一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN112174102A(43)申请公布日2021.01.05(21)申请号202011015228.X(22)申请日2020.09.24(71)申请人四川省达科特能源科技股份有限公司地址610041四川省成都市高新区紫荆北街8号1幢3楼4号(72)发明人朱代希郑勇景建龙高德辉陈理王乐(74)专利代理机构成都中亚专利代理有限公司51126代理人赵婷何渊(51)Int.Cl.C01B23/00(2006.01)权利要求书1页说明书6页附图1页(54)发明名称一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法(57)摘要本发明属于氦气提纯技术领域，公开了一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法，该装置包括第一压缩机、第一催化氧化脱氢装置、膜分离单元、第二压缩机、第一变压吸附单元、第二催化氧化脱氢装置、第二变压吸附单元和氦气精制单元，经过此装置完成从BOG气体中提取氦气，本发明通过合理的装置及工艺布局设计，使得整个提取高纯氦气的工艺主要在常温下运行，工艺流程简单，运行能耗低，保证氦气收率高（≥95%），提取的氦气纯度≥99.999vol%。CN112174102ACN112174102A权利要求书1/1页1.一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的方法，其特征在于，该方法包含以下步骤：将BOG气体与工艺返回气在原料缓冲单元混合后通过第一压缩机增压；将增压后的BOG气体与氧气混合，并通过第一催化氧化脱氢装置脱除99.5%以上的氢气；将脱除了99.5%以上氢气的BOG气体通过膜分离单元分离出包含N2、CH4的非渗透气，并通过第一排气口排出，余下包含He、H2的渗透气；将包含He、H2的渗透气通过第二压缩机增压；在第一变压吸附单元内，吸附增加后的渗透气，所述第一变压吸附单元由多个装填有吸附剂的吸附塔组成，以吸附脱除增压后的渗透气中的N2、CH4、H2O并作为解吸气通过第二排气口排出，产生的顺放气返回原料缓冲单元，余下包含He、H2的产品气；通过第二催化氧化脱氢装置将包含He、H2的产品气中的H2脱至0.5ppmv以下；以及在第二变压吸附单元内，吸附经过脱除H2后的产品气，所述第二变压吸附单元由多个装填有吸附剂的吸附塔组成，以吸附脱除经过脱除H2后的产品气中的N2、CH4、O2、H2O并作为解吸气返回原料缓冲单元，产生包含He和微量其它组分的产品气。2.如权利要求1的方法，其特征在于，所述第一催化氧化脱氢装置和第二催化氧化脱氢-1装置中使用的催化剂为钯催化剂，运行时的脱氢温度为50~200℃、体积空速为300~5000h。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述BOG气体中的氦气含量≥0.5vol%；且当BOG气体中的氦气含量≤3.0vol%时，所述第一催化氧化脱氢装置为固定床式反应器；当BOG气体中氢气含量＞3.0vol%时，所述第一催化氧化脱氢装置为等温列管式反应器。4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述膜分离单元包含第一级膜和第二级膜，其中所述第一级膜的非渗透气进入第二级膜，第一级膜的渗透气进入第二压缩机，第二级膜的渗透气返回原料缓冲单元，第二级膜的非渗透气排出。5.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述第一变压吸附单元使用的吸附剂为活性氧化铝、活性炭和离子交换改性分子筛；所述第二变压吸附单元使用的吸附剂为活性氧化铝和离子交换改性分子筛。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述离子交换改性分子筛为Li、Ca、Zn、Sr、La、Ce中的一种或多种离子交换改性分子筛。7.如权利要求1或5所述的方法，其特征在于，所述第一变压吸附单元和第二变压吸附单元由4-12个装填有吸附剂的吸附塔组成。8.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述第二变压吸附单元吸附脱除后还包含以下步骤：将包含He和微量其它组分的产品气通过氦气精制单元产生的再生气返回原料缓冲单元。9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述氦气精制单元使用的吸附剂为活性炭或分子筛，吸附温度为-100~-196℃，再生温度为20~150℃。10.一种实现如权利要求1-9任一所述方法的BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置。2CN112174102A说明书1/6页一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法技术领域[0001]本发明涉及氦气提纯技术领域，具体涉及一种BOG气体多级分离提取高纯氦气的装置及方法。背景技术[0002]作为一种不可再生的战略性稀有资源，氦气广泛应用于国防军事工业、航空航天、医疗、光纤、半导体、低温超导、科学研究、气体检漏等领域，具有无可替代的功能性需求。氦气主要存在于天然气中，是商业化氦气产品的唯一来源，而与美国、俄罗斯、中东国家等的天然气相比，我国天然气中氦气含量很低，提取