CN111974175B - 膜法天然气提氦方法和设备 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种膜法天然气提氦方法，用于提取天然气中的氦气，包括：使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；将第一气体依次通过多级渗透膜，由多级渗透膜对第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；将粗氦气体输送至第二脱氢器，由第二脱氢器对粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；对第二气体进行提纯处理，得到氦气。本申请的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，借助渗透膜两侧气体的分压差作为推动力，通过溶解—扩散—解析等步骤，产生组分间传递速率的差异来实现气体分离的目的。相较于相关技术中采用低温冷凝法进行氦气提取的方式，不需要低温环境，在常温下进行即可。这也就有效降低了能耗。

Description

膜法天然气提氦方法和设备

技术领域

本公开涉及天然气气体处理技术领域，尤其涉及一种膜法天然气提氦方法和设备。

背景技术

目前，从天然气中提取氦气采用的工艺一般为低温冷凝法。工艺流程一般包括气源预处理净化，粗氦提取及氦气精制等。其中，在采用低温冷凝法进行氦气的提取时，一般采用氮气循环制冷技术来满足提氦工艺中所需的制冷温度。对于前端原料气预冷方案，根据具体原料气气质条件，采用膨胀制冷、外部制冷以及膨胀制冷+外部制冷的方式。由此，低温冷凝法工艺相对于非低温提氦工艺而言，低温冷凝法提取氦气是一个高耗能的过程，这就使得天然气提氦工艺的成本较高。

发明内容

有鉴于此，本公开提出了一种膜法天然气提氦方法，可以有效降低提氦工艺的能耗。

根据本公开的一方面，提供了一种膜法天然气提氦方法，用于提取天然气中的氦气，包括：

使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；

将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；

将所述粗氦气体输送至第二脱氢器，由所述第二脱氢器对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；

对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。

在一种可能的实现方式中，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体时，所述第一脱氢器内装设的催化剂为钯触媒催化剂。

在一种可能的实现方式中，所述渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；

将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体，包括：

将所述第一气体输送至所述第一渗透膜，由所述第一渗透膜将所述第一气体分离为第一富氦渗透气和第一贫氦渗余气；

将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体；

将所述第一贫氦渗余气输送至所述第二渗透膜，由所述第二渗透膜将所述第一贫氦渗余气分离为第二富氦渗透气和第二贫氦渗余气；

将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取，将所述第二贫氦渗余气输送至天然气回收装置进行回收。

在一种可能的实现方式中，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体时，还包括：

通过所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行再次分离，得到第三富氦渗透气，并将所述第三富氦渗透气输送回所述第三渗透膜进行再次分离；

其中，在所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行分离时所剩余的渗余气输送至所述第一渗透膜进行再次回收提取。

在一种可能的实现方式中，将所述第一气体输送至所述第一渗透膜之前，还包括：

将所述第一气体依次通过第一碳床和第一过滤器，由所述第一碳床和所述第一过滤器依次对所述第一气体进行吸附过滤处理，以去除所述第一气体中的机油和碳颗粒。

在一种可能的实现方式中，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜之前，还包括：

由第二压缩机将所述第一富氦渗透气进行压缩处理后，再将压缩处理后的所述第一富氦渗透气依次通过第二碳床和第二过滤器，由所述第二碳床和所述第二过滤器对所述第一富氦渗透气进行吸附和过滤。

在一种可能的实现方式中，将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取之前，还包括：

由第一压缩机对所述第二富氦渗透气进行压缩后，再将压缩后的所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜。

根据本申请的另一方面，还提供了一种膜法天然气提氦设备，用于采用前面任一所述膜法天然气提氦方法从天然气中提取氦气，包括催化氧化脱氢模块、氦气膜法提浓模块和深冷提纯模块；

其中，所述催化氧化脱氢模块包括第一脱氢器和第二脱氢器；

所述第一脱氢器的进气口适用于连通原料气出气管，用于引入所述原料气，对所述原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；

所述氦气膜法提浓模块的进气口连通所述第一脱氢器的出气口，且所述氦气膜法提浓模块包括多级连通的渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体进行氦气分离，得到粗氦气体；

所述第二脱氢器的进气口连通所述氦气膜法提浓模块的出气口，用于引入所述粗氦气体，并对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；

