CN113566493A - 氦气回收的深冷分离系统 - Google Patents

氦气回收的深冷分离系统 Download PDF

Info

Publication number
CN113566493A
CN113566493A CN202110904456.0A CN202110904456A CN113566493A CN 113566493 A CN113566493 A CN 113566493A CN 202110904456 A CN202110904456 A CN 202110904456A CN 113566493 A CN113566493 A CN 113566493A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pipeline
heat exchanger
main heat
nitrogen
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202110904456.0A
Other languages
English (en)
Inventor
师铜墙
陈德祥
吕继祥
刘杨
王传喜
夏善蒲
黄卫
汪澎
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Vacree Technologies Co Ltd
Original Assignee
Vacree Technologies Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Vacree Technologies Co Ltd filed Critical Vacree Technologies Co Ltd
Priority to CN202110904456.0A priority Critical patent/CN113566493A/zh
Publication of CN113566493A publication Critical patent/CN113566493A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/028—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases
    • F25J3/029—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of noble gases of helium
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0204—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the feed stream
    • F25J3/0209—Natural gas or substitute natural gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0233—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of CnHm with 1 carbon atom or more
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J3/00—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification
    • F25J3/02—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream
    • F25J3/0228—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream
    • F25J3/0257—Processes or apparatus for separating the constituents of gaseous or liquefied gaseous mixtures involving the use of liquefaction or solidification by rectification, i.e. by continuous interchange of heat and material between a vapour stream and a liquid stream characterised by the separated product stream separation of nitrogen
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/02—Processes or apparatus using separation by rectification in a single pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/04—Processes or apparatus using separation by rectification in a dual pressure main column system
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/40—Features relating to the provision of boil-up in the bottom of a column
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/70—Refluxing the column with a condensed part of the feed stream, i.e. fractionator top is stripped or self-rectified
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2200/00—Processes or apparatus using separation by rectification
