CN119607813A - 一种常温天然气氦气提取提纯系统及其提纯方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种常温天然气氦气提取提纯系统及提纯方法，包括一级、二级和三级膜分离器和变压吸附单元等；天然气通过一级膜分离器将氦气初步提浓，脱除杂质后进入三级膜分离器进一步提浓，渗透气进入二级一段膜分离器提浓至较高浓度；非渗透气中氦气含量极低，返回管网；二级一段膜分离器渗透气进入精脱氢单元及变压吸附单元后产出高纯氦气；二级一段膜分离器非渗透气进入二级二段膜分离器后返回系统循环；二级二段膜分离器非渗透气返回三级膜分离器循环回收；变压吸附单元解吸气返回一级膜分离器出口循环。该系统采用很低的能耗将天然气中的氦气提纯，也可以对液化天然气过程中的闪蒸气（BOG）中的氦气进行提纯，有很好的应用效果。
Description
技术领域
本发明涉及气体分离领域，具体为一种常温天然气氦气提取提纯系统及其提纯方法。
背景技术
随着现代科技的飞速发展，氦气作为一种不可再生稀有气体，在医疗、电子、国防、军工等领域应用越来越广泛，天然气中氦气含量很低，常规低温提取工艺能耗巨大，部分杂质的脱除也难以控制。
发明内容
为了克服上述缺陷，提供了一种常温天然气氦气提取提纯系统，采用很低的能耗将天然气中的氦气提纯，也可以对液化天然气过程中的闪蒸气（BOG）中的氦气进行提纯，有很好的应用效果。
本发明为实现上述目的所采用的技术方案是：一种常温天然气氦气提取提纯系统，包括一级膜分离器（1），二级一段膜分离器（7），二级二段膜分离器（8），三级膜分离器（5）和变压吸附单元（11）；
所述一级膜分离器（1）渗透气出口连接压缩机（2）后先连接三级膜分离器（5）入口，所述一级膜分离器（1）非渗透气出口接入管网继续向外输送天然气；
所述三级膜分离器（5）渗透气出口连接压缩机（2）后连接二级一段膜分离器（7）入口；所述三级膜分离器（5）非渗透气出口连接压缩机（2）后接入管网继续向外输送天然气；
所述二级一段膜分离器（7）渗透气出口连接压缩机（2）后连接变压吸附单元（6）后获得高纯氦气；所述二级一段膜分离器（7）非渗透气出口连接二级二段膜分离器（8）入口；所述二级二段膜分离器（8）渗透气出口连接压缩机（2）后连接二级一段膜分离器（7）入口；所述二级二段膜分离器（8）非渗透气出口连接三级膜分离器（5）入口。
进一步地，所述一级膜分离器（1）渗透气出口连接压缩机（2）后连接脱氢单元（3）和脱碳单元（4）进行粗处理后连接三级膜分离器（5）入口。
进一步地，所述二级一段膜分离器（7）渗透气出口连接压缩机（2）后连接脱氢单元（3）进行精处理后连接变压吸附单元（6）。
进一步地，所述脱碳单元（4）的解吸气出口接入管网继续向外输送天然气。
进一步地，变压吸附单元（6）解吸气出口连接一级膜分离器（1）渗透气出口进行循环。
常温天然气氦气提取提纯系统的提纯方法，天然气中氦气含量很低，通过一级膜分离器（1）将氦气初步提浓后，进入催化脱氢单元（3）脱除其中的氢气，再进入脱碳单元（4）脱除其中的二氧化碳；脱碳单元（4）的尾气经过压缩机（2）加压后返回管网；脱除杂质的天然气进入三级膜分离器（5）进一步提浓后，进入压缩机加压再进入二级一段膜分离器（7）提浓至较高浓度；三级膜分离器（5）非渗透气中氦气含量极低，通过压缩机加压后，返回管网；二级一段膜分离器（7）渗透气出口氦气浓度较高，经过压缩机加压进入脱氢单元（3）及变压吸附单元（6）后产出纯氦气；二级一段膜分离器（7）非渗透气出口仍含有大量的氦气，进入二级二段膜分离器（8）将此部分氦气回收并返回系统循环；二级二段膜分离器非渗透出口中氦气含量仍远高于原始天然气，返回三级膜分离器循环回收；变压吸附单元（6）解吸气中的氦含量很高但压力较低，返回一级膜分离器（1）出口循环。
本发明的有益效果为：该系统解决了从天然气及天然气液化过程中闪蒸气（BOG）中提取并提浓氦气的高能耗问题，用常温的工艺路线将氦气纯。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是该系统实施例结构图。
图中：1、一级膜分离器；2、压缩机；3、脱氢单元；4、脱碳单元；5、三级膜分离器；6、变压吸附单元；7、二级一段膜分离器；8、二级二段膜分离器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，一种常温天然气氦气提取提纯系统，包括一级膜分离器1，二级一段膜分离器7，二级二段膜分离器8，三级膜分离器5和变压吸附单元11；