所述第二脱氢器的出气口连通所述深冷提纯模块的进气口，用于进入所述第二气体，并对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。

在一种可能的实现方式中，所述氦气膜法提浓模块中的渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；

所述第一渗透膜的进气侧作为所述氦气膜法提浓模块的进气口，连通所述第一脱氢器的出气口；

所述第一渗透膜具有第一出气侧和第二出气侧，所述第一出气侧连通所述第三渗透膜的进气侧，所述第二出气侧连通所述第二渗透膜的进气侧；

所述第二渗透膜的第三出气侧连通所述第一渗透膜的进气侧，所述第二渗透膜的第四出气侧连通天然气回收装置；

所述第三渗透膜的第五出气侧作为所述氦气膜法提浓模块的出气口，连通所述第二脱氢器的进气口。

在一种可能的实现方式中，所述氦气膜法提浓模块还包括第一碳床、第一过滤器、第一压缩机、第二碳床、第二过滤器和第二压缩机；

所述第一碳床和所述第一过滤器依次安装在所述第一渗透膜的进气侧与原料气出气管之间；

所述第二压缩机、所述第二碳床和所述第二过虑器依次安装在所述第一渗透膜的第一出气侧与所述第三渗透膜的进气侧之间；

所述第一压缩机安装在所述第二渗透膜的第三出气侧与所述第一渗透膜的进气侧之间。

本申请实施例的膜法天然气提氦方法，通过对原料气进行脱氢预处理得到第一气体后，采用渗透膜对第一气体进行渗透分离，从而将氦气由天然气中提取出来，然后再对提取出的粗氦气体进行脱氢后处理和提纯处理后，即可提取出高浓度的氦气。也就是说，本申请的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，借助渗透膜两侧气体的分压差作为推动力，通过溶解—扩散—解析等步骤，产生组分间传递速率的差异来实现气体分离的目的。相较于相关技术中采用低温冷凝法进行氦气提取的方式，不需要低温环境，在常温下进行即可。这也就有效降低了提取工艺对环境温度的要求，进而也就有效降低了能耗。

根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。

附图说明

包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。

图1示出本申请实施例的膜法天然气提氦方法的工艺流程图；

图2示出本申请实施例的膜法天然气提氦方法中对第一气体进行氦气分离得到粗氦气体的工艺流程示意图；

图3示出本申请实施例的膜法天然气提氦设备的布置示意图。

具体实施方式

以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。

其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明或简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。

另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述，以便于凸显本公开的主旨。

图1示出根据本申请实施例的膜法天然气脱氢方法的流程图。如图1所示，该方法包括：步骤S100，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体(即，前催化氧化脱氢工艺阶段)。步骤S200，将第一气体依次通过多级渗透膜，由多级渗透膜对第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体(即，膜法提浓工艺阶段)。步骤S300，将粗氦气体输送至第二脱氢器，由第二脱氢器对粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体(即，后催化氧化脱氢工艺阶段)。步骤S400，对第二气体进行提纯处理，得到氦气(即，深冷提纯工艺阶段)。

本申请实施例的膜法天然气提氦方法，通过对原料气进行脱氢预处理得到第一气体后，采用渗透膜对第一气体进行渗透分离，从而将氦气由天然气中提取出来，然后再对提取出的粗氦气体进行脱氢后处理和提纯处理后，即可提取出高浓度的氦气。也就是说，本申请的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，借助渗透膜两侧气体的分压差作为推动力，通过溶解—扩散—解析等步骤，产生组分间传递速率的差异来实现气体分离的目的。相较于相关技术中采用低温冷凝法进行氦气提取的方式，不需要低温环境，在常温下进行即可。这也就有效降低了提取工艺对环境温度的要求，进而也就有效降低了能耗。

其中，需要说明的是，在本申请实施例的膜法天然气提氦方法中，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理时，可以采用催化氧化脱氢方式。即，第一脱氢器内装设相应的催化剂，在催化剂的作用下使得天然气中的氧气与氢气发生化学反应生成水，从而实现脱氢的目的。在一种可能的实现方式中，催化剂可以选用高性能的钯触媒催化剂。