    • F25J2200/72—Refluxing the column with at least a part of the totally condensed overhead gas
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/02—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum
    • F25J2205/04—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using simple phase separation in a vessel or drum in the feed line, i.e. upstream of the fractionation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/40—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using hybrid system, i.e. combining cryogenic and non-cryogenic separation techniques
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/60—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using adsorption on solid adsorbents, e.g. by temperature-swing adsorption [TSA] at the hot or cold end
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2205/00—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means
    • F25J2205/80—Processes or apparatus using other separation and/or other processing means using membrane, i.e. including a permeation step
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2210/00—Processes characterised by the type or other details of the feed stream
    • F25J2210/90—Boil-off gas from storage
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2215/00—Processes characterised by the type or other details of the product stream
    • F25J2215/04—Recovery of liquid products
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/12—External refrigeration with liquid vaporising loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/14—External refrigeration with work-producing gas expansion loop
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2270/00—Refrigeration techniques used
    • F25J2270/42—Quasi-closed internal or closed external nitrogen refrigeration cycle
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F25—REFRIGERATION OR COOLING; COMBINED HEATING AND REFRIGERATION SYSTEMS; HEAT PUMP SYSTEMS; MANUFACTURE OR STORAGE OF ICE; LIQUEFACTION SOLIDIFICATION OF GASES
    • F25J—LIQUEFACTION, SOLIDIFICATION OR SEPARATION OF GASES OR GASEOUS OR LIQUEFIED GASEOUS MIXTURES BY PRESSURE AND COLD TREATMENT OR BY BRINGING THEM INTO THE SUPERCRITICAL STATE
    • F25J2290/00—Other details not covered by groups F25J2200/00 - F25J2280/00
    • F25J2290/34—Details about subcooling of liquids

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Separation By Low-Temperature Treatments (AREA)

Abstract

本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种氦气回收的深冷分离系统，包括主换热器、闪蒸装置、脱氮塔、制冷单元；还包括连接至主换热器的BOG管路，主换热器通过管路连接至闪蒸装置；闪蒸装置顶部通过管路连接至主换热器，主换热器上设置有粗氦气管路；闪蒸装置底部通过管路、阀门以及管路连接至脱氮塔中部；脱氮塔顶部通过氮气管路连接至主换热器，主换热器上设置有氮气排出管；脱氮塔底部通过甲烷管路连接至主换热器，主换热器上设置有燃料气排出管；所述制冷单元能够为整个系统提供冷量。本发明的优点在于：相对于现有技术，在进行氦气回收时，可直接副产纯氮和燃料气，分离出的粗氦气中杂质较少，下游氦气精制设施负荷较小。

