[发明专利]天然气中氦气的回收系统及方法

说明书

本申请涉及氦气提取技术领域，尤其涉及一种天然气中氦气的回收系统及方法。可以有效避免甲烷和过量的氧气发生反应，避免产生二氧化碳造成后续冷凝冻堵，以及造成天然气热值浪费。一种天然气中氦气的回收系统，包括：脱氢反应器、除杂单元、氦气提取单元、稀释气输送装置、温度传感器和控制装置；脱氢反应器包括反应通道，反应通道的入口用于通入原料气和氧气，反应通道中填充有催化剂，催化剂用于催化所述原料气中的氢气和氧气发生反应；控制装置在温度传感器发送的温度高于第一预设阈值时，控制稀释气输送装置向反应通道的入口输送稀释气，在温度传感器发送的温度低于第一预设阈值时，控制稀释气输送装置停止向反应通道的入口输送稀释气。

技术领域

本申请涉及氦气提取技术领域，尤其涉及一种天然气中氦气的回收系统及方法。

背景技术

氦气是一种无色、无味的稀有气体，具有化学性质稳定，沸点极低，扩散性强，溶解度低等特性，因此被广泛应用科研、航天工业、核工业、石化、制冷、医疗、检漏、低温、半导体、超导、光纤、金属制造、深海潜水、高精度焊接、电子产品等领域，具有非常重要且不可替代的用途，关系国家安全和高新技术产业发展的重要战略性资源。

我国氦气资源严重匮乏，仅占全世界探明总量的2％左右，长期以来，我国的工业生产和科学试验用氦气(含液氦)基本依靠国外进口，且价格高、供货周期长。目前我国95％左右的氦气依赖于进口，一旦在非常时期发生氦气禁运，我国将会出现缺氦的情况，从而影响我国国防、科研、医疗等方方面面。

发明内容

本发明的主要目的在于，提供一种天然气中氦气的回收系统及方法。可以保持脱氢反应器中的环境处于较低的温度，从而可以有效避免甲烷和过量的氧气发生反应，避免产生二氧化碳造成后续冷凝冻堵，以及造成天然气热值浪费。

为了实现上述目的，本申请提供了一种天然气中氦气的回收系统，包括：依次连通的脱氢反应器、除杂单元和氦气提取单元；所述脱氢反应器包括反应通道，所述反应通道的入口用于通入原料气和氧气，所述反应通道中填充有催化剂，所述催化剂用于催化所述原料气中的氢气和氧气发生反应；所述除杂单元包括脱水单元，脱水单元被配置为对脱氢后的天然气进行脱水；所述氦气分离装置被配置为对脱水后的天然气中的氦气进行提取；所述系统还包括：稀释气输送装置、温度传感器和控制装置，所述温度传感器设置于所述反应通道的出口处，所述控制装置与所述稀释气输送装置和所述温度传感器电连接，所述温度传感器被配置为对所述反应通道的出口处的温度进行检测，并将所检测到的温度发送给所述控制装置，所述控制装置被配置为在所述温度传感器发送的温度高于第一预设阈值时，控制所述稀释气输送装置向所述反应通道的入口输送稀释气，在所述温度传感器发送的温度低于第一预设阈值时，控制所述稀释气输送装置停止向所述反应通道的入口输送稀释气；所述稀释气用于对进入所述反应通道内的所述原料气中的氢气进行稀释，降低通入反应通道内的原料气中氢气的浓度。

在一些实施例中，所述稀释气输送装置包括气体循环管线，以及设置于所述气体循环管线上的循环风机或第一阀门，所述气体循环管线的一端与所述氦气回收系统中任意一个气体出口连通，另一端与所述反应通道的入口连通；所述控制装置与所述循环风机或所述第一阀门电连接。

在一些实施例中，在所述稀释气输送装置包括循环风机的情况下，所述循环风机为变频风机，所述控制装置还被配置为对所述循环风机的功率进行调节，以对所述稀释气的输送流量进行调节；在所述稀释气输送装置包括第一阀门的情况下，所述第一阀门为流量调节阀，所述控制装置还被配置为对所述第一阀门的开度进行调节，以对所述稀释气的输送流量进行调节。

在一些实施例中，所述气体循环管线上还设置有冷却装置。

在一些实施例中，所述除杂单元还包括：脱碳装置，所述脱碳装置连接在所述脱氢反应器和所述脱水单元之间，或者，所述脱碳装置连接在所述脱水单元和所述氦气提取单元之间。