[發明專利]提純氦氣的系統及方法和應用

在審

• 申請號: 202111642310.X
• 申請日: 2021-12-29
• 公開（公告）號: CN116412642A
• 公開（公告）日: 2023-07-11
• 發明（設計）人: 劉子兵;邱鵬;常志波;夏政;余浩杰;劉銀春;梁璇璣;王登海;劉峰;林亮;韋瑋;范君來;馬勇;江偉平;柳潔;郭永強;崔春江;吳付洋;張宗偉;黃杰
• 申請（專利權）人: 長慶工程設計有限公司;中國石油天然氣股份有限公司
• 主分類號: F25J3/02
• 分類號: F25J3/02
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 楊肖婉

本發明涉及氦氣提純技術領域，公開了一種提純氦氣的系統及方法和應用。該系統包括：依次連通的第一氣液分離裝置、一級提氦塔(11)、第二氣液分離裝置、二級提氦塔(27)和脫氮塔(33)，所述第一氣液分離裝置用于將含氦天然氣(1)進行第一處理轉變成第一氣相和第一液相；所述一級提氦塔(11)用于將所述第一氣相和第一液相進行第一精餾，得到第二氣相和第二液相；所述第二氣液分離裝置用于將所述第二氣相進行第二處理轉變成第三氣相和第三液相；所述二級提氦塔(27)用于將所述第三氣相和第三液相進行第二精餾，得到粗氦和第四液相；所述脫氮塔(33)用于將所述第四液相進行脫氮處理。本發明提供的系統和方法具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及氦氣提純技術領域，具體涉及一種提純氦氣的系統及方法和應用。

背景技術

氦氣是一種無色、無味的稀有惰性氣體，它在臨床醫學、國防軍工、航天、核工業、深海潛水、低溫超導、高精度焊接等高科技領域都有廣泛應用，是一種關系國家安全和高新技術產業發展的重要稀缺戰略資源。氦是一種單原子氣體，無法通過化學反應進行合成得到，從含氦天然氣中分離提純氦氣是目前工業化生產氦氣的唯一來源。但是，我國的氦氣資源匱乏，氦氣產品主要依靠進口。因此，開發適宜的工藝技術提取天然氣中的氦氣，對于保障國家用氦安全具有重要戰略意義。特別是對于天然氣資源綜合高效利用，提高氣田開發的經濟效益更是具有積極意義。

低溫法是天然氣提氦領域應用最廣泛、最成熟的分離技術，通常由天然氣預處理凈化、低溫精餾提取粗氦及氦氣精制等工序構成。

現有天然氣提取氦氣的工藝主要存在以下缺陷：(1)天然氣回收氦組分采用深冷工藝，需要深度脫除二氧化碳，以確保低溫條件下不形成干冰而凍堵冷箱及其他設備，造成二次脫水，投資高和運行能耗大，難以實現經濟有效。(2)需要采用多級聯合制冷，流程長、投資高、運行費用高，操作復雜，不能實現經濟有效。

因此，尋求經濟高效的提純氦氣的工藝仍是人們亟待解決的問題。

發明內容

本發明的目的是為了克服現有技術存在的技術問題，提供一種提純氦氣的系統及方法和應用。

為了實現上述目的，本發明第一方面提供一種提純氦氣的系統，該系統包括：依次連通的第一氣液分離裝置、一級提氦塔、第二氣液分離裝置、二級提氦塔和脫氮塔，

所述第一氣液分離裝置用于將含氦天然氣進行第一處理轉變成第一氣相和第一液相；

所述一級提氦塔用于將所述第一氣相和第一液相進行第一精餾，得到第二氣相和第二液相；

所述第二氣液分離裝置用于將所述第二氣相進行第二處理轉變成第三氣相和第三液相；

所述二級提氦塔用于將所述第三氣相和第三液相進行第二精餾，得到粗氦產品和第四液相；

所述脫氮塔用于將所述第四液相進行脫氮處理，得到氮氣和LNG產品。

本發明第二方面提供一種提純氦氣的方法，該方法包括以下步驟：

(1)將含氦天燃氣進行第一處理變成第一氣相和第一液相；

(2)將所述第一氣相和所述第一液相進行第一精餾，得到第二氣相和第二液相；

(3)將所述第二氣相進行第二處理變成第三氣相和第三液相；

(4)將所述第三氣相和第三液相進行第二精餾，得到粗氦產品和第四液相；

(5)將所述第四液相進行脫氮處理，得到氮氣和LNG產品。

本發明第三方面提供一種前述第一方面所述的系統或前述第二方面所述的方法在天然氣提氦氣中的應用。