CN110455038B - 一种氦提取单元、氦提取装置和联产氦气的系统 - Google Patents

Abstract

一种氦提取单元，包括沿提氦原料气的输送方向，第一换热器、第一分离器、第二换热器、第二分离器、第三换热器、第四换热器、第三分离器和吸附组件依次连接。此外还提供一种氦提取装置，以及包括该氦提取装置的利用LNG生产装置联产氦气的系统。上述氦提取单元，通过将提氦原料气连续四次进行换热降温和气液分离，并接着通过吸附组件的低温吸附作用，可以有效去除BOG气体的氮和甲烷等气体，从而从BOG气体中提取得到高纯氦气。上述利用LNG生产装置联产氦气的系统，将现有LNG生产装置BOG气体中的不凝性气体氦气进行了提取，降低了BOG压缩机的耗电量，提高了现有LNG生产装置的经济性。

Description

一种氦提取单元、氦提取装置和联产氦气的系统

技术领域

本发明涉及氦提取技术领域，尤其涉及一种氦提取单元、氦提取装置和利用LNG生产装置联产氦气的系统。

背景技术

氦气因具有极低沸点、密度和强化学和放射惰性等特殊性质，成为发展国防军工和高科技不可缺少的重要气体之一，在航空航天、核武器、潜艇、饱和潜水作业、核磁共振、半导体、手机、液晶屏幕、光纤、大科学装置等国防、工业、科技领域具有不可替代的作用。

氦气在空气中的含量仅为5ppm，主要存在于天然气中，因此氦的生产几乎全部来自天然气。美国的天然气氦资源丰富，氦含量高(平均约为0.8％，个别高达7.5％)，产量和消费量均居全球之首。我国氦资源匮乏，天然气中氦的含量最高仅为0.2％，不具有经济提氦的价值。因此我国一直依靠从国外进口所需的氦。由于氦气价格昂贵，对我国大量使用氦的领域和相关的科研、生产单位产生了重大影响。

目前，我国在某些天然气田中，发现天然气中含氦量约0.04％～0.2％，虽然氦含量很低，但总贮量巨大。为便于调峰、点供，往往采用将管道天然气液化的方式进行储存和运输，而将天然气进行液化的装置即为LNG(Liquefied Natural Gas)生产装置。在LNG的生产过程中，末级节流阀在节流过程中会产生大量闪蒸气，而常压下氦气、氢气、氮气及甲烷的液化温度分别为-269℃、-253℃、-196℃和-162℃，在储罐压力下氦气、氢气及部分氮气会从LNG中挥发出来，此时相比原料天然气，由于烃类等气体被液化，因此氦气等不凝性气体得到了一次富集。末级节流阀出口的气液混合物之后通过LNG低温管道进入LNG大贮罐，由于储罐漏热和装车站也会产生蒸发汽(该部分气体主要为甲烷及氮气)，两部分气体混合统称为BOG气体。

在实际运行过程中，BOG气体流量也很可观，最大会占到原料气流量的8％左右，因此LNG生产工艺流程都会有专门的回收工艺回收BOG气体，常见的有以下三种方案或三种方案的组合，见图1-3。

请参考图1，对于BOG回收方案1：LNG贮罐中的BOG气体经过复温或不复温，通过BOG压缩机进行压缩，根据LNG装置情况汇合回到原料气预处理前或者原料气预处理后，再次进行液化。

请参考图2，对于BOG回收方案2：LNG贮罐中的BOG气体经过复温或不复温，通过第一BOG压缩机80压缩到中压，一部分气体作为燃料气进行燃烧，其余部分通过第一BOG压缩机90进一步压缩到与原料气相同压力，根据LNG装置情况汇合回到原料气预处理前或者原料气预处理后，再次进行液化。

请参考图3，对于BOG回收方案3：LNG贮罐中的BOG气体经过复温或不复温，通过第一BOG压缩机80压缩到中压，一部分气体作为燃料气进行燃烧，其余部分用作分子筛吸附塔的再生气，之后再进入第一BOG压缩机90压缩到与原料气相同压力，根据LNG装置情况汇合回到原料气预处理前或者原料气预处理后，再次进行液化。

