膜法天然气提氦技术研究进展

目前天然气提氦的主要方法有深冷法、变压吸附法、吸收法和膜渗透分离法。其中深冷法技术成熟,但成本高、能耗大。膜渗透分离法具有选择性高、投资少、运行费用低等优点,是一种发展潜力巨大的提氦技术。综述了无机膜、醋酸纤维素膜、聚碳酸酯膜、聚酰亚胺膜等高分子膜的制备方法及性能;并对He分离膜的改性方法进行了总结,对膜法天然气提氦技术进行了展望。     

天然气提氦技术开发进展

氦气是一种稀有的战略性资源,随着宇宙探索、国防军工、低温超导等高科技领域发展,其重要性日益凸显。氦气主要从含氦天然气中提取,我国氦资源缺乏,天然气氦含量低,提氦成本高。近年来,在塔里木盆地及渭河盆地相继发现含氦天然气资源,为我国开展自主提氦提供了资源条件,而提氦技术成为制约氦气产业发展的关键因素。在分析天然气提氦发展历史、总结提氦方法的基础上,着重从传统提氦和集成提氦两个方面阐述了天然气提氦技术:(1)传统提氦技术主要有PSA法、膜分离法及深冷法等,其中,深冷法具有产品纯度和收率高的优点,是最主要的提氦方法;(2)集成提氦技术是将多种提氦技术共用或与天然气其他处理工艺联合应用,如天然气提氦与LNG联产、与膜分离耦合、与NRU集成等,不仅提高了氦的回收率及纯度,而且降低了提氦成本,具有广阔的发展前景。集成创新是未来提氦技术的发展方向。     

新型天然气提氦工艺模拟与分析

目的针对中国部分地区管网发达、气质较贫的含氦天然气,在调研国内外粗氦提取工艺现状的基础上,提出了一种新的天然气提氦工艺。 方法该工艺采用低温精馏法,利用HYSYS软件对其进行模拟计算,并对提氦工艺流程进行了火用分析,同时分析了流程中关键参数提氦塔的压力、提氦塔塔顶进料温度、一级分离器进料温度、二级分离器进料温度以及侧线抽出物流的流量对流程中氦气回收率、粗氦纯度、流程能耗以及火用效率的影响规律。 结果该流程的氦气回收率为99.06%,粗氦纯度(摩尔分数)为80.39%,总能耗为994.48 kW;流程总火用损失为713.27 kW,系统的火用效率为28.28%。 结论该工艺流程可实现超高的氦气回收率和高粗氦纯度,可为国内天然气提氦工艺装置提供参考和数据指导。      

天然气提氦技术探讨与研究

介绍了氦气在不同领域的应用和国内外主要提氦工艺技术。针对某气田含氦天然气,重点对三种低温提氦技术进行比选研究,通过比选研究发现后膨胀＋氮循环制冷两塔分离工艺无论是工艺综合能耗、操作条件,还是工艺的稳定性、灵活性以及装置的综合效益都较其它两种低温提氦工艺要好。故推荐后膨胀＋氮循环制冷两塔分离工艺作为天然气提氦的首选工艺。总结工艺的主要特点,提出了降低该工艺能耗以及生产成本可行的措施。     

天然气提氦技术现状及发展趋势

氦气作为稀缺的重要战略性资源,我国95%以上依赖进口。氦气多赋存于天然气中,从天然气中提取氦气是生产氦气的最主要途径。天然气提氦主要采用低温法和非低温法,其中低温法和非低温膜分离法是当前采用的主要技术路线,原料气膜分离提氦和LNG+BOG提氦技术是今后发展方向,具体工艺的选定需要根据气田的气质组分及处理工艺进行具体论证。     

气相色谱法分析天然气中的氩,氦

天然气是一种组成比较复杂的气体,一般都含有烃类、非烃类及微量的惰性气体氩、氦,其中氦、氢的分离还比较容易,但是氩、氧组份在色谱柱上的吸附系数极为接近,在一般条件下两者难以分离,因此氩的定量分析是个难以解决的问题.目前只有四川石油局采用吸附法进行天然气中氩的分析.为了配合我院对我国东部油气储层的研究,我们于1990年3月开始进行低温分析氩、室温分析氦的试验.在不影响烃类及无机气体组份分析的情况下,进行了气路改进,柱型选择等     

威远天然气提氨的经济效益分析

为适应我国四化建设对氦需求量的增长,需扩大氦气生产规模。文章预测了我国近期氦需求量,并从价格、成本、现有装置等方面分析了发展我国天然气提氦的可行性及具体措施,希望有关方面予以重视和安排。     

