[實用新型]一種含氫氣體中氦氣回收裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201920033419.5
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN209554793U
• 公開（公告）日: 2019-10-29
• 發(fā)明（設計）人: 孫彥澤;馮光
• 申請（專利權）人: 北京石油化工工程有限公司
• 主分類號: C01B23/00
• 分類號: C01B23/00;B01D53/047;B01D53/04;B01D53/22;B01D53/00;F23G7/06
• 代理公司: 北京三友知識產權代理有限公司 11127
• 代理人: 姚亮;任默聞

本實用新型公開了一種含氫氣體中氦氣回收裝置。該氦氣回收裝置包括：燃燒單元和變壓吸附單元；所述含氫氣體在所述燃燒單元燃燒除去氫氣后進入所述變壓吸附單元；所述變壓吸附單元分出氦氣產品氣和變壓吸附尾氣。本實用新型針對現有含氫氣體氦氣回收工藝中需要采用高能耗高成本的深冷分離工藝，在保證提取率和回收率的前提下，提出了一種新的工藝流程組合制取高純氦氣，其適用于用氫裝置尾氣中的氦氣回收；本實用新型采用預先脫除氫氣工序，再經膜分離與變壓吸附工序達到含氫氣體中氦氣的高純度回收。本工藝流程與傳統(tǒng)流程相比設備數量少、占地小、投資低，運行成本低。

技術領域

本實用新型屬于天然氣、石油化工、煤化工以及特氣精制領域。具體涉及一種含氫氣體中氦氣回收裝置。

背景技術

目前，常規(guī)的氦氣提取方法主要有：冷凝法、空分法、氫液化法、以及高純氦法，其中冷凝法應用于天然氣氦氣的提取，空分法應用于大氣中氦氣的提取，氫液化法應用于合成氨尾氣中氦氣的提取，高純氦法應用于氦氣的深度提純。此外，另有一種“膜分離與變壓吸附相結合”的氦氣提取的方法，用于天然氣中氦氣的提取。

無論采用“深冷分離”還是“膜分離與變壓吸附相結合”這兩種形式的提氦工藝均有一定的局限性：

首先，上述冷凝法、空分法、氫液化法、以及高純氦法均采用深冷分離的工藝或深冷分離加變壓吸附的工藝，由于氫氣與氦氣的常壓沸點分別為-252.6℃與-268.9℃，采用深冷分離的辦法需要將工藝介質冷卻到極低的溫度，維持冷箱的冷量平衡需要循環(huán)制冷系統(tǒng)，能耗代價十分巨大。

其次，采用膜分離與變壓吸附相結合的工藝提取天然氣中的氦氣，當原料氣富含氫氣時此種工藝則無法直接分離其中的氫氣與氦氣。

基于以上因素，本實用新型設計一種新型的氦氣回收工藝，不但可以避免采用高能耗的深冷分離工藝提氦，并且能夠提高氦氣的回收率，同時能夠提高氦氣產品純度，以滿足市場對高純氦產品的需求。

實用新型內容

本實用新型提供一種含氫氣體中氦氣回收裝置，其是在目前膜分離與變壓吸附相結合提取氦氣工藝的基礎上，采用一種新的含氫原料氣中的氫氣脫除工序以及循環(huán)工序(可選)，當通過變壓吸附即可滿足變壓吸附氦氣產品純度及回收率要求時，氫氣脫除工序下游可不設置膜分離工序，僅設置變壓吸附工序即可。

為了實現以上目的，本實用新型采用以下技術方案：

一種含氫氣體中氦氣回收裝置，該氦氣回收裝置包括：燃燒單元和變壓吸附單元；

所述含氫氣體在所述燃燒單元燃燒除去氫氣后進入所述變壓吸附單元；

所述變壓吸附單元分出氦氣產品氣和變壓吸附尾氣。

在本實用新型的一個優(yōu)選實施例中，該氦氣回收裝置還包括位于所述燃燒單元和變壓吸附單元之間的膜分離單元。

在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，該氦氣回收裝置在所述變壓吸附單元之后還包括變溫吸附單元；

所述變壓吸附尾氣進入所述變溫吸附單元，同時向所述變溫吸附單元吹掃氮氣；所述變溫吸附單元將進入氣體分為含有氦氣的富氦氣和排放氣；所述富氦氣進入膜分離單元進行循環(huán)。

向變溫吸附單元吹掃氮氣的具體過程包括正向吹掃和逆向吹掃；正向吹掃時會將變溫吸附單元內的氦氣帶出容器，從而進入循環(huán)回收，而不會引起水和二氧化碳的再生(水和二氧化碳吸附在變溫吸附單元的吸附劑上)，這樣可以最大限度回收氦氣。當正向吹掃氦氣完成后，將氮氣逆向吹掃和加熱再生，將水和二氧化碳解吸出來，排放至大氣。在本實用新型的另一個優(yōu)選實施例中，該氦氣回收裝置在所述變壓吸附單元之后還包括變溫吸附單元；

所述變壓吸附尾氣進入所述變溫吸附單元，同時向所述變溫吸附單元吹掃氮氣；所述變溫吸附單元將進入氣體分為含有氦氣的富氦氣和排放氣；所述富氦氣進入變壓吸附單元進行循環(huán)。