного газа при первом давлении,instantaneous evaporation of the first part of the liquid product stream into the refrigeration chamber to form a first throttle gas stream at a first pressure, мгновенного испарения второй части потока жидкого продукта в холодильную камеру для образования второго потока дроссельного газа при давлении, которое выше первого давления; иinstantaneous evaporation of the second part of the liquid product stream into the refrigerating chamber to form a second throttle gas stream at a pressure that is higher than the first pressure; and - управляют отношением первой части ко второй части для регулирования температуры в холодильной камере.- control the ratio of the first part to the second part to control the temperature in the refrigerator. 2. Способ по п.1, включающий этап, на котором сырой гелиевый продукт пропускают через холодильную камеру для дополнительного охлаждения.2. The method according to claim 1, comprising a step in which the crude helium product is passed through a refrigerating chamber for additional cooling. 3. Способ по п.1, включающий этап, на котором сырой гелиевый продукт пропускают через криогенный концентратор для повышения концентрации гелия.3. The method according to claim 1, comprising a step in which the crude helium product is passed through a cryogenic concentrator to increase the concentration of helium. 4. Способ по п.1, дополнительно включающий этапы, на которых4. The method according to claim 1, further comprising the steps of сжимают первый поток дроссельного газа до достижения давления, которое по существу соответствует давлению второго потока дроссельного газа,compressing the first throttle gas stream to achieve a pressure that substantially corresponds to the pressure of the second throttle gas stream, объединяют первый поток дроссельного газа и второй поток дроссельного газа для образования объединенного потока, иcombining a first throttle gas stream and a second throttle gas stream to form a combined stream, and сжимают объединенный поток для образования потока продукта.compress the combined stream to form a product stream. 5. Способ по п.1, включающий этап, на котором создают поток продукта, содержащий низкокалорийный природный газ.5. The method according to claim 1, comprising the step of creating a product stream containing low-calorie natural gas. 6. Способ по п.5, включающий этап, на котором из потока продукта генерируют электроэнергию.6. The method according to claim 5, comprising the step of generating electricity from the product stream. 7. Способ по п.1, включающий этап, на котором подают сырой гелиевый продукт по трубопроводу к потребителю.7. The method according to claim 1, comprising the step of supplying the crude helium product through a pipeline to a consumer. 8. Система для извлечения гелия из потока природного газа, содержащая:8. A system for extracting helium from a natural gas stream, comprising: холодильную камеру, выполненную с возможностью охлаждать сырьевой поток высокого давления;a refrigeration chamber configured to cool a high pressure feed stream; колонну криогенной отгонки, выполненную с возможностью разделять сырьевой поток на газовый верхний поток и жидкий нижний поток, при этом газовый верхний поток содержит повышенную концентрацию гелия;a cryogenic distillation column configured to separate the feed stream into a gas upper stream and a liquid lower stream, wherein the gas upper stream contains an increased concentration of helium; первый клапан Джоуля-Томсона, выполненный с возможностью мгновенно испарять по меньшей мере часть жидкого нижнего потока в первый газовый поток, поступающий в теплообменник в холодильной камере для охлаждения сырьевого потока, при этом первый газовый поток находится при первом давлении; иa first Joule-Thomson valve configured to instantly vaporize at least a portion of the lower liquid stream into a first gas stream entering a heat exchanger