通过第一脱氢器对原料气进行脱氢处理得到第一气体后，即可对第一气体进行提氦处理。根据前面所述，本申请的膜法天然气提氦方法的工艺原理主要是采用渗透膜，通过渗透膜两侧气体的分压差对天然气进行渗透分离。参阅图2，通过渗透膜对天然气进行氦气分离的工艺流程可以通过以下方式来实现。

即，在一种可能的实现方式中，渗透膜可以设置为三级级联的结构。此处，需要解释说明的是，设置三级级联的渗透膜指的是，渗透膜包括第一渗透膜121、第二渗透膜122和第三渗透膜123。其中，第一渗透膜121设置在第二渗透膜122和第三渗透膜123的前端，首先由第一渗透膜121对第一气体进行渗透分离。

同时，第一渗透膜121具有两个出气侧(即，第一出气侧和第二出气侧)。第一渗透膜121的两个出气侧分别连接第二渗透膜122的进气侧和第三渗透膜123的进气侧。

由此，在将第一气体依次通过多级渗透膜，由多级渗透膜对第一气体依次进行氦气分离得到粗氦气体时，其工艺流程为：

将第一气体输送至第一渗透膜121，由第一渗透膜121将第一气体分离为第一富氦渗透气和第一贫氦渗余气。进而再将第一富氦渗透气输送至第三渗透膜123，通过第三渗透膜123由第一富氦渗透气中分离出粗氦气体。同时，还将第一贫氦渗余气输送至第二渗透膜122，由第二渗透膜122将第一贫氦渗余气分离为第二富氦渗透气和第二贫氦渗余气。

其中，由第二渗透膜122分离出的第二富氦渗透气输送至第一渗透膜121，由第一渗透膜121进行第二富氦渗透气的回收再提取。由第二渗透膜122分离出的第二贫氦渗余气则输送至天然气回收装置进行回收。

通过设置第一渗透膜121、第二渗透膜122和第三渗透膜123，在第一气体经过第一渗透膜121的渗透分离后，再分别由第二渗透膜122和第三渗透分别对第一渗透膜121分离出来的两种渗透气(即，第一贫氦渗余气和第一富氦渗透气)进行再次渗透分离，将第一贫氦渗余气由第二渗透气进行分离后得到的第二富氦渗透气再重新输送至第一渗透膜121进行再次分离，实现了天然气的多次渗透分离处理，这也就有效提高了氦气的回收率。

进一步的，在上述实现方式中，参阅图2，将第一富氦渗透气输送至第三渗透膜123，由第三渗透膜123对第一富氦渗透气进行氦气分离时，产生两条富氦渗透流和一条贫氦渗余气。即，该第三渗透膜123可以对第一富氦渗透进行两次渗透分离。

其中，第一次渗透分离出粗氦气体。粗氦气体作为提取出的粗氦产品可以直接进入第二脱氢器进行脱氢后处理。第二次渗透分离出的第三富氦渗透气则回送至第三渗透膜123进行再次渗透分离。

其中，在第一次渗透分离和第二次渗透分离过程中得到的贫氦渗余气作为渗余气，再次输送至第一渗透膜121中，将渗余气与第一气体一起由第一渗透膜121进行再次渗透分离。

由此，在上述工艺流程中，通过在第三渗透膜123处引出两条富氦渗透流(即，粗氦气体和第三富氦渗透气)和一条贫氦渗余气(即，第三贫氦渗余气)，其中一条富氦渗透流再回送至第三渗透膜123进行再次渗透分离，贫氦渗余气则直接回送至第一渗透膜121进行渗透分离，进一步实现了渗透气的循环分离的过程，通过这些循环分离的过程，使得天然气的渗透分离更加彻底，从而也就更进一步地提高了氦气的回收率。

应当指出的是，在将第一气体输送至第一渗透膜121之前，为了有效保证第一渗透膜121对气体的渗透分离效果，还可以包括以下工艺：

即，参阅图2，将第一气体依次通过第一碳床124和第一过滤器125，由第一碳床124和第一过滤器125依次对第一气体进行吸附过滤处理，以去除第一气体中的机油和碳颗粒。

相应的，在将第一富氦渗透气输送至第三渗透膜123之前，还包括：由第二压缩机126将第一富氦渗透气进行压缩处理后，再将压缩处理后的第一富氦渗透气依次通过第二碳床127和第二过滤器128，由第二碳床127和第二过滤器128对第一富氦渗透气进行吸附和过滤。

