[發(fā)明專利]從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)和方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011306197.3
• 申請(qǐng)日: 2020-11-20
• 公開（公告）號(hào): CN112432430B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張孔明;王華琛
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京福典工程技術(shù)有限責(zé)任公司
• 主分類號(hào): F25J3/06
• 分類號(hào): F25J3/06;F25J5/00
• 代理公司: 北京律智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11438
• 代理人: 趙新龍;闞梓瑄

1.一種從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)設(shè)于原液化天然氣出冷箱的節(jié)流閥后的手閥旁通管道上，所述系統(tǒng)包括：

閃蒸汽壓力和流量控制裝置，用于控制進(jìn)入后續(xù)裝置的閃蒸汽的壓力和流量，并保證氦氣的回收率；

逐級(jí)分離裝置，連通于所述閃蒸汽壓力和流量控制裝置，能夠充分利用所述閃蒸汽的冷量而使所述閃蒸汽逐級(jí)深冷分離，以形成粗氦；所述逐級(jí)分離裝置包括自下而上依次設(shè)置的多個(gè)溫度區(qū)間，所述多個(gè)溫度區(qū)間自下而上溫度逐漸變低；所述閃蒸汽自下而上能夠依次通過所述多個(gè)溫度區(qū)間，使得所述多個(gè)溫度區(qū)間能夠?qū)λ鲩W蒸汽進(jìn)行逐級(jí)深冷；

深度冷卻分離純化裝置，連通于所述逐級(jí)分離裝置，用于提純所述粗氦，形成純氦；

液化裝置，連通于所述深度冷卻分離純化裝置，用于采用純氦循環(huán)膨脹、純氦液化膨脹和純氦節(jié)流液化工藝液化所述純氦，以形成液態(tài)氦和制冷氦氣；以及

循環(huán)裝置，用于在所述逐級(jí)分離裝置、所述深度冷卻分離純化裝置和所述液化裝置間循環(huán)冷卻介質(zhì)，并能夠向所述逐級(jí)分離裝置、所述深度冷卻分離純化裝置和所述液化裝置提供冷量；

其中，所述冷卻介質(zhì)包括所述制冷氦氣。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)，其特征在于，所述閃蒸汽壓力和流量控制裝置包括氣液分離裝置、流量控制閥、壓力控制閥及壓力控制器，所述流量控制閥的入口連通于所述氣液分離裝置的氣相出口，所述流量控制閥的出口連通于所述逐級(jí)分離裝置；

所述壓力控制閥和所述壓力控制器設(shè)置在所述氣液分離裝置的入口。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)，其特征在于，所述逐級(jí)分離裝置包括四個(gè)所述溫度區(qū)間，自下而上依次為第一溫度區(qū)間、第二溫度區(qū)間、第三溫度區(qū)間和第四溫度區(qū)間；

所述循環(huán)裝置內(nèi)的冷卻介質(zhì)自上而下通過所述第四溫度區(qū)間，以向所述第四溫度區(qū)間提供冷量，并通過所述第三溫度區(qū)間的上部空間，以向所述第三溫度區(qū)間的上部空間提供冷量；

所述閃蒸汽通過所述第四溫度區(qū)間后分離出第一液態(tài)物質(zhì)，所述第一液態(tài)物質(zhì)自上而下通過所述第三溫度區(qū)間，以向所述第三溫度區(qū)間提供冷量；

所述閃蒸汽通過所述第三溫度區(qū)間后分離出第二液態(tài)物質(zhì)，所述第二液態(tài)物質(zhì)能夠向所述第二溫度區(qū)間提供冷量；

所述逐級(jí)分離裝置包括罐體、第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板自下而上相間隔地設(shè)置在所述罐體內(nèi)；

所述第一隔板與所述罐體的底壁間的空間為所述第一溫度區(qū)間；

所述第二隔板的上方空間為所述第四溫度區(qū)間；所述第二隔板上設(shè)有集液箱，閃蒸汽能夠通過所述集液箱進(jìn)入所述第四溫度區(qū)間；

所述第一隔板的上表面設(shè)有多個(gè)管束；在豎直方向上，所述第二液態(tài)物質(zhì)淹沒各所述管束，所述第二液態(tài)物質(zhì)淹沒的空間為所述第二溫度區(qū)間；

所述第一隔板和所述第二隔板間除了所述第二溫度區(qū)間的其他空間為所述第三溫度區(qū)間；

其中，每個(gè)所述管束分別連通于所述第一溫度區(qū)間和所述第三溫度區(qū)間，以使所述閃蒸汽能夠由所述第一溫度區(qū)間通過所述管束進(jìn)入所述第三溫度區(qū)間，并在經(jīng)過所述第二溫度區(qū)間后分離出第三液態(tài)物質(zhì)；

所述系統(tǒng)還包括液位控制裝置，用于控制所述第二液態(tài)物質(zhì)的液位，以使所述第二液態(tài)物質(zhì)淹沒各所述管束；

所述第一溫度區(qū)間的溫度介于-165℃～-140℃；所述第二溫度區(qū)間的溫度介于-181℃～-165℃；所述第三溫度區(qū)間的溫度介于-205℃～-185℃；所述第四溫度區(qū)間的溫度介于-230℃～-210℃。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括一外接冷源，所述外接冷源能夠向所述第三溫度區(qū)間提供冷量。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的從液化天然氣的閃蒸汽中提純氦氣并液化的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括總冷箱，所述總冷箱連通于所述逐級(jí)分離裝置；所述總冷箱為所述粗氦、所述冷卻介質(zhì)、所述純氦、所述制冷氦氣和所述外接冷源提供熱交換的場(chǎng)所。