Description

氦气回收的深冷分离系统
技术领域
本发明涉及石油化工领域，具体涉及一种氦气回收的深冷分离系统。
背景技术
目前，常规的氦气提取方法主要有：冷凝法(深冷分离)、空分法、氢液化法、膜分离法、变压吸附法等，其中冷凝法应用于天然气氦气的提取，空分法应用于大气中氦气的提取，氢液化法应用于合成氨尾气中氦气的提取，膜分离法仅应用于氦气的粗提(通常粗氦中的氦组分含量不高)，变压吸附法则通常用于粗氦气精制。
原料天然气中氦组分的分离通常只能采用冷凝法或膜分离，例如公开号为CN111974175A的中国发明专利申请，公开了一种膜法天然气提氦方法和设备，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。
但膜分离无法进行氮和甲烷组分的分离，当需要将氮与甲烷组分分离时只能选择冷凝法。如果直接采用冷凝法回收原料天然气中氦气不具有经济性，但当天然气液化成LNG再经减压送至平底储罐后，平底储罐中的闪蒸气中会聚集大量的低沸点组分(He、H2、N2相较于CH4常压沸点更低)，在闪蒸气(BOG)中直接提取粗氦气，再送至下游氦气精制单元(膜分离+变压吸附)进行精制，有一定的经济性，但冷凝法也有一定的局限性。
采用常规的直接冷凝法即将原料BOG部分冷凝，再将部分冷凝后的BOG进行气液分离，闪蒸可以回收绝大部分氦组分，但无法将溶解的氦组分闪蒸出来，此外也无法直接副产纯氮和合格的液化天然气(BOG再液化时氮组分较高，不符合LNG产品中N2组分<1.0v％的含量要求)。
如果不副产LNG，那么可以将再液化的富甲烷(用作燃料气部分除外)需要返回到原LNG工艺装置的原料天然气管线再循环至整个LNG生产设施进行再液化，提氦与原LNG工艺装置存在互相干扰的问题，增加了操作的复杂程度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于：
现有技术中在进行氦气回收时，无法直接副产纯氮和燃料气，以及分离出的粗氦气中杂质较多而增加下游氦气精制设施负荷的技术问题。
本发明是通过以下技术手段实现解决上述技术问题的：一种氦气回收的深冷分离系统，包括主换热器(E200)、闪蒸装置、脱氮塔(T200)、制冷单元；
还包括连接至主换热器(E200)的BOG管路(01)，主换热器(E200)通过管路(02)连接至闪蒸装置；
闪蒸装置顶部通过管路(03)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有粗氦气管路(04)；
闪蒸装置底部通过管路(07)、阀门以及管路(08)连接至脱氮塔(T200)中部；
脱氮塔(T200)顶部通过氮气管路(09)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有氮气排出管(10)；
脱氮塔(T200)底部通过甲烷管路(11)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有燃料气排出管(20)；
所述制冷单元能够为整个系统提供冷量。
本发明中的氦气回收的深冷分离系统在实际应用中，将来自天然气液化冷箱或者LNG储罐的BOG气体引至BOG管路(01)，例如LNG工厂大型平底储罐顶部排放的BOG气体通常需复热后送出，将复热后的BOG气体增压冷却经管路输送至主换热器(E200)进行进行冷却降温至-180℃-152℃后，经管路(02)进入闪蒸装置，冷却后的BOG直接在闪蒸装置顶部空间进行气液分离，气体中富集He、H2组分，经管路(03)输送至主换热器(E200)复热后，直接作为粗氦气经粗氦气管路(04)输送，根据实际情况，可将粗氦气进行提纯。闪蒸装置底部经管路(07)抽出液体，经阀门减压后从管路(08)送至脱氮塔(T200)中部，在脱氮塔(T200)内进行N2和CH4等组分的分离，N2组分富集于脱氮塔塔顶，经氮气管路(09)进入主换热器(E200)，并经氮气排出管(10)副产纯氮气，要求N2组分纯度>99.99v％，主换热器(E200)此处的通道为液氮过冷使用。脱氮塔(T200)底部富集的为富CH4液体，含C2H6等小分子烃类，通常CH4含量在94.5v％左右，可以直接抽出部分复热后作为燃料气送至全厂燃料气管网，即经甲烷管路(11)输送至主换热器(E200)，并由燃料气排出管(20)排放燃料气，制冷单元能够为整个系统提供冷量。相对于现有技术，在进行氦气回收时，可直接副产纯氮和燃料气，分离出的粗氦气中杂质较少，下游氦气精制设施负荷较小。
优化的，所述闪蒸装置的底部通过液体管路(21)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(22)连接至闪蒸装置；
闪蒸装置中的塔底液体能够经液体管路(21)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(22)返回闪蒸装置底部作为气液传质传热的上升气体使用。
优化的，所述脱氮塔(T200)底部通过甲烷管路(12)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有LNG排出管(13)。
脱氮塔(T200)底部富集的为富CH4液体，除生产燃料气外，富余部分可经甲烷管路(12)进入主换热器(E200)过冷，并经LNG排出管(13)副产LNG。
优化的，所述脱氮塔(T200)底部通过液体管路(14)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(15)连接至脱氮塔(T200)；
脱氮塔(T200)中的塔底液体能够经液体管路(14)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(15)返回脱氮塔(T200)底部作为气液传质传热的上升气体使用。
优化的，所述脱氮塔(T200)顶部通过气体管路(18)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(19)连接至脱氮塔(T200)；
塔顶气体能够经气体管路(18)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(19)返回脱氮塔(T200)顶部作为气液传质传热的回流液体使用。
优化的，所述脱氮塔(T200)顶部通过管路(16)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置LIN排出管(17)。