将第二富氦渗透气输送至第一渗透膜121，进行第二富氦渗透气的回收再提取之前，还包括：由第一压缩机129对第二富氦渗透气进行压缩后，再将压缩后的第二富氦渗透气输送至第一渗透膜121。

为更清楚地说明本申请中对第一气体进行渗透分离的工艺流程，以下以图2所示为例，对第一气体的膜法提浓流程进行详细阐述。

参阅图2，从BOG循环压缩机排除的整个BOG(蒸发气体)被送入氦气回收装置，由氦气回收装置对BOG进行如上所述的回收工艺。原料气首先通过第一碳床124和第一过滤器125，由第一碳床124和第一过滤器125依次对BOG进行吸附和过滤，以去除BOG中的压缩机机油和碳颗粒。然后进入第一渗透膜121(即，Membrane1)，第一渗透膜121快速的渗透氦气，将原料气分离成第一富氦渗透气(即，富He1)和第一贫氦渗余气(即，贫He1)。

第一贫氦渗余气(即，贫He1)进入与第一渗透膜121功能相同的第二渗透膜122(Membrane2)，由第二渗透膜122对第一贫氦渗余气(即，贫He1) 进行再次渗透分离，再次分离产生第二富氦渗透气(富He2)和第二贫氦渗余气(贫He2)。其中，第二贫氦渗余气(贫He2)作为回收气体(Recycle BOG) 被送至天然气回收装置进行回收。第二富氦渗透气(富He2)则经过第一压缩机129压缩后再次被送至第一渗透膜121，与原料气一起进行再次渗透分离，从而提高氦气的回收率。

同时，第一富氦渗透气(富He1)则经过第二压缩机126压缩，并经过第二碳床127和第二过滤器128进行碳颗粒和机油的去除后，被送至第三渗透膜 123(Membrane3)。第三渗透膜123对第一富氦渗透气(富He1)进行分离产生两条富氦渗透流和一条贫氦渗余气。其中，一条富氦渗透流(即，富He3) 作为第三渗透膜123第一次渗透得到的粗氦产品，被直接送到下游设备进行进一步处理(即，脱氢后处理和提纯处理)。另一条富氦渗透流(即，富He4) 作为第三渗透膜123第二次渗透得到的富氦渗透流再循环回至第二压缩机 126进行压缩后，再依次通过第二碳床127和第二过滤器128后，被送至第三渗透膜123进行再次渗透分离。贫氦渗余气(即，贫He3)则直接被回送至第一渗透膜121，与原料气一起经第一渗透膜121再次渗透分离。其中，第三渗透膜123产生的一条富氦渗透流和一条贫氦渗余气分别被回送至第三渗透膜 123和第一渗透膜121进行再次渗透分离，更进一步地提高了氦气的回收率。

此处，应当指出的是，如果进料槽不能从现有的BOG循环压缩机排出，则可以通过由压缩机吸入侧抽出的方式将BOG输送至氦气回收装置。

通过上述任一方式得到粗氦气体后，即可由第二脱氢器对粗氦气体进行后催化氧化脱氢处理。相应的，第二脱氢器对粗氦气体进行脱氢处理时，同样可以采用催化剂，在催化剂作用下使得粗氦气体中的氧气与氢气反应生成水。同时，第二脱氢器中所采用的催化剂同样也可以选用高性能的钯触媒催化剂，来提高催化氧化脱氢处理的效果。

进一步的，由第二脱氢器对粗氦气体进行脱氢后处理得到第二气体后，所得到的第二气体即可进入深冷提纯工段。即，步骤S400，对第二气体进行提纯处理，得到氦气。

在一种可能的实现方式中，对第二气体进行提纯处理时，可以采用低温冷凝的方法在不同温区将第二气体中的绝大部分甲烷和氮气冷凝分离去除。然后，将去除大部分甲烷和氮气的第二气体再通过低温吸附器，将第二气体中的杂质气体吸附去除，最终提取得到高浓度氦气。

此外，获取得到的高浓度氦气可以通过步骤S500，回收存储在气囊中，再经回收膜压机通过汇流排进入回收钢瓶组，由此完成氦气的回收存储。

其中，需要说明的是，在采用低温冷凝法在不同温区将第二气体中的绝大部分甲烷和氮气冷凝分离去除时，不同温区所设置的温度可以根据所要冷凝去除的气体的冷凝温度进行灵活设置，此处不进行具体限定。

