一种从天然气中提取氦气的系统及其方法.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CN111854324A(43)申请公布日2020.10.30(21)申请号202010819902.3(22)申请日2020.08.14(71)申请人上海迎飞能源科技有限公司地址201702上海市青浦区双联路158号1幢11层C区1129室(72)发明人张正雄郝文炳(74)专利代理机构上海申新律师事务所31272代理人郎祺(51)Int.Cl.F25J3/02(2006.01)权利要求书2页说明书5页附图1页(54)发明名称一种从天然气中提取氦气的系统及其方法(57)摘要本发明公开了一种从天然气中提取氦气的系统，包括空气膨胀机、冷却器、冷箱、氦气纯化系统；所述冷箱包括E1主换热器、C1精馏塔、设置于所述C1精馏塔底部的K1空气再沸器和K2LNG再沸器、E2过冷器、K3冷凝蒸发器；所述氦气纯化系统包括加氧除氢反应炉、冷却器、氦气纯化器、压缩机和杜瓦瓶，所述杜瓦瓶内设置有换热器、气液分离器和吸附器。本发明还公开了采用本发明的系统从天然气中提取氦气的方法，其流程设计合理，操作简单，氦气的提取率高，解决了含氢气原料的浓缩问题，使用低温吸附制取纯氦气，提高了产品的经济价值。CN111854324ACN111854324A权利要求书1/2页1.一种从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，包括空气膨胀机、冷却器、冷箱、氦气纯化系统；所述冷箱包括E1主换热器、C1精馏塔、设置于所述C1精馏塔底部的K1空气再沸器和K2LNG再沸器、E2过冷器、K3冷凝蒸发器；所述氦气纯化系统包括加氧除氢反应炉、冷却器、氦气纯化器、压缩机和杜瓦瓶，所述杜瓦瓶内设置有换热器、气液分离器和吸附器。管路连接顺序为：所述空气膨胀机增压端、冷却器、E1主换热器顶部的空气进口端依次连接，所述E1主换热器中部的空气出口端通过所述K1空气再沸器后与E1主换热器中部的空气进口端连接，所述E1主换热器的中下部一路通过所述空气膨胀机膨胀端后与所述E1主换热器的冷端连接，另一路通过所述E1主换热器的冷端后与所述E2过冷器连接，所述E2过冷器的液空出口端分别连接所述K3冷凝蒸发器和杜瓦瓶；液化天然气BOG管线通过所述E1主换热器后与所述K2LNG再沸器连接，所述K2LNG再沸器的LNG液体出口通过节流阀V2与所述C1精馏塔中部连接，所述C1精馏塔的塔顶与所述K3冷凝蒸发器连接，所述K3冷凝蒸发器顶部的不凝气出口端通过所述E1主换热器出冷箱后与所述加氧除氢反应炉连接；所述加氧除氢反应炉依次连接所述冷却器、氦气纯化器、压缩机、所述杜瓦瓶内的换热器粗氦气进口和气液分离器，所述气液分离器的底部设有液体排出口，所述气液分离器上部的氦气出口依次连接所述吸附器、所述换热器后出所述杜瓦瓶与纯氦气管线连接。2.根据权利要求1所述的从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，所述K3冷凝蒸发器的蒸发侧通过所述E1主换热器后与冷箱外部连通，放空或循环。3.根据权利要求1所述的从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，所述C1精馏塔塔底部的重组分气体出口通过所述E1主换热器与所述冷箱外部的天然气用户管线连接。4.根据权利要求1所述的从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，所述杜瓦瓶还连通有液体排出管线，所述液体排出管线上设有真空泵。5.根据权利要求1所述的从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，所述纯氦气管线连接用户或充瓶压缩机。6.根据权利要求1所述的从天然气中提取氦气的系统，其特征在于，所述气液分离器、吸附器、所述换热器与气液分离器之间连接的管线、所述换热器与吸附器之间连接的管线均浸泡在液态空气中。7.一种采用如权利要求1～6任一项所述系统的从天然气中提取氦气的方法，其特征在于，包括如下步骤：S1：将除水和二氧化碳后的干燥空气送入所述空气膨胀机增压端的进口，经增压、冷却后送入所述冷箱，所述干燥空气经过所述E1主换热器降温后，由所述E1主换热器中部抽出进入所述K1空气再沸器，对所述K1空气再沸器中的LNG液体加热，同时进一步降温的所述干燥空气被送回所述E1主换热器后分两流流出，一流从所述E1主换热器中下部抽出后进入所述空气膨胀机膨胀端增压后送回所述E1主换热器作为冷源，另一流被所述E1主换热器的冷端液化后送入所述E2过冷器；出所述冷器E2的液态空气分为两流，一流经过节流阀V1调节压力后送入所述K3冷凝蒸发器，另一流抽出冷箱作为冷源送入所述杜瓦瓶中；S2：带压力的液化天然气BOG原料由管线送入所述冷箱，由所述E1主换热器降温至部分带液状态后送入所述C1精馏塔底部的K2LNG再沸器，对所述K2LNG再沸器另一侧的LNG液2CN111854324A权利要求书2/2页体加热，其本身被进一步液化后抽出、经过所述节流阀V2调节压力至比所述C1精馏塔塔压略高后进入