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CN106000107B - 一种真空膜渗透法水溶氦提取系统 - Google Patents

一种真空膜渗透法水溶氦提取系统 Download PDF

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徐徜徉
周奕亮
康元熙
林立
罗宗敏
单世东
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Abstract

本发明提供了一种真空膜渗透法水溶氦提取系统，经济、高效的对含氦水溶气中的氦气进行提取、富集。压缩机出口连接分液罐，分液罐气相出口连接冷干机；冷干机连接一级氦气膜分离器A，其渗透气出口连接一级膜真空泵A；一级膜真空泵A连接缓冲罐，其出口连接二级压缩机；二级压缩机连接二级氦气膜分离器；二级氦气膜分离器渗透气连接二级膜真空泵；一级氦气膜分离器A尾气连接一级氦气膜分离器B；一级氦气膜分离器B渗透气出口连接一级膜真空泵B；一级膜真空泵B连接一级压缩机；二级氦气膜分离器尾气出口连接冷干机；分液罐液相出口设有自动排液阀；一级氦气膜分离器B尾气出口送出界外。

Description

一种真空膜渗透法水溶氦提取系统
技术领域
本发明涉及含氦水溶气评价领域，具体为一种真空膜渗透法水溶氦提取系统。
背景技术
随着现代科技的飞速发展，氦气应用领域愈加广阔，含氦水溶气的发现为我国氦气资源开发指出了一个新的方向，我国乃至全世界水溶氦气提取技术尚无先例。含氦水溶气含水量较高，但氦气浓度偏低（较天然气中氦气含量高），产品氦气的浓度越高则存储成本越低，需要有经济、高效的方法对含氦水溶气中的氦气进行提取、富集。
发明内容
本发明所解决的技术问题在于提供一种真空膜渗透法水溶氦提取系统，从而解决上述背景技术中的问题。
本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：压缩机（1）出口连接分液罐（2）；分液罐（2）气相出口连接冷干机（3）入口；冷干机（3）出口连接一级氦气膜分离器A（4）入口；一级氦气膜分离器A（4）渗透气出口连接一级膜真空泵A（5）入口；一级膜真空泵A（5）出口连接缓冲罐（6）入口；缓冲罐（6）出口连接二级压缩机（7）入口；二级压缩机（7）出口连接二级氦气膜分离器（8）入口；二级氦气膜分离器（8）渗透气出口连接二级膜真空泵（9）；一级氦气膜分离器A（4）尾气连接一级氦气膜分离器B（10）入口；一级氦气膜分离器B（10）渗透气出口连接一级膜真空泵B（11）入口；一级膜真空泵B（11）出口连接一级压缩机（1）入口；二级氦气膜分离器（8）尾气出口连接冷干机（3）出口；分液罐（2）液相出口设有自动排液阀（12）；一级氦气膜分离器B（10）尾气出口送出界外。
一级氦气膜分离器A（4）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
一级氦气膜分离器B（10）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
二级氦气膜分离器（8）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
二级氦气膜分离器（8）尾气出口连接冷干机（3）出口，二级氦气膜分离器尾气循环分离。
二级氦气膜分离器（10）渗透气出口连接一级膜真空泵B（11）入口，最终送入一级压缩机（1）入口参与循环分离。
本发明的技术效果：含氦水溶气（含氦一般为2%～3%）送入一级压缩机压缩至约0.2～1.0MPa，进入分液罐分液，水及其他易溶解在水中组分通过自动排液阀排出，气相从分液罐顶部送往冷干机；冷干机将压缩后的气体冷却至0℃左右，含水量降至1000ppm以下；干燥后的气体进入一级氦气膜分离器A，一级氦气膜分离器A渗透气侧用一级膜真空泵A抽真空，渗透气氦气浓度提浓至约20～60%；一级氦气膜分离器A尾气氦气浓度降至0.01～0.05%，送往一级氦气膜分离器B继续回收其中的氦气；一级氦气膜分离器B的渗透气氦气浓度可达5%～20%左右经过一级膜真空泵B送回一级压缩机入口；一级膜真空泵出口富氦气（约20～60%浓度）经过缓冲罐送往二级压缩机压缩至0.2～1.0MPa左右（略高于一级压缩机出口压力），经过二级压缩机的富氦气送入二级氦气膜分离器进一步提浓；在二级氦气膜分离器渗透测可得到80%以上浓度的氦气，送往界外压入钢瓶储存；二级膜分离器尾气侧的气体中含有5～15%左右的氦气，此部分气体送回一级氦气膜分离器A入口循环提取。
附图说明
图1为本发明的流程示意图。
图中1、一级压缩机；2、分液罐；3、冷干机；4、一级氦气膜分离器A；5、一级膜真空泵A；6、缓冲罐；7、二级压缩机；8、二级氦气膜分离器；9、二级膜真空泵；10、一级氦气膜分离器B；11、一级膜真空泵B；12、自动排液阀。
具体实施方式
如图1所示，压缩机1出口连接分液罐2；分液罐2气相出口连接冷干机3入口；冷干机3出口连接一级氦气膜分离器A 4入口；一级氦气膜分离器A 4渗透气出口连接一级膜真空泵A 5 入口；一级膜真空泵A 5出口连接缓冲罐 6入口；缓冲罐6出口连接二级压缩机7入口；二级压缩机7出口连接二级氦气膜分离器8入口；二级氦气膜分离器8渗透气出口连接二级膜真空泵9；一级氦气膜分离器A 4尾气连接一级氦气膜分离器B 10入口；一级氦气膜分离器B 10渗透气出口连接一级膜真空泵B 11入口；一级膜真空泵B 11出口连接一级压缩机1入口；二级氦气膜分离器8尾气出口连接冷干机3出口；分液罐2液相出口设有自动排液阀12；一级氦气膜分离器B 10尾气出口送出界外。
一级氦气膜分离器A 4 为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
一级氦气膜分离器B 10为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
二级氦气膜分离器 8 为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
二级氦气膜分离器8尾气出口连接冷干机3出口，二级氦气膜分离器尾气循环分离。
二级氦气膜分离器10渗透气出口连接一级膜真空泵B 11 入口，最终送入一级压缩机 1 入口参与循环分离。
其工作过程为：含氦水溶气（含氦一般为2%～3%）送入一级压缩机压缩至约0.2～1.0MPa，进入分液罐分液，水及其他易溶解在水中组分通过自动排液阀排出，气相从分液罐顶部送往冷干机；冷干机将压缩后的气体冷却至0℃左右，含水量降至1000ppm以下；干燥后的气体进入一级氦气膜分离器A，一级氦气膜分离器A渗透气侧用一级膜真空泵A抽真空，渗透气氦气浓度提浓至约20～60%；一级氦气膜分离器A尾气氦气浓度降至0.01～0.05%，送往一级氦气膜分离器B继续回收其中的氦气；一级氦气膜分离器B的渗透气氦气浓度可达5%～20%左右经过一级膜真空泵B送回一级压缩机入口；一级膜真空泵出口富氦气（约20～60%浓度）经过缓冲罐送往二级压缩机压缩至0.2～1.0MPa左右（略高于一级压缩机出口压力），经过二级压缩机的富氦气送入二级氦气膜分离器进一步提浓；在二级氦气膜分离器渗透测可得到80%以上浓度的氦气，送往界外压入钢瓶储存；二级膜分离器尾气侧的气体中含有5～15%左右的氦气，此部分气体送回一级氦气膜分离器A入口循环提取。

