[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

本發明適用于氦制備領域，公開了一種高含氫粗氦精制方法及系統，該方法包括以下步驟：將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；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，低氫氦氣中氫含量低于5％?mol；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；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，干燥的脫氫氦氣中的氫氣含量不高于1ppm，該方法利用深低溫降氫單元進行降氫處理后再輸入加氧催化脫氫單元進行脫氫處理，經過深低溫降氫單元降氫處理后的低氫氦氣的氫含量低于5％?mol，保證了加氧催化脫氫工藝的安全性。

技術領域

本發明涉及氦制備技術領域，尤其涉及一種高含氫粗氦精制方法及系統。

背景技術

氦氣因具有極低沸點、密度和強化學和放射惰性等特殊性質，成為發展國防軍工和高科技不可缺少的重要氣體之一，在航空航天、核武器、潛艇、飽和潛水作業、核磁共振、半導體、手機、液晶屏幕、光纖、大科學裝置等國防、工業、科技領域具有不可替代的作用。目前氦氣的生產主要有三種方法，分別是低溫分離、膜分離、變壓/變溫吸附分離。但是由于氫氣的物理性質與氦氣非常接近，如沸點溫度低、分子直徑小、難于吸附，因此采用這三種方法會使氫氣在氦氣中進一步富集。目前，對于氫含量不高于5％-mol的粗氦氣，往往采用加氧催化脫氫這一工藝，將難以脫除的氫氣轉化為容易脫除的產物水及過量氧氣，這種工藝經濟性高，并可以將氫氣含量控制在1ppm以下，脫除深度好。

但是對于氫含量高于5％-mol以上的高含氫粗氦，直接進行加氧催化脫氫則可能會導致難以控制、安全性差。

發明內容

本發明的第一個目的在于提供一種高含氫粗氦精制方法，其旨在解決現有技術中對于氫含量高于5％-mol以上的高含氫粗氦，直接進行加氧催化脫氫則可能會導致難以控制、安全性差的技術問題。

為達到上述目的，本發明提供的方案是：

一種高含氫粗氦精制方法，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，所述低氫氦氣中氫含量低于5％-mol；

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。

優選地，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。

優選地，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。