Equipos de separación de helio para extracción de gas natural fiables para investigación criogénica

El sistema de recuperación y purificación
El helio es conocido como la tierra rara en la industria del gas y es un recurso estratégico indispensable y raro para el desarrollo de alta tecnología. Debido a que el helio es un gas poco común no renovable, el volumen de almacenamiento es extremadamente pequeño, la demanda aumenta rápidamente y el precio aumenta. El sistema de recuperación y purificación de helio resuelve muy bien este problema, mejora la eficiencia de utilización del helio y, al mismo tiempo, elimina las impurezas (agua, dióxido de carbono, nitrógeno, oxígeno, etc.) en el helio, obtiene helio de alta pureza y convierte el helio en reciclado y reutilización. Ahorre costes para los clientes, también tienen un alto valor económico.
Principio técnico
El helio impureza que debe recuperarse, tras ser potenciado por el compresor, elimina el aceite y el agua que hay en él a través del filtro, y luego entra en el secador para eliminar el agua, el dióxido de carbono y el aceite, y luego entra en el dispositivo de purificación, para eliminar componentes de aire como el nitrógeno y el oxígeno en el helio.
A través de la tecnología de adsorción por oscilación de presión y separación de membranas, se eliminan las impurezas del helio y se obtiene helio de alta pureza. De esta manera, el helio residual puede ser reutilizado, que tiene un gran valor económico, y también puede ser llenado en botellas de acero o utilizado directamente.

Características técnicas
1. Coloque el filtro antes de la entrada de aire de la unidad de purificación;
2. Ajuste el flujómetro en la salida de la unidad de purificación;
3. La salida de la unidad de purificación está equipada con una válvula de derivación y un conducto de bucle. Cuando la pureza del gas purificado no cumpla los requisitos del índice, puede purificarse dos veces a través del conducto de bucle;
4. El tiempo de purificación del purificador de helio es corto, y se puede producir helio cualificado en 40 minutos, y el proceso es totalmente automático;
5. Sistema de control: El controlador programable realiza el control automático del sistema, y los sensores se instalan en partes clave para realizar el control y la supervisión remotos;
6. El sistema tiene una interfaz de detección de pureza de helio.

Él Sparation & Purification
El principio del sistema de separación de membranas es utilizar una película de polímero (normalmente poliimida) para seleccionar "filtrar" el gas de alimentación para lograr el propósito de la separación. Cuando dos o más mezclas de gases pasan por una película de polímero, la difusividad de cada componente de gas en el polímero es diferente, lo que da lugar a diferentes tasas de penetración a través de la pared de la membrana. Así, los gases pueden dividirse en "gas rápido" (p. ej H20, H2, he, etc.) y "gas lento" (ej N2, CH4, etc.). Cuando el gas mezclado está bajo la acción de la fuerza impulsora y la diferencia de presión de los grupos correspondientes en ambos lados de la membrana, el gas con una tasa de permeación relativamente alta se transmite preferentemente a través de la pared de la membrana y se enriquece en el lado de la permeación de baja presión, mientras que el gas con una tasa de permeación relativamente baja se enriquece en el lado de retención de alta presión.
El método de permeación de membrana utiliza las diferentes propiedades de permeación de diversos gases como helio, nitrógeno, argón y metano a la membrana para extraer helio del gas natural. Si hay otros gases de impureza en el gas, como H2, etc., también es necesario utilizar un proceso compuesto como la deshidrogenación catalítica.

Principio técnico
Aunque algunos campos de gas natural en mi país contienen helio, el contenido de helio es muy bajo y el coste de extracción directa de helio es extremadamente alto. A través de la prueba de composición del gas no condensable producido durante la licuefacción del gas natural y el gas de ebullición (BOG, gas de ebullición) producido por la vaporización de los tanques de almacenamiento de GNL, se encontró que el contenido de helio en ellos alcanzó más del 1%, lo que tiene valor de explotación económica. Para ello, nuestra empresa ha desarrollado un dispositivo de extracción de helio a baja temperatura LNG-BOG, que utiliza el método de segregación a baja temperatura para recuperar el GNL y obtener helio de alta pureza, que es un medio eficaz para el desarrollo integral de los recursos de helio
Características técnicas
El proceso de recuperación compuesta y extracción de helio basado en el acoplamiento de varias tecnologías avanzadas como la separación de membranas, la adsorción por oscilación de presión, la separación de hidrógeno y helio, la deshidrogenación catalítica y la adsorción por oscilación de temperatura. Tiene las características de alta adaptabilidad y alto rendimiento para procesar gas BOG y gas natural de tuberías con baja concentración de helio.
·La eficiencia de purificación es superior al 90%.
·Cumplir los requisitos de purificación del gas crudo que contiene helio ≥ 0,3% (el gas natural de la tubería necesita aumentar el proceso de concentración de helio), y la pureza del helio purificado satisface las necesidades de los clientes y el desarrollo de los recursos de helio domésticos.
·Diseño a prueba de explosiones seguro, supervisión y funcionamiento remotos de tecnología de nube.

