ПАО "Криогенмаш" получило патент на установку извлечения He-3 из товарного жидкого гелия методом ректификации

ПАО "Криогенмаш" получило патент на установку извлечения He-3 из товарного жидкого гелия методом ректификации

Новое изобретение ПАО "Криогенмаш" относится к области получения гелия из природного газа. Установка извлечения Не-3 из товарного жидкого гелия содержит внешний ожижитель гелия, блок ректификации, включающий ректификационную колонну с конденсаторами, трубопроводы, соединяющие ожижитель гелия и блок ректификации, а также один или более отводящих тепло от конденсаторов рефрижераторов с избыточным обратным потоком, который создается за счет добавления жидкого гелия из внешнего ожижителя. Изобретение обеспечивает снижение стоимости установки и эксплуатационных затрат, а также упрощение управления производительностью установки.
В настоящее время изотоп гелий-3 получают при распаде трития, компонента термоядерного оружия. Изотоп обладает уникальными свойствами, что определило его применение в датчиках обнаружения радиоактивных материалов и источников радиоактивного излучения, в системах передачи изображений на основе ядерно-магнитного резонанса, диагностике органов дыхания, а также в технике сверхнизких температур в криостатах и рефрижераторах на температурном уровне до 0,3 К. Однако особые перспективы ученые видят в гелии-3 как в топливе для будущих термоядерных реакторов.
Сегодня в мире существует дефицит этого изотопа, и неядерный (криогенный) способ получения изотопа гелия-3 имеет блестящие перспективы на рынке.
В России сложилась благоприятная ситуация для создания подобного производства. В Восточной Сибири реализуются проекты освоения крупных месторождений природного газа с высоким содержанием гелия, создаются производства, связанные с масштабным извлечением гелия, его ожижением и реализацией в жидком виде. Интеграция криогенной установки по получению гелия-3 в данные производства позволила бы оптимизировать капитальные и эксплуатационные затраты и послужить источником дополнительной прибыли. Также особенность технологии ПАО "Криогенмаш" позволяет избежать вмешательства в процесс производства жидкого гелия, так как источник сырья, жидкий гелий, поступает из хранилища готового продукта, а затем возвращается в производственный процесс.
Технология отличается высокой энергетической эффективностью, а также освоенностью и отработанностью конструкции оборудования. Работа базовых ожижителей не зависит от работы установки извлечения He-3.
Технологическая схема проста и обеспечивает непрерывность процесса производства He-3 и регулирования режима. Коэффициент извлечения He-3 составляет не менее 99,9 %.
Оборудование также предоставляет возможность форсирования пусковых режимов и отличается отсутствием режимов сверхтекучести в аппаратах.
Сепарация осуществляется только методом ректификации. Потоки жидкого гелия из базовых ожижителей в рефрижераторы избыточного обратного потока и из товарного в ректификационную колонну принципиально разделены. В рефрижераторе избыточного обратного потока за счет подлива жидкого гелия обеспечивается высокая эффективность и простота схемы и оборудования. Абсолютная независимость конденсаторов по холоду позволяет форсировать пусковой режим.
Основные решения проверены опытом создания систем криогенного обеспечения Токамаков и ускорителей частиц.
ПАО "Криогенмаш" обладает обширным опытом работы в данной области. Предприятием была создана серия ожижителей гелия производительностью от 200 до 2400 л/ч для крупных ускорителей и энергетических проектов, а также комплекс НИОКР по проблемам ректификации воздуха с получением кислорода, азота и аргона высокой частоты.
ПАО "Криогенмаш" также принимало участие в проектах создания агрегатов разделения изотопов водорода совместно с НИИЭФА, ПО "Маяк" и РХТУ им. Менделеева. Помимо этого, компания разработала комплекс исследований по теплообмену, гидравлике, ректификации изотопов гелия и извлечению He-3 из природного гелия в рамках работ по проекту орбитального глубокоохлаждаемого космического ИК телескопа "Аэлита".

Источник: ПАО "Криогенмаш"