以上三种BOG回收方案可能单独设置，也可能同时组合设置。

BOG经过多次循环，其中的氦、氢等不凝性气体不断浓缩富集。在有一部分BOG被烧掉的情况下，BOG中的氦气仍然会富集到1％～3％；若燃料气采用原料气或净化气(经原料气预处理)则BOG中的氦气甚至会富集到9％。此时若利用BOG气体进行氦气提取，具备非常低的提氦能耗，完全具备提纯氦气的工业开发价值。

随着LNG产业的迅速发展和广泛应用，中国国内的LNG工厂不断增多，工厂内产生的BOG废气量也在不断增加，因此采用新工艺从LNG生产中BOG提氦，是适合我国国情的从天然气中经济提取氦气的好方法，将有助于缓解我国氦资源贫乏与氦气需求的矛盾。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种能够从BOG气体中提取氦气的一种氦提取单元、氦提取装置和利用LNG生产装置联产氦气的系统。

一种氦提取单元，包括第一换热器、第一分离器、第二换热器、第二分离器、第三换热器、第四换热器、第三分离器和吸附组件，其中，沿提氦原料气的输送方向，所述第一换热器、所述第一分离器、所述第二换热器、所述第二分离器、所述第三换热器、所述第四换热器、所述第三分离器和所述吸附组件依次连接。

在一个实施例中，所述第二换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第一换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第二换热器的冷源流体入口为所述氦提取单元的冷源流体入口，所述第二换热器的冷源流体出口和所述第一换热器的冷源流体入口连通，所述第一换热器的冷源流体出口为所述氦提取单元的冷源流体出口。

在一个实施例中，所述吸附组件包括第一吸附器和第二吸附器，所述第一吸附器和所述第二吸附器并联后和所述第三分离器的气体出口连通。

在一个实施例中，还包括第四分离器，所述第一分离器和第二分离器的液体出口均和所述第四分离器的入口连通，所述第四分离器的气体出口和液体出口均和所述第一换热器连通。

在一个实施例中，所述第一分离器的液体出口设有第一节流阀，所述第二分离器的液体出口设有第二节流阀，所述第三分离器的液体出口设有第三节流阀。

一种氦提取单元，包括第一换热器、第一分离器、第二换热器、第二分离器、第三换热器、第四换热器、第三分离器、第四分离器、第一吸附器和第二吸附器；

提氦原料气从所述第一换热器的第一入口进入所述第一换热器，所述第一换热器的第一出口和所述第一分离器的入口连通，所述第一分离器的气体出口和所述第二换热器的第一入口连通，所述第二换热器的第一出口和所述第二分离器的入口连通，所述第二分离器的气体出口和所述第三换热器的第一入口连通，所述第三换热器的第一出口和所述第四换热器的入口连通，所述第四换热器的出口和所述第三分离器的入口连通，所述第三分离器的气体出口分别和所述第一吸附器以及所述第二吸附器的入口连通，所述第一吸附器以及所述第二吸附器并联连接，所述第一吸附器和所述第二吸附器的出口均和所述第三换热器的第二入口连通，所述第三换热器的第二出口和所述第一换热器的第二入口连通，所述第一换热器的第二出口输出提纯后的氦气；

所述第三分离器的液体出口和所述第三换热器的第三入口连通，所述第三换热器的第三出口、所述第二分离器的液体出口以及所述第一分离器的液体出口均和所述第四分离器的入口连通，所述第四分离器的气体出口和所述第一换热器的第三入口连通，所述第一换热器的第三出口输出闪蒸汽，所述第四分离器的液体出口和所述第一换热器的第四入口连通，所述第一换热器的第四出口输出返流气体；

所述第二换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第一换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第二换热器的冷源流体入口为所述氦提取单元冷源流体入口，所述第二换热器的冷源流体出口和所述第一换热器的冷源流体入口连通，所述第一换热器的冷源流体出口为所述氦提取单元冷源流体出口。

