[发明专利]一种液化天然气联产液氦的工艺装置及方法

权利要求书

1.一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：包括主换热器、脱氮塔、氦-氮分离塔、甲烷回收塔、回流罐和氦液化器，所述主换热器与脱氮塔连接，所述脱氮塔的气相出口依次与主换热器、氦-氮分离塔连接，所述脱氮塔的液相出口与主换热器连接，所述氦-氮分离塔的气相出口与氦液化器连接，所述氦-氮分离塔的液相出口与甲烷回收塔连接，所述甲烷回收塔的气相出口依次与氦液化器、回流罐连接，所述甲烷回收塔的液相出口依次与主换热器、氦-氮分离塔连接，所述回流罐的气相出口与主换热器连接，所述回流罐的液相出口与甲烷回收塔连接；所述主换热器与混合冷剂压缩机、水冷器和节流阀组成混合冷剂制冷循环系统；所述主换热器与氮气压缩机、水冷器和节流阀组成氮气制冷循环系统；所述主换热器与氦气压缩机、水冷器、节流阀和氦液化器组成氦气开式制冷循环系统。

2.根据权利要求1所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：从主换热器的原料天然气出口中抽出两股，一股进入脱氮塔塔底的重沸器，一股进入甲烷回收塔塔底的重沸器，其余原料气返回主换热器 中冷却冷凝后再出主换热器 ，然后与从脱氮塔塔底和甲烷回收塔塔底的重沸器中出来的两股天然气混合后进入脱氮塔中。

3.根据权利要求1所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：所述混合冷剂制冷循环系统的混合冷剂压缩机出口、水冷器、主换热器、节流阀、主换热器、混合冷剂压缩机入口依次连接。

4.根据权利要求1所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：所述氮气制冷循环系统的氮气压缩机出口、水冷器、主换热器、节流阀、主换热器、氮气压缩机入口依次连接。

5.根据权利要求1所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：所述氦气开式制冷循环系统的氦气压缩机出口、水冷器、主换热器、氦液化器、节流阀、氦液化器、主换热器、氦气压缩机入口依次连接。

6.根据权利要求5所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：所述氦液化器、节流阀、液氦储罐、氦液化器依次连接。

7.根据权利要求1所述的一种液化天然气联产液氦的工艺装置，其特征在于：所述脱氮塔、氦-氮分离塔和甲烷回收塔为板式塔或填料塔。

8.一种液化天然气联产液氦的工艺方法，其特征在于：包括如下步骤：

含氮气、氦气的原料天然气经过主换热器4被冷却至约-65℃时,从中抽出两股，一股作为脱氮塔塔底的重沸器加热热源，一股作为甲烷回收塔塔底的重沸器加热热源，其余原料气继续在主换热器 中冷却冷凝至约-123.6℃后与出重沸器的两股天然气混合，然后经节流降压至1.6MPa、-127.5℃后进入脱氮塔中进行精馏，其中：

从脱氮塔底部流出的-113.7℃的液相物流进入主换热器中被过冷至-158℃，然后经节流降压进入LNG储罐；从脱氮塔顶部流出的气相物流送至主换热器中继续冷凝冷却至约-178℃后从塔底进入氦-氮分离塔，其中：

从氦-氮分离塔顶部流出的气相物流送至氦气开式制冷循环系统的氦液化器中，与经过主换热器预冷后的氦气一起在氦液化器中冷却冷凝，然后一部分经过节流阀降压后作为制冷剂返回氦液化器中，另一部分经过节流阀节流至常压后作为液氦产品进入液氦储罐储存，液氦储罐中的氦气闪蒸气返回氦气开式制冷循环系统的氦液化器中；从氦-氮分离塔底部流出的-174℃的液相物流进入甲烷回收塔进行精馏，回收其中的甲烷。

9.根据权利要求8所述的一种液化天然气联产液氦的工艺方法，其特征在于：从甲烷回收塔塔顶出来的气相物流经过氦液化器冷却冷凝后，进入回流罐进行两相分离，其中：液相通过回流泵返回甲烷回收塔，富氮气相返回主换热器复热回收冷量后直接放空；从甲烷回收塔塔底出来的-135℃的液相，通过泵送返回主换热器中进行过冷至-185℃，然后作为吸收液从上部进入氦-氮分离塔。