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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。