一种氦提取装置，包括预处理装置和上述的氦提取单元；

所述预处理装置和所述氦提取单元依次连接；

所述预处理装置包括催化脱氢单元、催化脱氧单元和脱二氧化碳脱水单元中的至少一种。

在一个实施例中，氦提取装置还包括旁通阀，所述旁通阀连接所述预处理装置的入口管路和所述氦提取单元的出口管路。

在一个实施例中，氦提取装置还包括返流气压缩机，所述返流气压缩机设于所述氦提取单元的出口，所述返流气压缩机的出口和燃料气输出管路连通。

一种利用LNG生产装置联产氦气的系统，包括LNG生产装置和上述的氦提取装置，所述氦提取装置的预处理装置和所述LNG生产装置的提氦原料气的出口连通，所述氦提取单元的出口分别和燃料气输出管路以及所述LNG生产装置连通。

上述氦提取单元，通过将提氦原料气连续四次进行换热降温和气液分离，并接着通过吸附组件的低温吸附作用，可以有效去除BOG气体的氮和甲烷等气体，从而从BOG气体中提取得到高纯氦气。

上述利用LNG生产装置联产氦气的系统，与现有LNG生产装置有机结合，将现有LNG生产装置BOG气体中的不凝性气体氦气进行了提取，降低了BOG压缩机的耗电量，提高了现有LNG生产装置的经济性。将BOG气体中的氦气进行提取后，将脱氦BOG气体重新返回现有装置，现有装置无需改动。

附图说明

图1为一实施例的传统的BOG回收结构示意图；

图2为另一实施例的传统的BOG回收结构示意图；

图3为又一实施例的传统的BOG回收结构示意图；

图4为一实施方式的氦提取单元的结构示意图；

图5为一实施方式的利用LNG生产装置联产氦气的系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清晰，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。本发明中所说的固定连接，包括直接固定连接和间接固定。

如图4所示，一实施方式的氦提取单元100包括第一换热器HEX1、第一分离器10、第二换热器HEX2、第二分离器20、第三换热器HEX3、第四换热器HEX4、第三分离器30和吸附组件，其中，沿提氦原料气的输送方向，第一换热器HEX1、第一分离器10、第二换热器HEX2、第二分离器20、第三换热器HEX3、第四换热器HEX4、第三分离器30和吸附组件40依次连接。

上述氦提取单元100，通过将提氦原料气连续四次进行换热降温和气液分离，并接着通过吸附组件40的低温吸附作用，可以有效去除BOG气体的氮和甲烷等气体，从而从BOG气体中提取得到高纯氦气。

在一个实施例中，第二换热器HEX2设有冷源流体入口和冷源流体出口。第一换热器HEX1设有冷源流体入口和冷源流体出口。第二换热器HEX2的冷源流体入口为氦提取单元100的冷源流体入口，第二换热器HEX2的冷源流体出口和第一换热器HEX1的冷源流体入口连通，第一换热器HEX1的冷源流体出口为氦提取单元100的冷源流体出口。

冷源流体可以为氦提取单元100提供冷量。具体的，冷源流体为液氮。

在一个实施例中，第四换热器HEX4为小型低温制冷机的冷头换热器。第四换热器HEX4用于对氦气进行降温。第三换热器HEX3第一出口热流体通过间壁式的冷头换热器将热量传递给小型低温制冷机，该热流体被冷却到64K～68K。此时绝大部分的氮气和所有的甲烷均被液化，并在第三分离器30中进行气液分离。第三分离器30顶部的饱和气体为氦气和氮气，氮气含量不高于3％。实际上第四换热器HEX4出口的温度越低，则第三分离器30顶部气体中氮气含量会越低，相应的吸附器纯化时间则越长，系统能耗越低。小型低温制冷机可以为G-M型、V-M型、斯特林型、脉冲管型等等。小型低温制冷机在60K冷头温度下的输出制冷量在0～500W的范围内。

在一个实施例中，吸附组件40包括第一吸附器42和第二吸附器44，第一吸附器42和第二吸附器22并联后和第三分离器30的气体出口连通。

第一吸附器42和第二吸附器44均为低温吸附器。第一吸附器42和第二吸附器44中的一个正常工作时，另一个进行再生。再生时采用热氮气进行加热，复温后则采用真空泵进行抽真空再生，避免污染。