Claims (5)

1.一种真空膜渗透法水溶氦提取系统，其特征在于：包括一级压缩机（1）；一级压缩机（1）出口连接分液罐（2）；分液罐（2）气相出口连接冷干机（3）入口；冷干机（3）出口连接一级氦气膜分离器A（4）入口；一级氦气膜分离器A（4）渗透气出口连接一级膜真空泵A（5）入口；一级膜真空泵A（5）出口连接缓冲罐（6）入口；缓冲罐（6）出口连接二级压缩机（7）入口；二级压缩机（7）出口连接二级氦气膜分离器（8）入口；二级氦气膜分离器（8）渗透气出口连接二级膜真空泵（9）；一级氦气膜分离器A（4）尾气连接一级氦气膜分离器B（10）入口；一级氦气膜分离器B（10）渗透气出口连接一级膜真空泵B（11）入口；一级膜真空泵B（11）出口连接一级压缩机（1）入口；二级氦气膜分离器（8）尾气出口连接冷干机（3）出口；分液罐（2）液相出口设有自动排液阀（12）；一级氦气膜分离器B（10）尾气出口送出界外。
2.如权利要求1 所述的真空膜渗透法水溶氦提取系统，其特征在于：一级氦气膜分离器A（4）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
3.如权利要求1 所述的真空膜渗透法水溶氦提取系统，其特征在于：一级氦气膜分离器B（10）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
4.如权利要求1 所述的真空膜渗透法水溶氦提取系统，其特征在于：二级氦气膜分离器（8）为氦气分离膜，具有三个接口，分别为：入口、渗透气出口、尾气出口。
5.如权利要求1 所述的真空膜渗透法水溶氦提取系统，其特征在于：二级氦气膜分离器（8）尾气出口连接冷干机（3）出口，二级氦气膜分离器尾气循环分离。
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