in a refrigeration chamber to cool the feed stream, wherein the first gas stream is at a first pressure; and второй клапан Джоуля-Томсона, выполненный с возможностью мгновенно испарять по меньшей мере вторую часть жидкого нижнего потока во второй газовый поток, поступающий в теплообменник в холодильной камере для охлаждения сырьевого потока, при этом второй газовый поток находится при давлении, которое выше чем первое давление;a second Joule-Thomson valve, configured to instantly vaporize at least a second portion of the lower liquid stream into a second gas stream entering a heat exchanger in a refrigeration chamber to cool the feed stream, wherein the second gas stream is at a pressure that is higher than the first pressure; при этом отношение расходов между первым клапаном Джоуля-Томпсона и вторым клапаном Джоуля-Томпсона используют для управления температурой холодильной камеры.however, the flow ratio between the first Joule-Thompson valve and the second Joule-Thompson valve is used to control the temperature of the refrigerating chamber. 9. Система по п.8, включающая криогенную дистилляционную колонну.9. The system of claim 8, including a cryogenic distillation column. 10. Система по п.8, включающая криогенную дистилляцию Райана-Холмса.10. The system of claim 8, including the cryogenic distillation of Ryan-Holmes. 11. Система по п.8, включающая установку обработки теплого газа.11. The system of claim 8, including the installation of the processing of warm gas. 12. Система по п.8, включающая концентратор гелия, при этом концентратор гелия содержит12. The system of claim 8, including a helium concentrator, while the helium concentrator contains вторую холодильную камеру, выполненную с возможностью охлаждать поток верхнего газа из колонны криогенной отгонки, для образования второго охлажденного потока,a second refrigeration chamber configured to cool the overhead gas stream from the cryogenic distillation column to form a second cooled stream, клапан Джоуля-Томпсона, выполненный с возможностью мгновенного испарения второго охлажденного потока, для образования двухфазного потока иa Joule-Thompson valve configured to instantly evaporate a second cooled stream to form a two-phase stream and сепаратор, выполненный с возможностью разделять газообразный и жидкий компоненты двухфазного потока.a separator configured to separate the gaseous and liquid components of the two-phase flow. 13. Система по п.8, включающая теплообменник продукта, выполненный с возможностью охлаждать потоки установки в установке криогенной очистки, используя холод от жидкого нижнего потока.13. The system of claim 8, comprising a product heat exchanger configured to cool the installation streams in a cryogenic treatment unit using cold from a lower liquid stream. 14. Система по п.8, включающая компрессор, выполненный с возможностью повышать давление первого газового потока.14. The system of claim 8, comprising a compressor configured to increase the pressure of the first gas stream. 15. Система по п.8, включающая компрессор, выполненный с возможностью повышать давление второго газового потока до соответствия давлению первого газового потока.15. The system of claim 8, comprising a compressor configured to increase the pressure of the second gas stream to match the pressure of the first gas stream. 16. Система по п.8, включающая электростанцию, выполненную с возможностью сжигать низкокалорийный природный газ, содержащий по меньшей мере первый газовый поток.16. The system of claim 8, including a power plant configured to burn low-calorie natural gas containing at least a first gas stream.
RU2014106698A 2011-07-22 2012-06-18 Extraction of helium from natural gas streams RU2606223C2 (en)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201161510854P 2011-07-22 2011-07-22
US61/510,854 2011-07-22
PCT/US2012/042945 WO2013015907A1 (en) 2011-07-22 2012-06-18 Helium recovery from natural gas streams