在另一实施例中，吸附组件40包括一个吸附器或两个以上的吸附器。吸附器数量可以根据实际需求进行设置。当第三分离器30出口的氮气含量低且流量低时，可以只采用一个较大的吸附器作为吸附组件，此时的吸附器应满足在设计工作时间内氮气不会穿透该低温吸附器。

在一个实施例中，氦提取单元100还包括第四分离器50，第一分离器10和第二分离器20的液体出口均和第四分离器50的入口连通，第四分离器50的气体出口和液体出口均和第一换热器HEX1连通。

在一个实施例中，第一分离器10的液体出口设有第一节流阀V1，第二分离器20的液体出口设有第二节流阀V2，第三分离器30的液体出口设有第三节流阀V3。

第三分离器30底部的第三凝液经第三节流阀V3节流至1.2Bar.A左右，被送入第三换热器HEX3进行回热。第二分离器20底部的第二凝液经第二节流阀V2节流至1.2Bar.A左右，与经过第三换热器HEX3回热的第三凝液进行汇合，共同被送入第四分离器50。第一分离器10底部的第一凝液经第一节流阀V1节流至1.2Bar.A左右，同样被送入第四分离器50进行气液相分离。第一节流阀V1、第二节流阀V2、第三节流阀V3的入口压力均约为净化气压力，该气体压力不低于0.7MPa.A；出口压力均约为1.2Bar.A左右，各分离器中的低温液体经过降压闪蒸，温度降低，以便分别通过第三换热器HEX3、第一换热器HEX1进行回热。

在一个实施例中，第四分离器50的液体出口还设有液位调节阀V4。液位调节阀V4为第四分离器50的液位调节阀，液位调节阀V4的入口和出口的压力均不随开度发生变化。当第四分离器50的液位高于设定值时，则液位调节阀V4开大，液位下降；当第四分离器50的液位低于设定值时，则液位调节阀V4关小，液位上升。

在一个实施例中，第二换热器HEX2的冷源流体入口设有第四节流阀V5。第四节流阀V5为液氮的压力调节阀，第四节流阀V5将液氮出口压力控制在1.5Bar.A左右。当液氮出口压力低于设定值，则第四节流阀V5开大，第四节流阀V5出口压力升高；当液氮出口压力高于设定值，则第四节流阀V5关小，第四节流阀V5出口压力降低。

在一个实施例中，第一换热器HEX1为五股流换热器。第二换热器HEX2为两股流换热器。第三换热器HEX3为三股流换热器。

如图4所示，一实施方式的氦提取单元包括第一换热器HEX1、第一分离器10、第二换热器HEX2、第二分离器20、第三换热器HEX3、第四换热器HEX4、第三分离器30、第一吸附器42、第二吸附器44和第四分离器50。

提氦原料气从第一换热器HEX1的第一入口进入第一换热器HEX1，第一换热器HEX1的第一出口和第一分离器10的入口连通。第一分离器10的气体出口和第二换热器HEX2的第一入口连通。第二换热器HEX2的第一出口和第二分离器20的入口连通。第二分离器20的气体出口和第三换热器HEX3的第一入口连通，第三换热器HEX3的第一出口和第四换热器HEX4的入口连通，第四换热器HEX4的出口和第三分离器30的入口连通。第三分离器30的气体出口分别和第一吸附器42以及第二吸附器44的入口连通。第一吸附器42以及第二吸附器44并联连接，第一吸附器42和第二吸附器44的出口均和第三换热器HEX3的第二入口连通。第三换热器HEX3的第二出口和第一换热器HEX1的第二入口连通。第一换热器HEX1的第二出口输出提纯后的氦气。

第三分离器30的液体出口和第三换热器HEX3的第三入口连通，第三换热器HEX3的第三出口、第二分离器20的液体出口以及第一分离器10的液体出口均和第四分离器50的入口连通。第四分离器50的气体出口和第一换热器HEX1的第三入口连通，第一换热器HEX1的第三出口输出闪蒸汽。第四分离器50的液体出口和第一换热器HEX1的第四入口连通，第一换热器HEX1的第四出口输出返流气体。