N2组分富集于脱氮塔塔顶，经管路(16)进入主换热器(E200)过冷后，从LIN排出管(17)产出液氮。
优化的，所述制冷单元包括氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)、氮气膨胀机(ET130)、节流阀；
所述氮气压缩机(C130)通过制冷循环介质管路(31)与主换热器(E200)连接，氮气压缩机(C130)连接至冷却器(E130)，冷却器(E130)通过冷却管路(32)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置管路(33)，管路(33)端部分别连接管路(34)及管路(36)；
所述管路(34)连接至氮气膨胀机(ET130)，氮气膨胀机(ET130)上设置管路(35)；
所述管路(36)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置管路(37)，管路(37)通过节流阀与管路(38)连接，管路(38)与管路(35)汇合后通过冷量管(39)连接至主换热器(E200)。
经主换热器(E200)复热成常温的制冷循环介质氮气经制冷循环介质管路(31)进入氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)，经冷却管路(32)进入主换热器(E200)，经主换热器(E200)降温后的氮气经管路(33)后分成两路，一股氮气经管路(34)直接送至氮气膨胀机(ET130)进行膨胀降温，随后进入管路(35)，另一股氮气经管路(36)则继续降温最终通过主换热器(E200)液化成液氮流向管路(37)，再经节流阀减压后经管路(38)与氮气膨胀机膨胀氮气汇合流经冷量管(39)为整个冷箱提供冷量，随后经主换热器(E200)复热后返回至制冷循环介质管路(31)，完成一个制冷循环。其中，膨胀氮气与节流液氮可以分开进换热器，亦可混合后进入换热器。
优化的，所述闪蒸装置底部设置有再沸器(E110)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
通过管路从主换热器(E200)引出热源(E110’)、热源(E210’)，从BOG管路(01)进入的原料BOG能够分别通过热源(E110’)、热源(E210’)加热再沸器(E110)、再沸器(E210)；
从管路(38)引出管路(B1)，从冷量管(39)引出管路(B2)，管路(B1)、管路(B2)之间设置冷源(E220’)，所述冷源(E220’)能够为塔顶冷凝器(E220)提供冷量。
优化的，所述闪蒸装置底部设置有再沸器(E110)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
从管路(37)引出管路(C1)，管路(C1)端部连接管路(C2)及管路(C3)；
管路(C2)连接至热源(E210’)，热源(E210’)依次与管路(C4)、阀门以及管路(C6)连接；
管路(C3)连接至热源(E110’)，热源(E110’)依次与管路(C5)、阀门以及管路(C7)连接；
管路(C6)与管路(C7)汇合后与冷源(E220’)连接，冷源(E220’)通过管路(B2)连接至冷量管(39)。
优化的，所述闪蒸装置采用闪蒸罐(V100)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
所述制冷单元包括氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)、节流阀；
所述氮气压缩机(C130)通过制冷循环介质管路(31)与主换热器(E200)连接，氮气压缩机(C130)连接至冷却器(E130)，冷却器(E130)通过管路连接至主换热器(E200)；
主换热器(E200)上设置管路(37)，管路(37)通过节流阀与管路(38)连接，管路(38)上设置有热源(E210’)以及阀门，管路(38)连接至冷源(E220’)，冷源(E220’)通过冷量管(39)连接至主换热器(E200)；
所述热源(E210’)能够加热再沸器(E210)，所述冷源(E220’)能够为塔顶冷凝器(E220)提供冷量。
本发明的优点在于：
1.本发明中的氦气回收的深冷分离系统在实际应用中，将来自天然气液化冷箱或者LNG储罐的BOG气体引至BOG管路(01)，例如LNG工厂大型平底储罐顶部排放的BOG气体通常需复热后送出，将复热后的BOG气体增压冷却经管路输送至主换热器(E200)进行进行冷却降温至-180℃-152℃后，经管路(02)进入闪蒸装置，冷却后的BOG直接在闪蒸装置顶部空间进行气液分离，气体中富集He、H2组分，经管路(03)输送至主换热器(E200)复热后，直接作为粗氦气经粗氦气管路(04)输送，根据实际情况，可将粗氦气进行提纯。闪蒸装置底部经管路(07)抽出液体，经阀门减压后从管路(08)送至脱氮塔(T200)中部，在脱氮塔(T200)内进行N2和CH4等组分的分离，N2组分富集于脱氮塔塔顶，经氮气管路(09)进入主换热器(E200)，并经氮气排出管(10)副产纯氮气，要求N2组分纯度>99.99v％，主换热器(E200)此处的通道为液氮过冷使用。脱氮塔(T200)底部富集的为富CH4液体，含C2H6等小分子烃类，通常CH4含量在94.5v％左右，可以直接抽出部分复热后作为燃料气送至全厂燃料气管网，即经甲烷管路(11)输送至主换热器(E200)，并由燃料气排出管(20)排放燃料气，制冷单元能够为整个系统提供冷量。相对于现有技术，在进行氦气回收时，可直接副产纯氮和燃料气，分离出的粗氦气中杂质较少，下游氦气精制设施负荷较小。
2.脱氮塔(T200)底部富集的为富CH4液体，除生产燃料气外，富余部分可经甲烷管路(12)进入主换热器(E200)过冷，并经LNG排出管(13)副产LNG。
3.N2组分富集于脱氮塔塔顶，经管路(16)进入主换热器(E200)过冷后，从LIN排出管(17)产出液氮。
