[發明專利]一種高含氫粗氦精制方法及系統

有效

• 申請號: 202110313632.3
• 申請日: 2021-03-24
• 公開（公告）號: CN112919437B
• 公開（公告）日: 2022-08-19
• 發明（設計）人: 徐鵬;熊聯友;王廣海;趙光明;高金林
• 申請（專利權）人: 北京中科富海低溫科技有限公司;中國科學院理化技術研究所
• 主分類號: C01B23/00
• 分類號: C01B23/00
• 代理公司: 深圳市科進知識產權代理事務所(普通合伙) 44316
• 代理人: 魏毅宏

1.一種高含氫粗氦精制方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟S10，將升壓至預設壓力的高含氫粗氦原料氣輸入至變壓吸附純化單元進行吸附處理，去除高含氫粗氦原料氣中的N₂、O₂、Ar、CH₄，得到高含氫氦氣；

步驟S20，將高含氫氦氣輸入至深低溫降氫單元進行降氫處理，得到低氫氦氣，所述低氫氦氣中氫的摩爾含量低于5%；所述深低溫降氫單元包括低溫制冷機、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、第四換熱器和氣液分離器，所述第二換熱器設置在所述低溫制冷機的一級冷頭上形成一級冷頭換熱器，所述第四換熱器設置在所述低溫制冷機的二級冷頭上形成二級冷頭換熱器，所述第一換熱器的降溫通道出口與所述第二換熱器的降溫通道入口連接，所述第二換熱器的降溫通道出口與所述第三換熱器的降溫通道入口連接，所述第三換熱器的降溫通道出口與所述第四換熱器的降溫通道入口連接，所述第四換熱器的降溫通道出口與所述氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器的低氫氦氣出口與所述第三換熱器的升溫通道入口連接，所述第三換熱器的升溫通道出口與所述第一換熱器的升溫通道入口連接，所述氣液分離器的冷凝液出口與所述第三換熱器的升溫通道入口連接，液氫從所述冷凝液出口流出依次通過所述第三換熱器和所述第一換熱器進行回熱，復溫后的氫氣最終進行排放或利用；

步驟S30，將低氫氦氣輸入至加氧催化脫氫單元進行脫氫處理，得到脫氫氦氣；

步驟S40，將脫氫氦氣輸入至脫水干燥單元進行干燥處理，得到干燥的脫氫氦氣和回收氦，所述干燥的脫氫氦氣中的氫氣含量不高于1ppm。

2.如權利要求1所述的高含氫粗氦精制方法，其特征在于，所述步驟S10中，所述高含氫粗氦原料氣通過增壓壓縮機將氣壓升至預設壓力。

3.如權利要求1所述的高含氫粗氦精制方法，其特征在于，所述步驟S10中，升壓至預設壓力的高含氫粗氦原料氣經過高壓緩沖罐穩定后再輸入至變壓吸附純化單元。

4.一種高含氫粗氦精制系統，其特征在于，包括變壓吸附單元、深低溫降氫單元、加氧催化脫氫單元和脫水干燥單元，所述變壓吸附單元、所述深低溫降氫單元、所述加氧催化脫氫單元和所述脫水干燥單元通過管道依次連接；所述變壓吸附單元用于去除高含氫粗氦原料氣中的N₂、O₂、Ar、CH₄，并輸出高含氫氦氣；所述深低溫降氫單元用于對高含氫氦氣進行降氫處理，并輸出低氫氦氣，所述低氫氦氣中氫的摩爾含量低于5%，所述深低溫降氫單元包括低溫制冷機、第一換熱器、第二換熱器、第三換熱器、第四換熱器和氣液分離器，所述第二換熱器設置在所述低溫制冷機的一級冷頭上形成一級冷頭換熱器，所述第四換熱器設置在所述低溫制冷機的二級冷頭上形成二級冷頭換熱器，所述第一換熱器的降溫通道出口與所述第二換熱器的降溫通道入口連接，所述第二換熱器的降溫通道出口與所述第三換熱器的降溫通道入口連接，所述第三換熱器的降溫通道出口與所述第四換熱器的降溫通道入口連接，所述第四換熱器的降溫通道出口與所述氣液分離器的入口連接，所述氣液分離器的低氫氦氣出口與所述第三換熱器的升溫通道入口連接，所述第三換熱器的升溫通道出口與所述第一換熱器的升溫通道入口連接，所述氣液分離器的冷凝液出口與所述第三換熱器的升溫通道入口連接，液氫從所述冷凝液出口流出依次通過所述第三換熱器和所述第一換熱器進行回熱，復溫后的氫氣最終進行排放或利用；所述加氧催化脫氫單元用于對低氫氦氣進行脫氫處理，并輸出脫氫氦氣；所述脫水干燥單元用于對脫氫氦氣進行干燥處理，并輸出干燥的脫氫氦氣和回收氦，所述干燥的脫氫氦氣中的氫氣含量不高于1ppm。

5.如權利要求4所述的高含氫粗氦精制系統，其特征在于，所述高含氫粗氦精制系統還包括增壓壓縮機，所述增壓壓縮機與所述變壓吸附單元連接。

6.如權利要求5所述的高含氫粗氦精制系統，其特征在于，所述高含氫粗氦精制系統還包括高壓緩沖罐，所述增壓壓縮機通過所述高壓緩沖罐與所述變壓吸附單元連接。