第二换热器HEX2设有冷源流体入口和冷源流体出口。第一换热器HEX1设有冷源流体入口和冷源流体出口。第二换热器HEX2的冷源流体入口为氦提取单元100的冷源流体入口。第二换热器HEX2的冷源流体出口和第一换热器HEX1的冷源流体入口连通。第一换热器HEX1的冷源流体出口为氦提取单元100的冷源流体出口。

进一步的，在一个实施例中，第三换热器HEX3的第三出口和第二分离器20的液体出口合并后和第四分离器50的第一入口连通。第一分离器10的液体出口和第四分离器50的第二入口连通。

上述氦提取单元，提氦原料气进入氦提取单元100，首先在第一换热器HEX1中进行冷却至-165℃左右，此时绝大部分BOG变为液体，并在第一分离器10中进行气液相分离。第一分离器10顶部的饱和气体继续进入第二换热器HEX2进行冷却，此时又有部分氮气和甲烷气体被液化，并在第二分离器20中进行气液相分离。

第二分离器20顶部的饱和气体通过第三换热器HEX3进行降温，降温后再继续通过第四换热器HEX4进行降温至64K～68K，此时绝大部分的氮气和所有的甲烷均被液化，并在第三分离器30中进行气液分离。第三分离器30顶部的饱和气体为氦气和氮气，氮气含量不高于3％，该饱和气体被送入吸附组件40进行吸附，得到满足国家标准的5N高纯氦气。该高纯氦气依次经过第三换热器HEX3和第一换热器HEX1进行回热，复温后的常温高纯氦气被送往下游的氦气充装系统进行充装。

第三分离器30底部的第三凝液经第三节流阀V3节流至1.2Bar.A左右，被送入第三换热器HEX3进行回热。第二分离器20底部的第二凝液经第二节流阀V2节流至1.2Bar.A左右，与经过第三换热器HEX3回热的第三凝液进行汇合，共同被送入第四分离器50。第一分离器10底部的第一凝液经第一节流阀V1节流至1.2Bar.A左右，同样被送入第四分离器50进行气液相分离。

第四分离器50顶部的饱和气体含有微量的氦气，因此被送入第一BOG压缩机80入口进行回收。第四分离器50底部的第四凝液经过液位调节阀V4被送入第一换热器HEX1进行回热复温，之后被送入返流气压缩机200进行增压。

第二换热器HEX2中的冷源来自液氮储槽中的液氮，该液氮首先通过第四节流阀V5进行减压，约1.5Bar.A的液氮依次通入第二换热器HEX2和第一换热器HEX1进行换热。氦提取单元100的冷源流体出口的常温氮气经加热后供给脱二氧化碳脱水装置，作为再生气对该装置进行吹扫再生。

如图5所示，一实施方式的氦提取装置，包括预处理装置200和返流气压缩机300。

预处理装置200和氦提取单元100依次连接。

预处理装置200包括催化脱氢单元、催化脱氧单元和脱二氧化碳脱水单元中的至少一种。

氦提取单元100的结构如上文，在此不再赘述。

上述氦提取装置，通过预处理装置200可以对提氦原料气中的氢气、氧气、二氧化碳和水中的一种或多种。再将预处理后的提氦原料气通过氦提取单元100进行提氦处理，从而从BOG中有效提取氦气，得到高纯氦气。

催化脱氢单元用于去除提氦原料气中的氢气。催化脱氧单元用于去除提氦原料气中的氧气。脱二氧化碳脱水单元用于去除提氦原料气中的二氧化碳和水。优选的，预处理装置200包括催化脱氢单元、催化脱氧单元和脱二氧化碳脱水单元。预处理装置200可以去除提氦原料气中氢气、氧气、二氧化碳和水。

BOG气体往往是甲烷、氮气、氦气、氢气及微量乙烷气体的混合气体，而大量测试数据表明，氢气含量(体积)与氦气含量(体积)的比值往往介于1：9～3：7之间，因此氢气需要在氦提取单元100的上游进行催化氧化去除，以防止氢气在下游浓缩后含量过高，难以去除。