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2014106698A RU2014106698A (en) 2015-11-10
RU2606223C2 true RU2606223C2 (en) 2017-01-10

Family

ID=47601431

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2014106698A RU2606223C2 (en) 2011-07-22 2012-06-18 Extraction of helium from natural gas streams

Country Status (3)

Country Link
US (1) US20140137599A1 (en)
RU (1) RU2606223C2 (en)
WO (1) WO2013015907A1 (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708606C1 (en) * 2019-07-25 2019-12-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Absorption-desorption device of circulation type for separation of helium from natural gas

Families Citing this family (38)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
MY155414A (en) 2009-04-20 2015-10-15 Exxonmobil Upstream Res Co Cryogenic system for removing acid gases from a hydrocarbon gas stream, and method of removing acid gases
US9295940B2 (en) 2010-02-17 2016-03-29 Fluor Technologies Corporation Configurations and methods for high pressure acid gas removal in the production of ultra-low sulfur gas
AU2013235610B2 (en) 2012-03-21 2015-11-19 Exxonmobil Upstream Research Company Separating carbon dioxide and ethane from a mixed stream
US9671162B2 (en) 2012-10-24 2017-06-06 Fluor Technologies Corporation Integration methods of gas processing plant and nitrogen rejection unit for high nitrogen feed gases
US9285299B2 (en) * 2012-11-26 2016-03-15 Mustang Sampling Llc Natural gas liquid pressure regulating vaporizer sampling system
US9823016B2 (en) 2013-12-06 2017-11-21 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of modifying a liquid level during start-up operations
WO2015084495A2 (en) 2013-12-06 2015-06-11 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of maintaining a liquid level in a distillation tower
CA2924402C (en) 2013-12-06 2017-11-21 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating a feed stream using radiation detectors
CA2924695C (en) 2013-12-06 2018-10-02 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating a feed stream with a feed stream distribution mechanism
US9874395B2 (en) 2013-12-06 2018-01-23 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for preventing accumulation of solids in a distillation tower
US9869511B2 (en) 2013-12-06 2018-01-16 Exxonmobil Upstream Research Company Method and device for separating hydrocarbons and contaminants with a spray assembly
CA2925404C (en) 2013-12-06 2018-02-06 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of dehydrating a feed stream processed in a distillation tower
US9562719B2 (en) 2013-12-06 2017-02-07 Exxonmobil Upstream Research Company Method of removing solids by modifying a liquid level in a distillation tower
CN105723171B (en) 2013-12-06 2018-06-05 埃克森美孚上游研究公司 The method and apparatus for making solid adhesion unstable using heating facility and/or preventing the separation hydrocarbon and pollutant of solid adhesion
US9504984B2 (en) 2014-04-09 2016-11-29 Exxonmobil Upstream Research Company Generating elemental sulfur
EA032849B1 (en) 2014-04-22 2019-07-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани Method for starting up a distillation tower and system therefor
US9784498B2 (en) 2014-06-11 2017-10-10 Exxonmobil Upstream Research Company Method for separating a feed gas in a column
AU2015288292B2 (en) 2014-07-08 2018-03-15 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system for separating fluids in a distillation tower
US9823017B2 (en) 2014-10-22 2017-11-21 Exxonmobil Upstream Research Company Method and system of controlling a temperature within a melt tray assembly of a distillation tower
CA2966991C (en) 2014-11-17 2019-04-09 Exxonmobil Upstream Research Company Heat exchange mechanism for removing contaminants from a hydrocarbon vapor stream
EA201791479A1 (en) 2014-12-30 2017-12-29 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани PANEL ASSEMBLY FOR ASSEMBLY AND MELTING, INTENDED FOR DISTILLATION COLUMNS
CA2972796C (en) 2015-02-27 2019-08-13 Exxonmobil Upstream Research Company Reducing refrigeration and dehydration load for a feed stream entering a cryogenic distillation process
EA201890091A1 (en) 2015-06-22 2018-05-31 Эксонмобил Апстрим Рисерч Компани BLOWING UP TO INTERMEDIATE PRESSURE IN CRYOGENOUS DISTILLATION
CA2994812C (en) 2015-09-18 2020-03-10 Exxonmobil Upstream Research Company Heating component to reduce solidification in a cryogenic distillation system
WO2017052922A2 (en) 2015-09-24 2017-03-30 Exxonmobil Upstream Research Company Treatment plant for hydrocarbon gas having variable contaminant levels
US20170234611A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 Air Products And Chemicals, Inc. Recovery Of Helium From Nitrogen-Rich Streams
US10215488B2 (en) 2016-02-11 2019-02-26 Air Products And Chemicals, Inc. Treatment of nitrogen-rich natural gas streams
WO2017172321A1 (en) 2016-03-30 2017-10-05 Exxonmobil Upstream Research Company Self-sourced reservoir fluid for enhanced oil recovery
CN107560317A (en) 2016-06-30 2018-01-09 通用电气公司 System and method for producing liquefied natural gas
CN107228526B (en) * 2017-07-03 2023-06-20 四川蜀道装备科技股份有限公司 Helium extraction, denitrification and reliquefaction device for LNG flash gas
WO2020005553A1 (en) 2018-06-29 2020-01-02 Exxonmobil Upstream Research Company (Emhc-N1.4A.607) Mixing and heat integration of melt tray liquids in a cryogenic distillation tower
US11306267B2 (en) 2018-06-29 2022-04-19 Exxonmobil Upstream Research Company Hybrid tray for introducing a low CO2 feed stream into a distillation tower
US10962283B2 (en) * 2018-09-13 2021-03-30 Air Products And Chemicals, Inc. Helium extraction from natural gas
US10613006B1 (en) 2018-09-24 2020-04-07 Mustang Sampling, LLC. Liquid vaporization device and method
RU2741460C1 (en) * 2020-08-20 2021-01-26 Общество С Ограниченной Ответственностью "Пегаз Инжиниринг" Apparatus for separating a hydrocarbon-containing gas mixture to produce helium
CN113247873B (en) * 2021-06-02 2022-07-01 四川杰瑞恒日天然气工程有限公司 Recovery system and method for helium in natural gas
CN113566493A (en) * 2021-08-06 2021-10-29 安徽万瑞冷电科技有限公司 Cryogenic separation system for helium recovery
CN113865263B (en) * 2021-09-15 2022-07-26 中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司成都天然气化工总厂 Production system for extracting crude helium and co-producing liquefied natural gas by natural gas

