[發明專利]一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收裝置及方法

有效

• 申請號: 201710144432.3
• 申請日: 2017-03-13
• 公開（公告）號: CN106642990B
• 公開（公告）日: 2023-03-28
• 發明（設計）人: 蒲黎明;周璇;李龍;李瑩珂;王長鋒;王科;龍海洋;陳運強;王毅;田靜;陸永康;謝頂杉;張雷果;尹奎
• 申請（專利權）人: 中國石油天然氣集團有限公司;中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 劉凱

本發明公開了一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收裝置及方法，回收裝置包括主換熱器、氦氣提濃塔和冷媒注入設施，所述主換熱器的含氦天然氣出口與氦氣提濃塔的中部進口連接；氦氣提濃塔的頂部氦氣產品出口與主換熱器的上部氦氣產品進口連接；氦氣提濃塔的底部甲烷氣出口與主換熱器的中部甲烷氣進口連接；冷媒注入設施與氦氣提濃塔塔頂的烴類洗滌液入口連接。本發明針對含氦天然氣中烴類和氮氣含量小于20mol％的氣質條件，本發明可直接利用新注入冷媒的冷量回收氦氣，而不需要額外的外部制冷設施，具有投資低和能耗低等優點，使裝置具有很高的氦氣回收率(天然氣中的氦氣收率高達99.9％，烴類的脫除率高達99.9％)。

技術領域

本發明涉及在天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收工藝裝置及方法，特別適用含氦天然氣中烴類和氮氣含量小于20mol％的氣質條件，達到氦氣分離和提純的目的。

背景技術

作為所有元素中最不活潑的元素——氦，是一種稀有氣體，通常情況下為無色、無味的氣體，是唯一不能在標準大氣壓下固化的物質。氦氣的穩定性決定了它的重要用途，氦的應用主要是衛星飛船發射、導彈武器工業、低溫超導研究等。

在地球的大氣層中，氦的濃度十分低。氦氣的制備主要是天然氣提取，氦工業主要集中在美國、俄羅斯等氦氣資源豐富、氦含量高的極少數國家。中國氦氣資源匱乏，開發成本高。市場上氦氣供應主要來源于進口，且價格昂貴。

現有的低溫提氦方法需要外部制冷循環，且不能適應原料氣中氫氣含量較大范圍內波動。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收裝置及方法，具有原料氣適應范圍廣、氦氣回收率高、能耗低和投資省的優點。

本發明所采用的技術方案是：一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收裝置，包括主換熱器、氦氣提濃塔和冷媒注入設施，所述主換熱器的含氦天然氣出口與氦氣提濃塔的中部進口連接；氦氣提濃塔的頂部氦氣產品出口與主換熱器的氦氣產品進口連接；氦氣提濃塔的底部甲烷氣出口與主換熱器的甲烷氣進口連接；冷媒注入設施與氦氣提濃塔塔頂的烴類洗滌液入口連接。

本發明還提供了一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收方法，將含氦天然氣分成兩股，一股進入主換熱器被冷凝，另一股進入氦氣提濃塔底蒸發器換熱，為氦氣提濃塔提供熱量后被冷凝，然后兩股匯合后直接進入氦氣提濃塔進行氦氣天然氣精餾分離，分離后的氦氣從提濃塔頂部返輸至主換熱器中回收冷量后，輸送至下一級處理工序；從提濃塔底部出來的天然氣經節流后返輸至主換熱器中回收冷量后，作為燃料氣外輸。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：針對含氦天然氣中烴類和氮氣含量小于20mol％的氣質條件，本發明可直接利用新注入冷媒的冷量回收氦氣，而不需要額外的外部制冷設施，具有投資低和能耗低等優點，使裝置具有很高的氦氣回收率(天然氣中的氦氣收率高達99.9％，烴類的脫除率高達99.9％)。

附圖說明

本發明將通過例子并參照附圖的方式說明，其中：

圖1是本回收裝置的工藝原理流程圖。

具體實施方式

一種天然氣中洗滌烴類提取氦氣的回收裝置，如圖1所示，包括：主換熱器1、氦氣提濃塔2、氦氣提濃塔塔底蒸發器3、冷媒注入設施4等，其中：

所述主換熱器1為氦氣回收的熱量交換場所，主換熱器1的含氦天然氣出口與氦氣提濃塔2的中部進口連接；氦氣提濃塔2的頂部氦氣產品出口與主換熱器1的氦氣產品進口連接；氦氣提濃塔2的底部甲烷氣出口與主換熱器1的甲烷氣進口連接；氦氣提濃塔2分別與氦氣提濃塔塔底蒸發器3和冷媒注入設施4連接。