[发明专利]一种利用LNG厂尾气进行氦气提取的工艺系统

说明书

一种利用LNG厂尾气进行氦气提取的工艺系统，包括氦气提纯塔,氦气提纯塔内设置有活塞式膜分离装置、钯膜脱氢装置、外循环回抽装置、换热装置和制冷分离提纯装置，活塞式膜分离装置设置在钯膜脱氢装置上方，换热装置和制冷分离提纯装置设置在钯膜脱氢装置下方，LNG厂尾气与活塞式膜分离装置的顶部进口连接，活塞式膜分离装置底部出口与钯膜脱氢装置顶部进口连接，钯膜脱氢装置底部出口通过换热装置与制冷分离提纯装置的进口连接。本发明以LNG厂高压尾气为本设备气源输入，省却前期增压设备，有效保持LNG厂高压尾气的低温状态，减小成本，且高压尾气中气体比份稳定，氦气、甲烷含量较为恒定，生产单位氦气能耗低。

技术领域

本发明属于氦气工业化生产技术领域，具体涉及一种利用LNG厂尾气进行氦气提取的工艺系统。

背景技术

氦气是一种无色无味的不可燃惰性气体，其在空气中的含量极低约为百万分之5.2（5.2ppm），是人类目前发现的临界温度最低的物质，其熔点为272.2℃（25个大气压下），沸点为-268.9℃，密度仅为0.1785g/L，氦气是单原子单质分子，不存在稳定化合物，不溶于水。

氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略性物资之一。氦气在医疗、军工、制冷、半导体、管道检漏、高精度焊接、金属制造、深海潜水、光电子产品生产、浮空器、科研、军事等领域均有着不可替代的作用。

含氦天然气迄今仍是工业化生产氦气的唯一来源。我国氦气资源相当贫乏，含量很低，提取难度大，成本高。因此，在保护有限氦气资源的同时，研究开发先进的天然气提氦技术对于提高氦气生产的经济性、保障国家用氦安全和促进我国天然气提氦工业的发展具有重要意义。

目前国内氦气提取的专利技术大致分为两类：一类为从天然气中利用深冷方式直接进行氦气的分离，由于天然气中氦气的浓度一般在0.02%左右，且原料气中还有大量的H₂S、SO₂等杂质气体，故设备结构复杂，能耗高,难以产生商业盈利的模式；另外一类为从LNG的存储罐中利用深冷方法进行氦气分离，此类工艺不需要对气源进行预处理，深冷方法操作相对简单，但是气体中氦气含量仍然较低，采用深冷方法处理大量气体能耗高；另外一个潜在的问题是LNG存储罐中的甲烷一直处于饱和状态，当从中取气时甲烷会不断的从液态甲烷中析出从而导致需低温处理的气体体积加大而氦气含量浓度逐渐降低，其直接后果便是氦气产率低、能耗高，到目前为止，并没有形成这一模式的生产能力。若以提取氦气为目标，那么其中所含的氢气便不容忽略，在现有的专利中，都没有涉及到对氢气的处理，这也是现有专利技术的一个很大缺点。

本发明拟利用液化天然气厂（LNG）的尾气进行氦气的分离。天然气在常压下，冷却至约-163℃时，将由气态变成液态，称为液化天然气（英文Liquefied Natural Gas，简称LNG）。LNG的主要成分为甲烷，还有少量的乙烷、丙烷等。氦气的液化温度为-268.9℃（一个大气压下），因而在以制冷为核心工艺的天然气液化加工中，氦气基本不被液化，在液化天然气储存罐中随气相尾气被排出，同时因沸点差异，氮气、氢气也绝大部分存在于LNG厂尾气之中。天然气液化流程中尾气的最大特点是甲烷等可燃性气体因被液化含量明显降低，而氦气、氩气、氢气、氮气等“杂质”气体因难以被液化，在气相中被富集起来，其浓度较进入液化流程前浓度可大幅提高。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，提供一种基本不产生废气、能耗低、提取的氦气纯度高的利用LNG厂尾气进行氦气提取的工艺系统。