[实用新型]一种从天然气中浓缩氦气的系统

说明书

本实用新型公开了一种从天然气中浓缩氦气的系统，该系统包括：空气膨胀机、冷却器、冷箱、主换热器、空气再沸器、LNG再沸器、精馏塔、过冷器、冷凝蒸发器等。主要针对含有氦气的原料气中又富含氢气的特点，使用空气膨胀工艺，提供一种低温精馏环境下同时浓缩氦气与氢气的方法。本实用新型提供的从天然气中浓缩氦气的系统，流程设计合理，操作简单，氦气的提取率高，解决了含氢气原料的浓缩问题。

技术领域

本实用新型涉及氦气浓缩技术领域，尤其涉及一种从天然气中浓缩氦气的系统。

背景技术

氦气是一种战略性物质，在航天、国防、医疗和检漏等领域具有非常重要的作用。氦气是惰性气体，其在空气中的含量仅为5.24×10^-6。氦气在空分设备精馏塔内为不凝气，而以气态聚集在主冷凝器顶部和氮回流液中。不易被分离。氦气主要存在于天然气中，从天然气中提取氦气，是氦气生产的主要来源。但中国天然气中的氦含量极少，而液化天然气的闪蒸气(BOG)或其它以天然气为原料的化工尾气中富含氦，从中提取的经济价值更高。但部分BOG气体中会含有少量氢气，使用深冷法分离氦气与氢气的能耗较高，会使氦气的经济价值下降。

现有技术中，专利号CN207456020U《一种LNG闪蒸气的提氦、脱氮和再液化装置》中，流程组织中不涉及氢气，对于有氢气的原料气体，此装置不具备浓缩条件。以及现有技术中，专利号CN208042611U《从天然气中提氦并液化的装置》，使用双塔，操作复杂，并且也无法分离氦气中的氢气。因此，本领域的技术人员致力于开发一种可以浓缩原料中含有微量氢气的方法。

实用新型内容

本实用新型的目的是针对含有氦气的原料气中又富含氢气的特点，使用空气膨胀工艺，提供一种低温精馏环境下从天然气中浓缩氦气的系统。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

本实用新型提供一种从天然气中浓缩氦气的系统，包括空气膨胀机、主换热器、空气再沸器、LNG再沸器、精馏塔、过冷器和冷凝蒸发器，其中：

所述空气膨胀机通过管道经所述主换热器连接所述空气再沸器，所述LNG 再沸器设置于所述精馏塔的塔底，所述精馏塔的塔底通过管道连通所述空气再沸器的中上部，所述空气再沸器的顶部通过管道连通所述精馏塔的中下部；天然气原料通过管道经所述主换热器降温至部分带液后送入所述精馏塔塔底，被所述 LNG再沸器内的LNG液体进一步降温后通过管道经调压后送入所述精馏塔中部参与精馏；以及

所述精馏塔的顶部通过管道经所述冷凝蒸发器连接所述主换热器，用于将精馏后的轻组分送入所述冷凝蒸发器进行液化，含氦气的不凝气从所述冷凝蒸发器顶部依次通过管道经所述过冷器和所述主换热器复热后排出。

进一步地，所述的从天然气中浓缩氦气的系统，还包括：

冷箱，所述主换热器、空气再沸器、LNG再沸器、精馏塔、过冷器和冷凝蒸发器均设置于所述冷箱内。

进一步地，所述的从天然气中浓缩氦气的系统，还包括：

设置于所述空气膨胀机与所述主换热器之间管道上的冷却器，用于对所述空气膨胀机压缩后的空气进行预降温处理。

进一步地，所述的从天然气中浓缩氦气的系统，还包括：

设置于所述LNG再沸器与所述精馏塔中部之间管道上的LNG节流阀；和

设置于所述过冷器与所述冷凝蒸发器之间管道上的液空节流阀。

进一步地，所述精馏塔底部通过管道连接所述主换热器，用于将精馏后的重组分经所述主换热器复热后排出。

本实用新型采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：