由此，本申请提供的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，由渗透膜两侧的气体压差进行氦气的分离，在整个提氦工艺流程中没有相变，同时还大大降低了能耗。并且，在提氦工艺流程中通过回收富氦渗透气，对富氦渗透气进行再次渗透分离，有效提高了氦气的回收率，所提取出的粗氦浓度可达95％以上，同时还大大降低了下游深冷提纯工艺的投资与操作费用。相应的，基于前面任一所述的膜法天然气提氦方法，本申请还提供了一种膜法天然气提氦设备。由于本申请提供的膜法天然气提氦设备的工作原理与本申请的膜法天然气提氦方法的工艺流程相同或相似，因此重复之处不再赘述。

在一种可能的实现方式中，参阅图2和图3，本申请提供的膜法天然气提氦设备100包括催化氧化脱氢模块110，氦气膜法提浓模块120和深冷提纯模块130。其中，催化氧化脱氢模块110包括第一脱氢器和第二脱氢器(图中未示出)。第一脱氢器的进气口适用于连通原料气出气管，用于引入原料气，对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体。氦气膜法提浓模块120的进气口连通第一脱氢器的出气口，且氦气膜法提浓模块120包括多级连通的渗透膜，由多级渗透膜对第一气体进行氦气分离，得到粗氦气体。第二脱氢器的进气口连通氦气膜法提浓模块120的出气口，用于引入粗氦气体，并对粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体。第二脱氢器的出气口连通深冷提纯模块130 的进气口，用于进入第二气体，并对第二气体进行提纯处理，得到氦气。

其中，参阅图2，氦气膜法提浓模块120中的渗透膜包括第一渗透膜121、第二渗透膜122和第三渗透膜123。第一渗透膜121的进气侧作为氦气膜法提浓模块120的进气口，连通第一脱氢器的出气口。第一渗透膜121具有第一出气侧和第二出气侧，第一出气侧连通第三渗透膜123的进气侧，第二出气侧连通第二渗透膜122的进气侧。第二渗透膜122的第三出气侧连通第一渗透膜 121的进气侧，第二渗透膜122的第四出气侧连通天然气回收装置。第三渗透膜123的第五出气侧作为氦气膜法提浓模块120的出气口，连通第二脱氢器的进气口。

进一步的，参阅图2，氦气膜法提浓模块120还包括第一碳床124、第一过滤器、第二压缩机126、第二碳床127、第二过滤器128和第一压缩机129；第一碳床124和第一过滤器125依次安装在第一渗透膜121的进气侧与原料气出气管之间；第二压缩机126、第二碳床127和第二过滤器128依次安装在第一渗透膜121的第一出气侧与第三渗透膜123的进气侧之间；第一压缩机129 安装在第二渗透膜122的第三出气侧与第一渗透膜121的进气侧之间。

同时，还应当指出的是，本申请的膜法天然气提氦设备100可以采用模块化撬装结构，在工厂预制完成后再整体运输到工艺处理现象进行使用。其中，参阅图3，在一种可能的实现方式中，膜法天然气提氦设备100模块化撬装结构部布置可以按照图3所示方式进行。

通过采用模块化撬装结构，实现了整体运输安装的目的。现场占地少，安装时间短，并且方便生产现场转移。

同时，通过采用上述任一种膜法天然气提氦设备100进行天然气提氦工艺，操作简单，现场不需要操作人员值守即可进行。并且，在提氦工艺流程中没有相变，大大降低了能耗。膜法天然气提氦设备100中所采用的渗透膜不包含运动部件，维护方便，并且经久耐用，使用寿命可达5年以上，操作费用低，除更换膜组件外不会产生其他费用。同时，通过多级渗透膜的依次渗透分离及回收后进行循环再次渗透分离的处理工艺，有效提高了氦气提取率，粗氦浓度可达95％以上。并且，还大大降低了下游深冷提纯工艺的投资与操作费用，通过采用模块化撬装结构，实现了整体运输，安装的功能，现场占地少，安装时间短，而且方便生产和现场转移。

