Membrane Recycle System Usage for Helium Extraction from Natural Gas

Laguntsov, N. I.; Kurchatov, I. M.; Karaseva, M. D.

doi:10.1016/j.phpro.2015.09.026

Cited by 3 publications

(1 citation statement)

References 4 publications

Supporting

Mentioning

Contrasting

Unclassified

Order By: Relevance

“…Drugim kierunkiem rozwijania technologii membranowej dla uzyskania wysokiego stopnia koncentracji helu jest jej połączenie z kolejnym stopniem w dwóch lub trzech etapach recyklingu (Seok et al, 1986;Hale i Lokhandwala, 2005;Scholes i Ghosh, 2016;Wang et al, 2019) lub z inną technologią separacyjną (np. : PSA, TSA, Krio) (Doshi et al, 1989;Laguntsov et al, 2015;Alders et al, 2017;Atlaskin et al, 2019). Trzecim kierunkiem możliwości pozyskania helu jest opcja, w której wykorzystywany jest gaz do produkcji LNG.…”

Section: Wprowadzenieunclassified

Opracowanie koncepcji uzyskiwania strumieni gazu o podwyższonej zawartości helu na membranach

Janocha

Badawczy²

2020

View full text Add to dashboard Cite

STRESZCZENIE: W związku z ciągłym wzrostem cen helu, wynikającym z kurczącej się w perspektywie lat podaży, rezerwy helu ze źródeł niszowych, w tym o niskiej jakości oraz z odzysku helu, w stosujących go branżach będą atrakcyjne. Konwencjonalne technologie produkcji helu są energochłonne i z założenia projektowane były dla dużych strumieni do obróbki (odzysku) helu z gazu ziemnego. Alternatywne technologie, np. z wykorzystaniem separacji membranowej, są coraz częściej badane ze względu na korzyści ekonomiczne, jakie mogą potencjalnie oferować w stosunku do konwencjonalnego podejścia. W niniejszym artykule dokonano przeglądu literaturowego w zakresie stosowanych technologii membranowej separacji helu z gazu ziemnego. Opracowano projekt i utworzono stanowisko badawcze do testów separacji na modułach membranowych mieszanin gazowych o różnej zawartości helu. Przeprowadzono kilka serii badań z interpretacją wyników eksperymentalnych zależności efektów wzbogacenia permeatu w hel od współczynnika podziału. Wykonano symulację i obliczenia wielkości strumieni w wielostopniowej instalacji separacji helu z gazu ziemnego w funkcji współczynników podziału z zawracaniem strumieni retentatu na wcześniejsze etapy rozdziału. Opracowano koncepcję uzyskiwania z gazu ziemnego zawierającego 0,3% helu strumienia gazu o wysokiej, ponad 90-proc. zawartości helu z zastosowaniem technologii membranowej. Badania przeprowadzono na dostępnej komercyjnie membranie poliimidowej. W kolejnych stopniach wzbogacenia strumienia gazu w hel uzyskano 1,3%, 8%, 37% i ponad 93% helu w końcowym koncentracie. W wysokociśnieniowym strumieniu retentatu otrzymano produkt niezawierający helu (<0,02%) będący jednocześnie gazem o podwyższonej kaloryczności ze zmniejszoną zawartością dwutlenku węgla i azotu. W trakcie eksperymentów dążono do tego, aby wyniki były w szerokim zakresie przydatne w obliczeniach procesowych. Rozwiązany został symulacyjny ogólny problem kształtowania się przepływów (wielkości strumieni) dla układu czterostopniowego wzbogacania gazu na membranach. Wyniki obliczeń mogą służyć wielu wariantom w zależności od przepływu i od współczynników podziału Ѳ. Określono wpływ dławienia ciśnienia permeatu na efekty separacyjne i ustalono optymalny zakres tego ciśnienia, biorąc pod uwagę konieczność sprężania tego strumienia. Przeprowadzone obliczenia inżynieryjne dla jednego z wariantów wykazały skuteczność i możliwość jego wdrożenia. Po każdym etapie (stopniu) separacji permeat musi być sprężony ponownie, co niesie za sobą określone nakłady eksploatacyjne związane z kosztami energii do sprężania i chłodzenia poszczególnych strumieni gazu. Obliczono wymaganą moc do sprężania i chłodzenia tych strumieni. Słowa kluczowe: separacja membranowa, hel, gaz ziemny.

show abstract

Section: Wprowadzenieunclassified

Opracowanie koncepcji uzyskiwania strumieni gazu o podwyższonej zawartości helu na membranach

Janocha

Badawczy²

2020

View full text Add to dashboard Cite

show abstract

Recent progress in developments of membrane materials and modification techniques for high performance helium separation and recovery: A review

Soleimany

Hosseini

Gallucci

2017

Chemical Engineering and Processing: Process Intensification

View full text Add to dashboard Cite

Optimization of the Helium Extraction Process from Natural Gas with Integrated Cryogenic–Membrane Separation

Zhou,

Ye,

Peng

et al. 2024

Ind. Eng. Chem. Res.

View full text Add to dashboard Cite

Helium, recognized as a scarce and vital strategic resource, is predominantly extracted from natural gas through the cryogenic separation method. Nevertheless, conventional cryogenic separation processes are plagued by challenges, such as elevated energy consumption, diminished helium extraction efficiency, and escalated production costs. Through the study of various helium extraction methods and their technological characteristics, this paper proposes a novel natural gas cryogenic−membrane separation helium extraction process coproducing ethane. Simulation of the process was performed with Aspen HYSYS. By calculating the percentage of equipment energy consumption, we analyzed the influence of the operating parameters on the equipment energy consumption, helium concentration, and ethane recovery and then identified the main influencing parameters as optimization variables. Response surface analysis was used for process optimization, and central composite design was selected as the experimental design method; three regression models for equipment energy consumption, ethane recovery, and crude helium concentration were established, and process parameters were optimized and simulated for validation. The maximum error of the three models was 0.772%. The optimized process reduces the total energy consumption of the equipment by 3.301% while meeting the requirements of 89% ethane recovery, 66.7% crude helium concentration, and 99.6% refined helium concentration. This study can provide a theoretical foundation and technical guidance for the operation and management of the cryogenic−membrane separation method for helium extraction from natural gas.

show abstract

Membrane Recycle System Usage for Helium Extraction from Natural Gas

Cited by 3 publications

References 4 publications

Opracowanie koncepcji uzyskiwania strumieni gazu o podwyższonej zawartości helu na membranach

Opracowanie koncepcji uzyskiwania strumieni gazu o podwyższonej zawartości helu na membranach

Recent progress in developments of membrane materials and modification techniques for high performance helium separation and recovery: A review

Optimization of the Helium Extraction Process from Natural Gas with Integrated Cryogenic–Membrane Separation

Contact Info

Product

Resources

About