所述一级膜分离器1渗透气出口连接压缩机2后连接脱氢单元3和脱碳单元4进行粗处理后连接三级膜分离器5入口，所述一级膜分离器1非渗透气出口接入管网继续向外输送天然气；
所述三级膜分离器5渗透气出口连接压缩机2后连接二级一段膜分离器7入口；所述三级膜分离器5非渗透气出口连接压缩机2后接入管网继续向外输送天然气；
所述二级一段膜分离器7渗透气出口连接压缩机2后连接脱氢单元3进行精处理后连接变压吸附单元6后获得高纯氦气；所述二级一段膜分离器7非渗透气出口连接二级二段膜分离器8入口；所述二级二段膜分离器8渗透气出口连接压缩机2后连接二级一段膜分离器7入口；所述二级二段膜分离器8非渗透气出口连接三级膜分离器5入口。
所述脱碳单元4的解吸气出口接入管网继续向外输送天然气。
变压吸附单元6解吸气出口连接一级膜分离器1渗透气出口进行循环。
常温天然气氦气提取提纯系统的提纯方法，天然气中氦气含量很低，通过一级膜分离器1将氦气初步提浓后，进入催化脱氢单元3脱除其中的氢气，再进入脱碳单元4脱除其中的二氧化碳；脱碳单元4的尾气经过压缩机2加压后返回管网；脱除杂质的天然气进入三级膜分离器5进一步提浓后，进入压缩机加压再进入二级一段膜分离器7提浓至较高浓度；三级膜分离器5非渗透气中氦气含量极低，通过压缩机加压后，返回管网；二级一段膜分离器7渗透气出口氦气浓度较高，经过压缩机加压进入脱氢单元3及变压吸附单元6后产出纯氦气；二级一段膜分离器7非渗透气出口仍含有大量的氦气，进入二级二段膜分离器8将此部分氦气回收并返回系统循环；二级二段膜分离器非渗透出口中氦气含量仍远高于原始天然气，返回三级膜分离器循环回收；变压吸附单元6解吸气中的氦含量很高但压力较低，返回一级膜分离器1出口循环。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明披露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (6)
1.一种常温天然气氦气提取提纯系统，其特征在于，包括一级膜分离器（1），二级一段膜分离器（7），二级二段膜分离器（8），三级膜分离器（5）和变压吸附单元（11）；
所述一级膜分离器（1）渗透气出口连接压缩机（2）后先连接三级膜分离器（5）入口，所述一级膜分离器（1）非渗透气出口接入管网继续向外输送天然气；
所述三级膜分离器（5）渗透气出口连接压缩机（2）后连接二级一段膜分离器（7）入口；所述三级膜分离器（5）非渗透气出口连接压缩机（2）后接入管网继续向外输送天然气；
所述二级一段膜分离器（7）渗透气出口连接压缩机（2）后连接变压吸附单元（6）后获得高纯氦气；所述二级一段膜分离器（7）非渗透气出口连接二级二段膜分离器（8）入口；所述二级二段膜分离器（8）渗透气出口连接压缩机（2）后连接二级一段膜分离器（7）入口；所述二级二段膜分离器（8）非渗透气出口连接三级膜分离器（5）入口。
2.根据权利要求1所述的常温天然气氦气提取提纯系统，其特征在于，所述一级膜分离器（1）渗透气出口连接压缩机（2）后连接脱氢单元（3）和脱碳单元（4）进行粗处理后连接三级膜分离器（5）入口。
3.根据权利要求2所述的常温天然气氦气提取提纯系统，其特征在于，所述二级一段膜分离器（7）渗透气出口连接压缩机（2）后连接脱氢单元（3）进行精处理后连接变压吸附单元（6）。
4.根据权利要求3所述的常温天然气氦气提取提纯系统，其特征在于，所述脱碳单元（4）的解吸气出口接入管网继续向外输送天然气。
5.根据权利要求4所述的常温天然气氦气提取提纯系统，其特征在于，变压吸附单元（6）解吸气出口连接一级膜分离器（1）渗透气出口进行循环。
6.如权利要求5所述的常温天然气氦气提取提纯系统的提纯方法，其特征在于，天然气通过一级膜分离器（1）将氦气初步提浓后，进入催化脱氢单元（3）脱除其中的氢气，再进入脱碳单元（4）脱除其中的二氧化碳；脱碳单元（4）的尾气经过压缩机（2）加压后返回管网；脱除杂质的天然气进入三级膜分离器（5）进一步提浓后，进入压缩机加压再进入二级一段膜分离器（7）提浓至较高浓度；三级膜分离器（5）非渗透气中氦气含量极低，通过压缩机加压后，返回管网；二级一段膜分离器（7）渗透气出口氦气浓度较高，经过压缩机加压进入脱氢单元（3）及变压吸附单元（6）后产出纯氦气；二级一段膜分离器（7）非渗透气出口仍含有大量的氦气，进入二级二段膜分离器（8）将此部分氦气回收并返回系统循环；二级二段膜分离器非渗透出口中氦气含量仍远高于原始天然气，返回三级膜分离器循环回收；变压吸附单元（6）解吸气中的氦含量很高但压力较低，返回一级膜分离器（1）出口循环。
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