进一步的，通过本申请的膜法天然气提氦方法和设备，相较于相关技术中采用低温冷凝法的方式，氦气回收率可观，渗透膜的稳定性和可靠性较高，占地面积小，能耗大大降低，投资运行成本低，同时既可以实现再BOG里提取氦气，还可以在原料气(即，集气站)中提取氦气。

以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中的技术的改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施例。

Claims (6)

1.一种膜法天然气提氦方法，其特征在于，用于提取天然气中的氦气，包括：

使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；

将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；

将所述粗氦气体输送至第二脱氢器，由所述第二脱氢器对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；

对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气；

其中，所述渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；

将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体，包括：

将所述第一气体输送至所述第一渗透膜，由所述第一渗透膜将所述第一气体分离为第一富氦渗透气和第一贫氦渗余气；

将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体；

将所述第一贫氦渗余气输送至所述第二渗透膜，由所述第二渗透膜将所述第一贫氦渗余气分离为第二富氦渗透气和第二贫氦渗余气；

将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取，将所述第二贫氦渗余气输送至天然气回收装置进行回收；

将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜之前，还包括：

由第二压缩机将所述第一富氦渗透气进行压缩处理后，再将压缩处理后的所述第一富氦渗透气依次通过第二碳床和第二过滤器，由所述第二碳床和所述第二过滤器对所述第一富氦渗透气进行吸附和过滤；

将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体时，还包括：

通过所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行再次分离，得到第三富氦渗透气，并将所述第三富氦渗透气输送回所述第三渗透膜进行再次分离；

其中，在所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行分离时所剩余的渗余气输送至所述第一渗透膜进行再次回收提取。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体时，所述第一脱氢器内装设的催化剂为钯触媒催化剂。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第一气体输送至所述第一渗透膜之前，还包括：

将所述第一气体依次通过第一碳床和第一过滤器，由所述第一碳床和所述第一过滤器依次对所述第一气体进行吸附过滤处理，以去除所述第一气体中的机油和碳颗粒。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取之前，还包括：

由第一压缩机对所述第二富氦渗透气进行压缩后，再将压缩后的所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜。

5.一种膜法天然气提氦设备，其特征在于，用于采用权利要求1至4任一项所述膜法天然气提氦方法从天然气中提取氦气，包括催化氧化脱氢模块、氦气膜法提浓模块和深冷提纯模块；

其中，所述催化氧化脱氢模块包括第一脱氢器和第二脱氢器；

所述第一脱氢器的进气口适用于连通原料气出气管，用于引入所述原料气，对所述原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；

所述氦气膜法提浓模块的进气口连通所述第一脱氢器的出气口，且所述氦气膜法提浓模块包括多级连通的渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体进行氦气分离，得到粗氦气体；

所述第二脱氢器的进气口连通所述氦气膜法提浓模块的出气口，用于引入所述粗氦气体，并对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；

所述第二脱氢器的出气口连通所述深冷提纯模块的进气口，用于进入所述第二气体，并对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气；

所述氦气膜法提浓模块中的渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；

所述第一渗透膜的进气侧作为所述氦气膜法提浓模块的进气口，连通所述第一脱氢器的出气口；

所述第一渗透膜具有第一出气侧和第二出气侧，所述第一出气侧连通所述第三渗透膜的进气侧，所述第二出气侧连通所述第二渗透膜的进气侧；

所述第二渗透膜的第三出气侧连通所述第一渗透膜的进气侧，所述第二渗透膜的第四出气侧连通天然气回收装置；

所述第三渗透膜的第五出气侧作为所述氦气膜法提浓模块的出气口，连通所述第二脱氢器的进气口；

所述氦气膜法提浓模块还包括第二碳床、第二过滤器和第二压缩机；

所述第二压缩机、所述第二碳床和所述第二过滤 器依次安装在所述第一渗透膜的第一出气侧与所述第三渗透膜的进气侧之间。

6.根据权利要求5所述的设备，其特征在于，所述氦气膜法提浓模块还包括第一碳床、第一过滤器、第一压缩机；

所述第一碳床和所述第一过滤器依次安装在所述第一渗透膜的进气侧与原料气出气管之间；

所述第一压缩机安装在所述第二渗透膜的第三出气侧与所述第一渗透膜的进气侧之间。

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