某大型提氦装置工艺技术探讨

简要介绍了氦气的用途和目前国内外天然气提氦技术的主要工艺技术。以某地区A、B气田原料天然气为研究对象,研究合理的天然气处理总工艺方案,对关键技术进行研究分析。经工艺计算,方案C＋3回收率达94％,He回收率达98％以上。     

天然气提氦技术现状及建议

介绍了天然气提氦资源市场与技术现状,总结了天然气提氦工艺特点,综述公司天然气提氦技术的发展历程,并分析了该技术存在的主要问题,对下一步技术发展提出相关建议。     

天然气提氦工艺中粗氦产品的色谱分析法

本法特点是采用双臂、双载气、三柱同时测定天然气和粗氦中的氦、氢、氧、氮、甲烷。由于使气路(图1)与测量电路的巧妙配合,它既可作天然气提氦工艺中的常量和微量分析,还适用于高浓度氦中微量氢及天然气中某些永久性气体的常微量分析。很值得推广的是一台仪器起到两台仪器的作用,既经济又省时。     

低含氦天然气提氦联产LNG工艺设计与分析

天然气分离法是氦气工业化生产的主要途径,但中国多数气田的天然气氦含量(物质的量分数,下同)较低,超95%的氦气依赖进口。针对低含氦(小于0.5%)天然气,提出了一种低温高压浓缩、天然气液化、低温精馏提氦相结合的提氦工艺方案。以某乙烷回收处理厂为例(原料气进料温度为50℃、进料压力为5.8 MPa、处理量为1000×10⁴ m³/d),利用HYSYS软件对低含氦天然气提氦联产液化天然气(LNG)工艺方案进行了模拟。在控制氦气浓缩倍数为19.15的前提下,对低温高压提浓装置进行了关键参数分析,同时研究了工艺流程对原料气中CO₂和氮气含量的适应性。结果表明,提浓塔压力过高会导致塔底氦气损失量增加,压力过低会导致外输气压缩机功率增加,针对原料气设置合理的塔压为3.8 MPa;提浓塔塔板数的增加会使氦气回收率增加,但当塔板数大于16块时,氦气回收率增加不明显;原料气中CO₂含量低于2%时,提浓塔不会形成CO₂冻堵物;原料气氮气含量高于0.5%时,需对塔顶气进行脱氮处理,以达到LNG生产的...     

基于深冷—膜分离的天然气蒸发气联合提氦流程模拟与效果对比

为保障氦气作为军工、医疗、科研等领域发展的重要应用要素,应充分利用含氦资源,从提氦技术及流程的改进、创新等方面实现低能耗、高效率的自主提氦。为此,以液化天然气蒸发气(LNG-BOG)为原料气,基于某一正在运行的BOG提氦液化工艺流程,提出了BOG深冷—膜分离—PSA法与深冷—两级膜分离法2种改进流程,采用Aspen Hysys建立了流程模型,分析了深冷塔塔板数等流程参数对关键设备的影响情况,最后综合分析了以上3种流程氦气产品浓度、回收率及能耗情况。研究结果表明：(1)当深冷塔总塔板数从3增加到4或5时,再沸器功率增加、冷凝器功率降低较为显著,而当总塔板数大于5时,塔板数变化对对冷凝器和再沸器功率、塔顶出口气体流量及氦浓度这4个指标的影响不大;(2)随着进料塔板位置下移,再沸器和冷凝器功率均下降,当进料位置接近冷凝器或再沸器时,功率受进料位置变化影响更大;(3)当级切或膜渗透侧浓度一定时,膜面积越大,对应膜渗透侧氦浓度或级切越大,且膜面积越小,渗透侧氦浓度受级切的影响越显著。结论认为,改进的深冷—膜分离—PSA法提氦流程和深冷—两级膜分离法提氦流程的氦气产品浓度分别可达99.996 4%...     

俄罗斯天然气工业发展概况

俄罗斯是世界上天然气资源最丰富的国家，天然气储量，产量均居世界之道。天然气资源量超过２００万亿ｍ＾３，探明储量４９万亿ｍ＾３，苏联解体后，俄经历着严重的经济危机，工农业生产指标，特别是石油产量大幅度下降，但天然气却保住了产量，成为能源生产部门最有生机的企业。     

发展天然气工业必须加强天然气地质勘探

作者认为影响天然气工业发展的主要问题是储量探明不足.而探明储量不足又是因为前期工作天然气地质勘探未得到加强。针对这个问题,分析了原因,并提出了相应的建议。     

粗氦提浓技术研究

介绍了粗氦提浓技术的工艺原理,以某厂粗氦气为研究对象,采用钯催化脱氢和膜分离技术,设计粗氦提浓装置工艺流程,分析了流程设计中需考虑的关键问题。经现场实验表明,产品氦气中的H2含量脱除至1×10-6以下,氦气纯度由68.30%提高至93.27%,达到产品氦气质量技术指标。     

