[發明專利]一種液化天然氣聯產液氦的工藝裝置及方法

有效

• 申請號: 201810607852.5
• 申請日: 2018-06-13
• 公開（公告）號: CN108731381B
• 公開（公告）日: 2020-06-02
• 發明（設計）人: 黃勇;宋光紅;冼祥發;鐘志良;李瑩珂;田靜;郭建;王剛;王科;鄭春來;龍海洋;田東民;劉順劍;白宇恒;劉玉潔;劉祎飛;馬少峰;肖普朝
• 申請（專利權）人: 中國石油工程建設有限公司
• 主分類號: F25J3/06
• 分類號: F25J3/06;F25J5/00
• 代理公司: 成都九鼎天元知識產權代理有限公司 51214
• 代理人: 鄧世燕

本發明公開了一種液化天然氣聯產液氦的工藝裝置及方法，裝置包括主換熱器、脫氮塔、氦?氮分離塔、甲烷回收塔、回流罐和氦液化器；所述主換熱器與混合冷劑壓縮機、水冷器和節流閥組成混合冷劑制冷循環系統；所述主換熱器與氮氣壓縮機、水冷器和節流閥組成氮氣制冷循環系統；所述主換熱器與氦氣壓縮機、水冷器、節流閥和氦液化器組成氦氣開式制冷循環系統。與現有技術相比，本發明的積極效果是：在保證LNG產品的同時，回收氦氣并進行液化，在實現天然氣產品多元化的同時能回收得到液氦產品。本發明中液化天然氣中氮含量嚴格控制在1％以下，氦氣回收率高達到99％以上。

技術領域

本發明涉及從含有氮、氦氣的天然氣中生產液化天然氣和液氦的工藝裝置及方法，特別適用于天然氣中含有氦氣的氣質條件，達到同時生產液化天然氣和液氦的目的。

背景技術

大部分天然氣液化工廠產品僅為LNG和少量輕烴，而天然氣中還有一定量的氦氣并沒有加以回收和利用。氦氣的應用主要是作為保護氣體，氣冷式核反應堆的工作流體和超低溫冷凍劑等等。氦氣在衛星飛船發射、導彈武器工業、低溫超導研究、半導體生產等方面具有重要用途。但氦氣最主要的來源不是空氣，而是天然氣。氦氣在干燥空氣中含量極微，平均只有百萬分之五，天然氣中最高則可含7.5％的氦，是空氣的一萬五千倍。即使是氦氣含量很低的天然氣，也比空氣中氦氣含量高數萬倍，因此天然氣仍是目前世界上氦氣的主要來源。

由于氦氣資源匱乏、提取氦氣的成本較高，因此開發一種液化天然氣聯產液氦的工藝裝置及方法已非常必要。

發明內容

為了克服現有技術的缺點，本發明提供了一種液化天然氣聯產液氦的工藝裝置及方法，具有原料氣適用范圍較廣、液化天然氣產品質量高和液氦收率高能耗低的優點。

本發明所采用的技術方案是：一種液化天然氣聯產液氦的工藝裝置，包括主換熱器、脫氮塔、氦-氮分離塔、甲烷回收塔、回流罐和氦液化器，所述主換熱器與脫氮塔連接，所述脫氮塔的氣相出口依次與主換熱器、氦-氮分離塔連接，所述脫氮塔的液相出口與主換熱器連接，所述氦-氮分離塔的氣相出口與氦液化器連接，所述氦-氮分離塔的液相出口與甲烷回收塔連接，所述甲烷回收塔的氣相出口依次與氦液化器、回流罐連接，所述甲烷回收塔的液相出口依次與主換熱器、氦-氮分離塔連接，所述回流罐的氣相出口與主換熱器連接，所述回流罐的液相出口與甲烷回收塔連接；所述主換熱器與混合冷劑壓縮機、水冷器和節流閥組成混合冷劑制冷循環系統；所述主換熱器與氮氣壓縮機、水冷器和節流閥組成氮氣制冷循環系統；所述主換熱器與氦氣壓縮機、水冷器、節流閥和氦液化器組成氦氣開式制冷循環系統。

本發明還提供了一種液化天然氣聯產液氦的工藝方法，包括如下步驟：

含氮氣、氦氣的原料天然氣經過主換熱器4被冷卻至約-65℃時,從中抽出兩股，一股作為脫氮塔塔底的重沸器加熱熱源，一股作為甲烷回收塔塔底的重沸器加熱熱源，其余原料氣繼續在主換熱中冷卻冷凝至約-123.6℃后與出重沸器的兩股天然氣混合，然后經節流降壓至1.6MPa、-127.5℃后進入脫氮塔中進行精餾，其中：

從脫氮塔底部流出的-113.7℃的液相物流進入主換熱器中被過冷至-158℃，然后經節流降壓進入LNG儲罐；從脫氮塔頂部流出的氣相物流送至主換熱器中繼續冷凝冷卻至約-178℃后從塔底進入氦-氮分離塔，其中：

從氦-氮分離塔頂部流出的氣相物流送至氦氣開式制冷循環系統的氦液化器中，與經過主換熱器預冷后的氦氣一起在氦液化器中冷卻冷凝，然后一部分經過節流閥降壓后作為制冷劑返回氦液化器中，另一部分經過節流閥節流至常壓后作為液氦產品進入液氦儲罐儲存，液氦儲罐中的氦氣閃蒸氣返回氦氣開式制冷循環系統的氦液化器中；從氦-氮分離塔底部流出的-174℃的液相物流進入甲烷回收塔進行精餾，回收其中的甲烷。

與現有技術相比，本發明的積極效果是：

在保證LNG產品的同時，回收氦氣并進行液化，在實現天然氣產品多元化的同時能回收得到液氦產品。