[发明专利]一种氦气回收系统及方法

说明书

本发明提供一种氦气回收系统及方法，包括主换热器以及与所述主换热器内部流道连通的制冷循环机构、精馏塔、气液分离装置，所述主换热器内设置有天然气第一冷却流道、天然气第二冷却流道、天然气第三冷却流道、天然气第四冷却流道以及氦气复热流道；所述精馏塔的顶部和底部均设置有出口，底部出口端与所述天然气第三冷却流道的进口端连通，顶部出气口与所述天然气第四冷却流道的进口端连通；所述气液分离装置的顶部和底部均设置有出口，顶部出气口与所述氦气复热流道的进口端连通。本发明氦气回收系统及方法，能够安全高效的从含氦的天然气中回收提取氦气，降低成本、节约能耗的同时，简化了氦气回收提取的工艺流程，提高了氦气回收的经济价值。

技术领域

本发明涉及气体分离技术领域，具体涉及一种氦气回收系统及方法。

背景技术

氦气是不可再生的资源，在自然界中的含量极少，由于其独特的物理性质，在半导体生产、航空航天、光电子等行业有着广泛的应用。但是空气中氦气含量极少，无提氦价值，氦气主要存在于天然气中，有的地方天然气中氦气的含量高达8％，因此从天然气中提取氦是主要的工业来源。

目前，从含氦的天然气中提取氦气主要有四种方法，分别是深冷分离、膜分离、变压吸附以及水合物法，但是现有提取氦气的工艺方法流程复杂，能耗高，经济性低以及原料气利用率较低等问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种稳定性好、适用性强的氦气回收设备，简化氦气回收的工艺流程，提高氦气回收的经济价值。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氦气回收系统，包括：

主换热器，所述主换热器内设置有天然气第一冷却流道、天然气第二冷却流道、天然气第三冷却流道、天然气第四冷却流道以及氦气复热流道，所述主换热器连接有制冷循环机构；

与所述天然气第一冷却流道连通的精馏塔，所述精馏塔的顶部和底部均设置有出口，底部出口与所述天然气第三冷却流道的进口端连通，顶部出气口与所述天然气第四冷却流道的进口端连通；以及

与所述天然气第四冷却流道的出口连通的气液分离装置，所述气液分离装置的顶部和底部均设置有出口，顶部出气口与所述氦气复热流道的进口端连通。

进一步地，所述制冷循环机构包括：

设置在所述主换热器内的制冷剂第一冷却流道、制冷剂第二冷却流道、制冷剂第一复热流道、制冷剂第二复热流道以及制冷剂第三复热流道；

与所述制冷剂第一冷却流道进口端以及制冷剂第三复热流道出口端连通的氮气压缩装置；

与所述制冷剂第一冷却流道的出口端以及制冷剂第三复热流道的进口端连通的一级膨胀装置；以及

与所述制冷剂第二冷却流道出口端以及制冷剂第三复热流道进口端连通的二级膨胀装置。

进一步地，所述天然气第一冷却流道与天然气第二冷却流道之间设置有冷却装置。

进一步地，所述制冷剂第一复热流道与制冷剂第二复热流道之间设置有复热装置。

优选地，所述天然气第二冷却流道出口端与所述精馏塔的连接管路上设置有节流阀一，所述精馏塔的底部出口与所述天然气第三冷却流道的进口的连接管路上设置有节流阀二。

一种氦气回收方法，包括以下步骤：

天然气原料气通过压缩机增压后进入主换热器中，依次在天然气第一冷却流道、冷却装置以及天然气第二冷却流道中进行冷却；

经过冷却后的原料气通过节流阀一减压后进入精馏塔中，在塔顶冷凝器中进一步冷却，分离出不凝性气体；