[实用新型]一种新型高纯度氦提纯装置

说明书

 技术领域：本实用新型涉及氦提纯技术领域，尤其是一种新型高纯度氦提纯装置。

 背景技术：氦气是重要的战略物资，在航天、国防、低温超导、半导体生产、核磁共振、特种金属冶炼及气体检漏等方面具有非常重要的用途，但是单纯提氦的工艺设备多，技术路线长，成本高，缺乏市场竞争力。提氦技术，特别是高纯度提氦技术比较复杂，该技术主要掌握在美国人手里并一直对中国进行严格封锁。长期以来，我国氦气主要从美国进口，氦气使用受到严重制约。而我国的氦气资源几乎只能从天然气中获得，而且含量普遍很低，因此在现有成熟的天然气液化工业中同时开发联产高纯氦，对提高提氦装置的经济性具有重要意义。随着我国航天和国防工业的快速发展，氦气的需求量越来越大，因此，自行生产高纯度氦是国家安全的需要，也是我国工业发展的需要。

 发明内容：本实用新型的目的是提供一种新型高纯度氦提纯装置，该装置通过在天然气液化过程中，从大罐闪蒸气BOG中提取高纯度氦，即在天然气液化过程中，从富集氦的大罐BOG中利用低温分馏技术分别生产出含量98%以上的甲烷、98%以上的氮气和含量约90%的粗氦，然后将粗氦通过催化脱氢、变压吸附提纯工序可获得高达99.999%的高纯氦。本实用新型通过在天然气液化过程，从富集氦的BOG中进行低温分馏，分别分离出甲烷、氮气和高纯氦，技术路线缩短，装置投资降低，充分利用了后路流程介质的冷量，大大降低了能耗。

本实用新型的目的是这样实现的，它是由原料气换热器、脱甲烷塔压力控制阀、脱甲烷塔压力控制器、脱甲烷塔、脱甲烷塔液位控制阀、脱甲烷塔液位控制器、氦汽提换热器、氦汽提罐压力控制阀、氦汽提罐压力控制器、氦汽提罐、氦汽提罐液位控制阀、氦汽提罐液位控制器、脱氮塔、脱氮塔液位控制阀、脱氮塔液位控制器、粗氦压缩机、氦换热器、氦压力控制阀、氦压力控制器、氦汽提塔、氦汽提塔液位控制阀、氦汽提塔液位控制器、比例混合器、氦氧压缩机、氦氧加热器、催化脱氢反应床、冷却器、分离器、第一变压吸附氦提纯塔、第二变压吸附氦提纯塔连接而成；原料气换热器为钎焊铝板翅式换热器；脱甲烷塔压力控制器安装在原料气入脱甲烷塔入口预冷管线上，在预冷管线上安装着脱甲烷塔压力控制阀。

脱甲烷塔液位控制阀安装在脱甲烷塔底部液相出口管线上，脱甲烷塔液位控制器安装在脱甲烷塔底部，脱甲烷塔底部液相出口管线和原料气换热器的高压甲烷接口相连接。

氦汽提换热器为钎焊铝板翅式换热器，氦汽提罐安装在氦汽提换热器和脱氮塔之间，氦汽提罐压力控制器安装在氦汽提罐顶部，氦汽提罐压力控制阀安装在氦汽提罐入口管线上，氦汽提罐液位控制器安装在氦汽提罐底部，氦汽提罐液位控制阀安装在脱氮塔入口管线上。

脱氮塔顶部气相出口管线和氦汽提换热器的氮气接口连接，氦汽提换热器的氮气接口出口管线和原料气换热器的氮气接口相连接，脱氮塔液位控制器安装在脱氮塔底部，脱氮塔液位控制阀安装在脱氮塔底部液相出口管线上，脱氮塔底部液相出口管线和氦汽提换热器的低压液化天然气接口管线相连接，氦汽提换热器的低压液化天然气接口管线和原料气换热器的低压甲烷接口相连接。

氦换热器为钎焊铝板翅式换热器；粗氦压缩机入口管线和氦汽提换热器的粗氦气出口相连接，粗氦压缩机出口管线和氦换热器的粗氦气入口相连接。

氦压力控制器安装在氦汽提塔入口管线上，氦汽提塔入口管线和氦换热器的粗氦出口接口相连接，其中间安装着氦压力控制阀；氦汽提塔顶部出口管线和氦换热器的氦入口相连接，氦汽提塔液位控制器安装在氦汽提塔底部，氦汽提塔液位控制阀安装在氦汽提塔底部液相出口管线上，氦汽提塔底部出口管线和氦换热器的液氮接口相连接。

比例混合器的入口管线分别和氦换热器的氦出口管线和高纯度氧气管线相连接，比例混合器的出口管线和氦氧压缩机的入口管线相连接；氦氧压缩机的出口管线和氦氧加热器的入口相连接；氦氧加热器出口管线和催化脱氢反应床的入口接口相连接；催化脱氢反应床的出口管线和冷却器的入口接口相连接；冷却器的出口管线和分离器的入口接口相连接；分离器顶部气相管线和第一变压吸附氦提纯塔、第二变压吸附氦提纯塔入口相连接。

提纯氦气所用原料气为液化天然气储罐出来的BOG闪蒸气，一般包含有：氦气、氢气、氮气、甲烷、氩气、乙烷等，经增压、冷却后进入低温分馏提氦装置。原料气换热器、氦汽提换热器、氦换热器为钎焊铝板翅式换热器；粗氦压缩机、氦氧压缩机为低温压缩机；脱甲烷塔、氦汽提罐、脱氮塔、氦汽提塔、比例混合器都要求超低温，可使介质组分中的重组分从塔底部分离开来，而顶部出口的气相组分则去下一流程以进一步分离提纯氦气。