壳源富氦天然气藏成藏模式及关键条件

近年来,氦气资源勘探与研究工作在中国得到了高度重视,但有关壳源富氦天然气藏的成藏条件与成藏机理的研究仍较薄弱。氦气特殊的物理化学性质以及氦源条件等决定了其从生成、释放、运移、聚集到保存均具有显著的独特性。壳源氦气主要是由岩石中铀、钍元素的放射性衰变而生成的,从生氦矿物中释放后,大部分溶解到地下流体中,进而以水溶态或气溶态进行运移。根据氦气的运聚过程以及载体的特征,氦气的聚集模式主要可归纳为3种：(1)地下水脱氦聚集模式;(2)独立气相“抽吸”聚集模式;(3)混合流体脱气聚集模式。通过分析和总结国内外代表性富氦天然气藏的地质特征,提出了连续成藏和幕式成藏2种壳源氦气的成藏模式。其中,美国潘汉德—胡果顿气田中的氦气具有连续成藏的特征,氦气充注时间长,主要通过地下水脱氦聚集到早先形成的烃类气藏中;坦桑尼亚Rukwa盆地、中国四川盆地威远气田以及塔里木盆地和田河气田则表现出幕式成藏特征,富氦天然气藏的形成主要受控于构造活动,且氦气与载气可能为同时成藏。基于系统总结提出了壳源富氦天然气藏的3个成藏关键条件：(1)稳定古老的基底,充足的氦源;(2)促进释放的热作用与构造活动,推动运聚的流体介质与构...     

天然气中氦资源研究现状及我国氦资源前景

氦气具有强化学惰性和低沸点等独有特征,在高新技术产业和科研实验中具有不可替代的作用。氦在地球上以微量组分广泛分布,但从含氦、富氦天然气藏中提取氦气仍是工业制氦的唯一途径。目前全球已发现的氦储量主要分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯和加拿大等国,上述五国氦储量占全球总储量的92%。天然气藏中的氦气有3个主要来源：大气源、壳源和幔源。目前主要根据³He/⁴He值来确定氦的来源,通常大气源的³He/⁴He值为1.4×10^-6、壳源的³He/⁴He值为2×10^-8和幔源的³He/⁴He值为1.1×10^-5。富氦天然气的成藏条件和成藏特征与常规天然气藏既有共性又有明显的差异,一些有利于形成大型油气藏的高生烃强度地区,反而不利于富氦、高氦气藏的形成。而生烃强度相对低的隆起区则有利于富氦、高氦气藏的形成。全球已发现的氦气资源主要分布于晚元古代—古生代地台背景下的沉积盆地,此外在中—新生代构造—岩浆活动强烈且具有古老花岗岩的基底区也是富氦气藏发育的有利区带。现有资料表明,中国四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、鄂尔多斯盆地和东部中新生界含油气盆地中已发现一些富氦气藏。同时非常规天然气领域亦展现出良好的氦资源勘探前景,如渭河盆地水溶气和四川盆地页岩气。中国富氦天然气具有点多、类型多、资源前景较好的特征,但氦气资源整体研究程度很低。     

俄天然气工业的实力及发展我国天然气工业的几点想法

俄罗斯境内有丰富的天然气资源，无论在天然气资源量或天然气探明储量等方面均占居世界之首。俄罗斯天然气工业部门属俄联邦燃料能源综合体，是一个相对独立的支柱产业部门，在国内和国际市场上都起着举足轻重的作用。最后，作者关于加快发展我国天然气工业提出了几点想法。     

苏联发展天然气工业的主要经验

直到50年代初，苏联还被认为是一个天然气资源贫泛的国家。1950年，天然气产量为57．51亿主，占世界天然气产量1851亿立方米的3．11％；而到1989年，其天然气产量为7969．82亿立方米，占世界天然气产量21018．24亿立方米的37．92％。苏联从认为是一个天然气资源贫乏的国家，发展为世界天然气最富庶的国家，其油气地质条件优越是根本根本，但其间经历了150年的发展历程。对油气地质条件认识的不断深入，开辟天然气产量的主要战略接替地区，是苏联天然气工业高速发展的基础；加速天然气勘探开发的有效措施，是苏联天然气工业高速发展的必要条件；合理的技术经济政策和适当的组织措施，是苏联天然气工业高速发展的重要保证。