La unidad principal del dispositivo criogénico de extracción de helio BOG incluye: Licuador de helio, compresor BOG, caja fría BOG, dispositivo de eliminación de hidrógeno, sistema de control, etc..
El extractor de helio criogénico BOG utiliza un método de separación criogénica para purificar y licuar helio.
En primer lugar, la mayor parte del metano se recupera mediante el método de rectificación a baja temperatura del gas de BOG, y el gas restante es principalmente una mezcla de nitrógeno, helio e hidrógeno. El gas mezclado se enfría a una temperatura más baja, Y la mayor parte del nitrógeno se elimina por separación de condensación para obtener helio crudo con un contenido de helio >75% V. el hidrógeno en el helio crudo se somete a la eliminación catalítica de hidrógeno para obtener helio de materia prima con pureza de helio > 95% V, y luego entra en el sistema de purificación interno en el licuador de helio, y utiliza el método de adsorción y separación a baja temperatura para eliminar el gas impureza para obtener helio de alta pureza. Finalmente, se licua más en un licuador de helio para obtener helio líquido.

Unidad de licuefacción de helio
El sistema de relicquefacci� directa de ciclo cerrado es adecuado para sistemas cerrados que utilizan helio l�uido, y el gas helio en la salida es de alta pureza (superior al 99,9995%). El licuador es una estructura externa colgante, que está directamente conectada al equipo del usuario a través de la tubería de infusión y la tubería de gas de retorno, como se muestra en la figura. Mientras se alcanza la cero evaporación de helio líquido en el equipo del usuario, la presión del equipo del usuario se mantiene dentro del rango de 0,15psi.

Gran planta de licuefacción de helio criogénico/Helio refrigerador
Los refrigeradores/unidades de licuefacción criogénicos de helio a gran escala utilizan compresores de helio para obtener gas helio a alta presión. Parte del gas helio a alta presión se expande y refrigera en un turboexpansor, y el resto del gas helio a alta presión se enfría paso a paso en un intercambiador de calor de varias etapas, y finalmente se obtiene helio líquido después de la aceleración a través de la válvula de estrangulación.
El helio líquido obtenido puede usarse de dos maneras. Una es proporcionar 4,5K enfriamiento constante de temperatura para el equipo del usuario, y el gas helio evaporado se devuelve a la caja fría, y la energía fría se recupera y se recicla, tal equipo de refrigeración se llama refrigerador de helio; Uno es la salida directa del helio líquido obtenido como producto, tal equipo de refrigeración se llama un licuador de helio. El equipo principal del refrigerador/licuador de helio incluye: Compresor de helio, filtro de aceite de helio, caja fría, sistema de control, helio líquido Dewar, tubo de transferencia coaxial de la caja fría al depósito de helio líquido, depósito de tampón de helio. Entre ellos, la caja fría es una caja fría aislada al vacío, y la caja fría contiene un intercambiador de calor de varias etapas, un turboexpansor de helio, un cilindro de adsorción interno, una válvula de baja temperatura, un elemento de medición y otros componentes.

El equipo principal del refrigerador/licuador de helio incluye: Compresor de helio, filtro de aceite de helio, caja fría, sistema de control, helio líquido Dewar, tubo de transferencia coaxial de la caja fría al depósito de helio líquido, depósito de tampón de helio.
Entre ellos, la caja fría es una caja fría aislada al vacío, y la caja fría contiene un intercambiador de calor de varias etapas, un turboexpansor de helio, un cilindro de adsorción interno, una válvula de baja temperatura, un elemento de medición y otros componentes.