[发明专利]一种天然气中提取氦气的装置及工艺

说明书

一种天然气中提取氦气的装置，包括机架、燃烧模块、碱液喷淋模块、分子筛干燥模块、过滤模块、换热模块、制冷分离模块和磁悬浮高速离心分离模块，燃烧模块、碱液喷淋模块、分子筛干燥模块和过滤模块由下至上依次设置，燃烧模块与碱液喷淋模块连接，碱液喷淋模块与分子筛干燥模块连接，分子筛干燥模块与过滤模块连接，过滤模块与换热模块连接，换热模块与制冷分离模块连接，制冷分离模块与磁悬浮高速离心分离模块连接。本发明先通过燃烧、喷淋、干燥、过滤、预冷及冷凝分离步骤使含氦天然气尾气中只剩氦气和少量氢气，再将氦气和少量氢气通入磁悬浮高速离心分离装置中有效分离，避免传统深冷法的高耗能，氦提取成本大大降低。

技术领域

本发明涉及氦气提取技术领域，具体的说，涉及一种天然气中提取氦气的装置及工艺。

背景技术

氦气是重要的稀有战略资源，也是不可再生资源。核磁共振成像、中子加速器、导弹卫星、低温超导研究、气体检测检漏、氦气飞行器、光纤制造、医疗以及半导体制作等都离不开氦气。

含氦天然气迄今仍是工业化生产氦气的重要来源。我国氦气资源不仅数量贫乏，而且含量低，单纯采用深冷法开采氦气的成本较高。

常规手法分离后剩余的氢气和氮气最难分离，因氢气和氮气的沸点均极低且接近，若采用深冷法分离，耗能较大，不符合节能减排的目标。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种天然气中提取氦气的装置及工艺，本发明先通过燃烧、喷淋、干燥、过滤、预冷及冷凝分离步骤使含氦天然气尾气中只剩氦气和少量氢气，再将氦气和少量氢气通入磁悬浮高速离心分离装置中有效分离，避免传统深冷法的高耗能，氦提取成本大大降低。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种天然气中提取氦气的装置，包括机架、燃烧模块、碱液喷淋模块、分子筛干燥模块、过滤模块、换热模块、制冷分离模块和磁悬浮高速离心分离模块，燃烧模块、碱液喷淋模块、分子筛干燥模块和过滤模块由下至上依次设置机架的左侧，换热模块和制冷分离模块设置在机架的中部，磁悬浮高速离心分离模块设置在机架的右侧，燃烧模块与碱液喷淋模块连接，碱液喷淋模块与分子筛干燥模块连接，分子筛干燥模块与过滤模块连接，过滤模块与换热模块连接，换热模块与制冷分离模块连接，制冷分离模块与磁悬浮高速离心分离模块连接。

燃烧模块包括燃烧舱、第一控制器、电子点火器、点火针和燃烧分布板，燃烧舱的侧壁设有氧气管和进气管，位于燃烧舱外部的氧气管上设有氧气阀，位于燃烧舱外部的进气管上设有进气阀，第一控制器和电子点火器均固定设置在燃烧舱内底部，第一控制器与电子点火器信号连接，燃烧舱内底部中心固定设置有一根中空支柱，点火针和中空支柱均竖向设置，点火针的下端固定安装在中空支柱的顶部，电子点火器和点火针通过一根穿过中空支柱内部中心的导线连接，燃烧分布板为顶部敞口的伞形结构，燃烧分布板上均匀开设有若干个上下通透的燃烧孔，燃烧分布板的中心固定套装在中空支柱上，点火针位于燃烧分布板的中心上方，燃烧分布板的外圆边沿与燃烧舱的内壁接触，氧气管和进气管的内端伸入到燃烧舱内部且位于燃烧分布板的下方，氧气管的外端连接有提供氧气的氧气瓶，进气管的外端连接有提供含氦天然气尾气的尾气管，燃烧舱的顶部中心设有第一排气管，第一排气管的上侧部外圆周均匀开设有若干个出气孔，第一排气管的上侧部外圆周上对应每个出气孔的外侧均设有一个挡板，挡板内高外底倾斜设置。