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2241523C2 (en) * 2003-01-29 2004-12-10 Открытое акционерное общество криогенного машиностроения (ОАО "Криогенмаш") Low-temperature helium purification method
EA006062B1 (en) * 2002-01-18 2005-08-25 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Integrated processing of natural gas into liquid products
EA006724B1 (en) * 2002-01-18 2006-04-28 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Process for producing liquid natural gas (variants)
US20070157662A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-12 Roberts Mark J Method and apparatus for producing products from natural gas including helium and liquefied natural gas
US20080134718A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Henry Edward Howard Separation method and apparatus

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4717408A (en) * 1986-08-01 1988-01-05 Koch Process Systems, Inc. Process for prevention of water build-up in cryogenic distillation column
EG22293A (en) * 1997-12-12 2002-12-31 Shell Int Research Process ofliquefying a gaseous methane-rich feed to obtain liquefied natural gas
US7442231B2 (en) * 2004-08-23 2008-10-28 Syntroleum Corporation Electricity generation system
NO329177B1 (en) * 2007-06-22 2010-09-06 Kanfa Aragon As Process and system for forming liquid LNG
EP2374758A1 (en) * 2010-04-07 2011-10-12 Ammonia Casale S.A. Hydrogen and nitrogen recovery from ammonia purge gas

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EA006062B1 (en) * 2002-01-18 2005-08-25 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Integrated processing of natural gas into liquid products
EA006724B1 (en) * 2002-01-18 2006-04-28 Бп Корпорейшн Норт Америка Инк. Process for producing liquid natural gas (variants)
RU2241523C2 (en) * 2003-01-29 2004-12-10 Открытое акционерное общество криогенного машиностроения (ОАО "Криогенмаш") Low-temperature helium purification method
US20070157662A1 (en) * 2006-01-11 2007-07-12 Roberts Mark J Method and apparatus for producing products from natural gas including helium and liquefied natural gas
US20080134718A1 (en) * 2006-12-06 2008-06-12 Henry Edward Howard Separation method and apparatus

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2708606C1 (en) * 2019-07-25 2019-12-09 Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (НИ ТГУ) Absorption-desorption device of circulation type for separation of helium from natural gas

Also Published As

Publication number Publication date
RU2014106698A (en) 2015-11-10
WO2013015907A1 (en) 2013-01-31
US20140137599A1 (en) 2014-05-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2606223C2 (en) Extraction of helium from natural gas streams
JP6923629B2 (en) Generation of low-pressure liquid carbon dioxide from power generation systems and methods
KR100891907B1 (en) Integrated ngl recovery in the production of liquefied natural gas
RU2685778C1 (en) Increasing efficiency of lng production system through preliminal cooling of incoming stream of natural gas
JP5710137B2 (en) Nitrogen removal by isobaric open frozen natural gas liquid recovery
US20180224203A1 (en) Separating Carbon Dioxide and Ethane from a Mixed Stream
RU2607933C2 (en) Natural gas liquefaction plant with ethylene-independent system of extraction of heavy fractions
RU2215952C2 (en) Method of separation of pressurized initial multicomponent material flow by distillation
PL189829B1 (en) Method of condensing a jet of earth gas containing at least one freezable constituent
CA2867436C (en) Lng formation
EA011919B1 (en) Natural gas liquefaction
SA05260083B1 (en) Natural Gas Liquefaction
NO328700B1 (en) Cryogenic process using a high pressure absorber column
EP3205962A1 (en) Treatment of nitrogen-rich natural gas streams
MX2013014870A (en) Process for liquefaction of natural gas.
NO312317B1 (en) Process of condensing a pressurized gas stream rich in methane
US20030037567A1 (en) Comprehensive natural gas processor
MX2015005359A (en) Liquefaction of natural gas.
WO2013095828A1 (en) Method of separating carbon dioxide from liquid acid gas streams
EA013234B1 (en) Semi-closed loop lng process
CA2943073A1 (en) Liquefied natural gas facility employing an optimized mixed refrigerant system
BR112017020369B1 (en) LIQUEFACTION OF INDUSTRIAL GAS AND HYDROCARBONS
US4584006A (en) Process for recovering propane and heavier hydrocarbons from a natural gas stream
JP2021047003A (en) Split feed addition to iso-pressure open refrigeration lpg recovery
RU2720732C1 (en) Method and system for cooling and separating hydrocarbon flow

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20200619