氢气的催化氧化是在特定催化剂的作用下，在一定温度下使BOG中的氢气与计量配入的氧气进行反应，使氢气完全反应转化为水。该过程只有氢气与氧气进行反应，而甲烷与氧气完全不进行反应，反应后的氢气含量不高于1ppm。由于在催化脱氢过程中往往需要过量一定的氧气(不超过0.1％)，因此需要在催化脱氧反应器中在特定催化剂的作用下，使BOG中的甲烷与过量的氧气进行反应，生成一定量的二氧化碳和水。最后BOG气体在回热冷却后送入两塔切换式脱二氧化碳脱水装置中，使BOG中的二氧化碳和水的含量不高于1ppm。

预处理后的BOG中组成为甲烷、氮气、氦气和微量的乙烷，该净化气压力不低于0.7MPa.A，被送入低温冷箱中氦提取单元100的进行高纯氦气的提取。该低温冷箱采用低温冷凝分离+深冷吸附的方式进行氦气的提取。

在一个实施例中，上述氦提取装置还包括旁通阀400，旁通阀400连接预处理装置200的入口管路和返流气压缩机300的出口管路。通过设置旁通阀400，当氦提取装置维修或故障时，开启旁通阀400，可以随时切入切出。

进一步的，在一个实施例中，预处理装置200的入口和旁通阀400之间还设有第一阀门，返流气压缩机300的出口和旁通阀400之间还设有第二阀门。

在一个实施例中，上述氦提取装置还包括返流气压缩机300，返流气压缩机300设于氦提取单元100的第一换热器HEX1的第四气体出口。

在一个实施例中，返流气压缩机300的出口和燃料气输出管路连通。具体的，燃料气输出管路设于返流气压缩机300的出口和旁通阀400之间。

上述氦提取装置，将提氦后的BOG气体通过燃料气输出管路输出进行燃烧，有利于不影响第一BOG压缩机80和第二BOG压缩机90的设计流量。此外，由于是采用提氦后的BOG气体进行燃烧，而不是采用直接采用BOG气体进行燃烧，有利于提高氦产量。

如图5所示，一实施方式的利用LNG生产装置联产氦气的系统包括LNG生产装置500和氦提取装置，氦提取装置的预处理装置200和LNG生产装置500的提氦原料气的出口连通，氦提取装置的出口分别和燃料气输出管路以及LNG生产装置500连通。

其中，氦提取装置的结构如上文，在此不再赘述。

具体的，提氦原料气的出口设于LNG生产装置500的第一BOG压缩机80和第一BOG压缩机90之间。利用LNG生产装置联产氦气的系统还包括返流气压缩机300，返流气压缩机300设于氦提取装置的出口。返流气压缩机300的出口和第一BOG压缩机80和第二BOG压缩机90之间的连接管路连通。

具体的，第四分离器50的气体出口输出微量闪蒸氦气。第四分离器50的气体出口和第一BOG压缩机80的入口连通。

上述利用LNG生产装置联产氦气的系统，氦提取装置并联在现有LNG生产装置的燃料气管线上的，对LNG生产完全没有影响。

氦提取装置的第一换热器HEX1的第四气体出口输出的返流气，通过返流气压缩机300增压后的返流气一部分送入燃料气管线作为燃料气燃烧，多余的返流气被送到第一BOG压缩机90入口，汇入现有LNG厂BOG循环系统。

上述利用LNG生产装置联产氦气的系统，具有以下优点：

1、利用BOG气体本身具有大的J-T系数，通过等温压缩制冷即可实现快速冷却，流程简单高效，且适应能力强。

2、与现有LNG生产装置有机结合，多种手段保证氦气提取率：通过采用提氦后的返流气作为燃料气，只对一部分BOG气体进行提氦处理，而另一部分BOG继续进行氦气富集，提高了氦气提取的经济性。

