Helium enrichment of natural gas in non-steady diffusion-sorption processes in the bed of glass microspheres

Authors

  • Sergey Viktorovich Dolgushev Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS
  • Vasiliy Mikhailovich Fomin Institute of Theoretical and Applied Mechanics SB RAS

DOI:

https://doi.org/10.7242/1999-6691/2008.1.3.28

Keywords:

Abstract

A numerical study of the dynamics of filling a column containing a packed bed of hollow glass microspheres with a methane-helium mixture is carried out for cases of stepwise and smooth pressure rise at the column entrance. The quartz glass shells of microspheres are permeable to helium and impermeable to methane. Computations are performed in one-dimensional isothermal approximation for different values of the microsphere radius, shell thickness and temperature. The equations governing the gas mixture dynamics and helium sorption by microspheres are solved numerically. The relation between the rate of column filling with a gas and the rate of helium sorption by individual microspheres defines the regime of the process. In the case of the slow movement of a pressure wave (low rate of column filling), an equilibrium (wave) regime takes place. In the case of rapid column filling when the characteristic time of column filling with the mixture and the time of microsphere saturation with helium are considerably different, the operation regime of the column appears to be non-equilibrium. The results obtained are supposed to be used for the development of non-cryogenic methods of natural gas enrichment with helium and separation of mixtures.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Архаров А.М. Гелий: история открытия, технологии ожижения, области применения // Хим. нефт. машиност. - 1995. - №2. - С. 2-9.
The Impact of Selling of Federal Helium Reserve. - Washington: National Academic Press, 2000. - 80p.
Беньяминович О.А. Гелий в России // Хим. нефт. машиностр. - 1995. - № 2. - С. 11-12.
Андреев И.Л. Установки для получения гелия из бедного сырья // Вест. АН СССР. - 1980. - № 9. - С. 27-31.
Фомин В., Долгушев С., Верещагин А., Аншиц А., Верещагин С. Некриогенный метод получения гелия из природного газа // Технологии ТЭК. - 2004, № 6. - С. 89-95.
Дытнерский Ю.И., Брыков В.П., Каграманов Г.Г. Мембранное разделение газов. - М.: Химия, 1991.- 344c.
Кельцев Н.В. Основы адсорбционной техники. - М.: Химия, 1984. - 591с.
Бэррер Р. Диффузия в твердых телах. - М.: ИЛ, 1948. -504с.
Будов В.В. Полые стеклянные микросферы. Применение, свойства,технология / Стекло и керамика. - 1994. - № 7-8. - С. 7-11.
Кизильштейн Л.Я., Дубов И.В., Шпицглуз А.Л., Парада С.Г. Компоненты зол и шлаков ТЭС. - М.: Энергоатомиздат, 1995. - 176с.
Верещагин А.С., Верещагин С.Н., Фомин В.М. Математическое моделирование движения импульса концентрации гелия по колонке, заполненной ценосферами // ПМТФ. - 2007. - Т. 48, № 3. - С. 92-102.
Верещагин А,С., Фомин В.М. Оценка скорости заполнения колонки с ценосферами гелием // Вестник НГУ. Сер.: Физика. - Новосибирск, изд. НГУ, 2007. - Т. 2, № 4. - С. 45-48.
Долгушев С.В., Фомин В.М. Уравнения динамики смеси газ - полые селективно-проницаемые микросферы // ПМТФ. - 2002. - Т. 43, № 1. - С. 83-90.
Бретшнайдер С. Свойства газов и жидкостей. - Л.: Химия, 1966. - 536c.
Shankar V, Anderson D., Kutler P. Numerical Solution for Supersonic Corner Flow // J. Comp. Phys. - 1975. - V. 17, N. 2. - P. 160-180. DOI

###

Arharov A.M. Gelij: istoria otkrytia, tehnologii ozizenia, oblasti primenenia // Him. neft. masinost. - 1995. - No2. - S. 2-9.
The Impact of Selling of Federal Helium Reserve. - Washington: National Academic Press, 2000. - 80p.
Ben’aminovic O.A. Gelij v Rossii // Him. neft. masinostr. - 1995. - No 2. - S. 11-12.
Andreev I.L. Ustanovki dla polucenia gelia iz bednogo syr’a // Vest. AN SSSR. - 1980. - No 9. - S. 27-31.
Fomin V., Dolgusev S., Veresagin A., Ansic A., Veresagin S. Nekriogennyj metod polucenia gelia iz prirodnogo gaza // Tehnologii TEK. - 2004, No 6. - S. 89-95.
Dytnerskij U.I., Brykov V.P., Kagramanov G.G. Membrannoe razdelenie gazov. - M.: Himia, 1991.- 344c.
Kel’cev N.V. Osnovy adsorbcionnoj tehniki. - M.: Himia, 1984. - 591s.
Berrer R. Diffuzia v tverdyh telah. - M.: IL, 1948. -504s.
Budov V.V. Polye steklannye mikrosfery. Primenenie, svojstva,tehnologia / Steklo i keramika. - 1994. - No 7-8. - S. 7-11.
Kizil’stejn L.A., Dubov I.V., Spicgluz A.L., Parada S.G. Komponenty zol i slakov TES. - M.: Energoatomizdat, 1995. - 176s.
Veresagin A.S., Veresagin S.N., Fomin V.M. Matematiceskoe modelirovanie dvizenia impul’sa koncentracii gelia po kolonke, zapolnennoj cenosferami // PMTF. - 2007. - T. 48, No 3. - S. 92-102.
Veresagin A,S., Fomin V.M. Ocenka skorosti zapolnenia kolonki s cenosferami geliem // Vestnik NGU. Ser.: Fizika. - Novosibirsk, izd. NGU, 2007. - T. 2, No 4. - S. 45-48.
Dolgusev S.V., Fomin V.M. Uravnenia dinamiki smesi gaz - polye selektivno-pronicaemye mikrosfery // PMTF. - 2002. - T. 43, No 1. - S. 83-90.
Bretsnajder S. Svojstva gazov i zidkostej. - L.: Himia, 1966. - 536c.
Shankar V, Anderson D., Kutler P. Numerical Solution for Supersonic Corner Flow // J. Comp. Phys. - 1975. - V. 17, N. 2. - P. 160-180. DOI

Downloads

Published

2008-04-01

Issue

Section

Articles

How to Cite

Dolgushev, S. V., & Fomin, V. M. (2008). Helium enrichment of natural gas in non-steady diffusion-sorption processes in the bed of glass microspheres. Computational Continuum Mechanics, 1(3), 66-75. https://doi.org/10.7242/1999-6691/2008.1.3.28