3、将现有LNG生产装置BOG气体中的不凝性气体氦气进行了提取，降低了BOG压缩机的耗电量，提高了现有LNG生产装置的经济性。

4、将BOG气体中的氦气进行提取后，将脱氦BOG气体重新返回现有装置，现有装置无需改动。

以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种氦提取单元，其特征在于，包括第一换热器、第一分离器、第二换热器、第二分离器、第三换热器、第四换热器、第三分离器和吸附组件，其中，沿提氦原料气的输送方向，所述第一换热器、所述第一分离器、所述第二换热器、所述第二分离器、所述第三换热器、所述第四换热器、所述第三分离器和所述吸附组件依次连接；

所述第二换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第一换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第二换热器的冷源流体入口为所述氦提取单元的冷源流体入口，所述第二换热器的冷源流体出口和所述第一换热器的冷源流体入口连通，所述第一换热器的冷源流体出口为所述氦提取单元的冷源流体出口；

所述吸附组件包括第一吸附器和第二吸附器，所述第一吸附器和所述第二吸附器并联后和所述第三分离器的气体出口连通；

还包括第四分离器，所述第一分离器和第二分离器的液体出口均和所述第四分离器的入口连通，所述第四分离器的气体出口和液体出口均和所述第一换热器连通。

2.如权利要求1所述的氦提取单元，其特征在于，所述第一分离器的液体出口设有第一节流阀，所述第二分离器的液体出口设有第二节流阀，所述第三分离器的液体出口设有第三节流阀。

3.一种氦提取单元，其特征在于，包括第一换热器、第一分离器、第二换热器、第二分离器、第三换热器、第四换热器、第三分离器、第四分离器、第一吸附器和第二吸附器；

提氦原料气从所述第一换热器的第一入口进入所述第一换热器，所述第一换热器的第一出口和所述第一分离器的入口连通，所述第一分离器的气体出口和所述第二换热器的第一入口连通，所述第二换热器的第一出口和所述第二分离器的入口连通，所述第二分离器的气体出口和所述第三换热器的第一入口连通，所述第三换热器的第一出口和所述第四换热器的入口连通，所述第四换热器的出口和所述第三分离器的入口连通，所述第三分离器的气体出口分别和所述第一吸附器以及所述第二吸附器的入口连通，所述第一吸附器以及所述第二吸附器并联连接，所述第一吸附器和所述第二吸附器的出口均和所述第三换热器的第二入口连通，所述第三换热器的第二出口和所述第一换热器的第二入口连通，所述第一换热器的第二出口输出提纯后的氦气；

所述第三分离器的液体出口和所述第三换热器的第三入口连通，所述第三换热器的第三出口、所述第二分离器的液体出口以及所述第一分离器的液体出口均和所述第四分离器的入口连通，所述第四分离器的气体出口和所述第一换热器的第三入口连通，所述第一换热器的第三出口输出闪蒸汽，所述第四分离器的液体出口和所述第一换热器的第四入口连通，所述第一换热器的第四出口输出返流气体；

所述第二换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第一换热器设有冷源流体入口和冷源流体出口，所述第二换热器的冷源流体入口为所述氦提取单元冷源流体入口，所述第二换热器的冷源流体出口和所述第一换热器的冷源流体入口连通，所述第一换热器的冷源流体出口为所述氦提取单元冷源流体出口。

4.一种氦提取装置，其特征在于，包括预处理装置和如权利要求1-2中任一项所述的氦提取单元；

所述预处理装置和所述氦提取单元依次连接；

所述预处理装置包括催化脱氢单元、催化脱氧单元和脱二氧化碳脱水单元中的至少一种。

5.如权利要求4所述氦提取装置，其特征在于，还包括旁通阀，所述旁通阀连接所述预处理装置的入口管路和所述氦提取单元的出口管路。

6.如权利要求4所述氦提取装置，其特征在于，还包括返流气压缩机，所述返流气压缩机设于所述氦提取单元的出口，所述返流气压缩机的出口和燃料气输出管路连通。

7.一种联产氦气的系统，其特征在于，包括LNG生产装置和如权利要求4-6中任一项所述的氦提取装置，所述氦提取装置的预处理装置和所述LNG生产装置的提氦原料气的出口连通，所述氦提取单元的出口分别和燃料气输出管路以及所述LNG生产装置连通。

Images