4.经主换热器(E200)复热成常温的制冷循环介质氮气经制冷循环介质管路(31)进入氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)，经冷却管路(32)进入主换热器(E200)，经主换热器(E200)降温后的氮气经管路(33)后分成两路，一股氮气经管路(34)直接送至氮气膨胀机(ET130)进行膨胀降温，随后进入管路(35)，另一股氮气经管路(36)则继续降温最终通过主换热器(E200)液化成液氮流向管路(37)，再经节流阀减压后经管路(38)与氮气膨胀机膨胀氮气汇合流经冷量管(39)为整个冷箱提供冷量，随后经主换热器(E200)复热后返回至制冷循环介质管路(31)，完成一个制冷循环。其中，膨胀氮气与节流液氮可以分开进换热器，亦可混合后进入换热器。
附图说明
图1为本发明实施例一中氦气回收的深冷分离系统的示意图(集成换热器)；
图2为本发明实施例二中氦气回收的深冷分离系统的示意图(分体式换热器)；
图3为本发明实施例三中氦气回收的深冷分离系统的示意图(分体式换热器)；
图4为本发明实施例四中氦气回收的深冷分离系统的示意图(高压闪蒸工艺)；
其中，
主换热器-E200；
脱氮塔-T200；
BOG管路-01；管路-02；管路-03；粗氦气管路-04；纯氦管路-05；排气管路-06；管路-07；管路-08；氮气管路-09；氮气排出管-10；甲烷管路-11；甲烷管路-12；LNG排出管-13；液体管路-14；气化管路-15；管路-16；LIN排出管-17；气体管路-18；气化管路-19；燃料气排出管-20；液体管路-21；气化管路-22；
制冷循环介质管路-31；冷却管路-32；管路-33；管路-34；管路-35；管路-36；管路-37；管路-38；冷量管-39；
再沸器-E110；塔顶冷凝器-E220；
再沸器-E210；
热源-E110’；热源-E210’；冷源-E220’；
管路-B1；管路-B2；
管路-C1；管路-C2；管路-C3；管路-C4；管路-C6；管路-C5；管路-C7；氮气压缩机-C130；冷却器-E130；氮气膨胀机-ET130；
闪蒸罐-V100。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
本实施例为应用于与LNG工艺相结合的氦气回收的深冷洗涤分离工艺，所对应工艺要求BOG气体中不含有H2组分或者H2组分在下游氦气精制设施中脱出。
如图1所示，一种氦气回收的深冷分离系统，包括主换热器E200、闪蒸装置、脱氮塔T200、制冷单元。
如图1所示，还包括连接至主换热器E200的BOG管路01，BOG管路01上设置BOG压缩机，BOG压缩机的排压在5-30barA为佳，最好操作压力在5-20barA之间，所述主换热器E200为低温板翅式或绕管式换热器，用于进出冷热物流间的换热，主换热器E200优选低温板翅式换热器。
主换热器E200通过管路02连接至闪蒸装置，本实施例中，所述闪蒸装置为闪蒸塔。具体的，所述BOG管路01连接至主换热器E200的通道EP201的入口，管路02连接至通道EP201的出口。
如图1所示，闪蒸装置顶部通过管路03连接至主换热器E200，主换热器E200上设置有粗氦气管路04，管路03、粗氦气管路04均连接至主换热器E200的通道EP202。
进一步的，如图1所示，所述粗氦气管路04下游设置氦气精制单元S110，所述氦气精制单元S110为现有技术，氦气精制单元S110可以是变压吸附亦可是膜分离加变压吸附结合工艺，由于粗氦气通常气量比较小，氦气精制单元通常不大。
如图1所示，所述氦气精制单元S110上设置纯氦管路05，用以排出纯氦，氦气精制单元S110上还设置排气管路06，用以排放气体。
如图1所示，闪蒸装置底部通过管路07、阀门以及管路08连接至脱氮塔T200中部。
如图1所示，脱氮塔T200顶部通过氮气管路09连接至主换热器E200，主换热器E200上设置有氮气排出管10。具体的，所述氮气管路09、氮气排出管10均连接至主换热器E200的通道EP203。
如图1所示，脱氮塔T200底部通过甲烷管路11连接至主换热器E200，主换热器E200上设置有燃料气排出管20。燃料气排出管20分为两路，一路为燃料气管路20A，用以排放燃料气，另一路为回收管路20B。所述甲烷管路11、燃料气排出管20均连接至主换热器E200的通道EP204。
具体的，如图1所示，所述闪蒸装置的底部通过液体管路21连接至主换热器E200，主换热器E200通过气化管路22连接至闪蒸装置；具体的，所述液体管路21、气化管路22均连接至主换热器E200的通道EP110。
如图1所示，闪蒸装置中的塔底液体能够经液体管路21进入主换热器E200，部分气化后经气化管路22返回闪蒸装置底部作为气液传质传热的上升气体使用。
如图1所示，所述脱氮塔T200底部通过甲烷管路12连接至主换热器E200，主换热器E200上设置有LNG排出管13。所述甲烷管路12、LNG排出管13均连接至主换热器E200的通道EP209。
如图1所示，所述脱氮塔T200底部通过液体管路14连接至主换热器E200，主换热器E200通过气化管路15连接至脱氮塔T200；所述液体管路14、气化管路15均连接至主换热器E200的通道EP210。
如图1所示，脱氮塔T200中的塔底液体能够经液体管路14进入主换热器E200，部分气化后经气化管路15返回脱氮塔T200底部作为气液传质传热的上升气体使用。
如图1所示，所述脱氮塔T200顶部通过气体管路18连接至主换热器E200，主换热器E200通过气化管路19连接至脱氮塔T200；所述气体管路18、气化管路19均连接至主换热器E200的通道EP220。
如图1所示，塔顶气体能够经气体管路18进入主换热器E200，部分气化后经气化管路19返回脱氮塔T200顶部作为气液传质传热的回流液体使用。
如图1所示，所述脱氮塔T200顶部通过管路16连接至主换热器E200，主换热器E200上设置LIN排出管17。所述管路16、LIN排出管17均连接至主换热器E200的通道EP208。
所述制冷单元能够为整个系统提供冷量。如图1所示，所述制冷单元包括氮气压缩机C130、冷却器E130、氮气膨胀机ET130、节流阀；所述氮气压缩机C130通过制冷循环介质管路31与主换热器E200连接，氮气压缩机C130连接至冷却器E130，冷却器E130通过冷却管路32连接至主换热器E200，主换热器E200上设置管路33，管路33端部分别连接管路34及管路36；所述管路34连接至氮气膨胀机ET130，氮气膨胀机ET130上设置管路35；所述管路36连接至主换热器E200，主换热器E200上设置管路37，管路37通过节流阀与管路38连接，管路38与管路35汇合后通过冷量管39连接至主换热器E200。
具体的，如图1所示，所述冷量管39、制冷循环介质管路31均连接至主换热器E200的通道EP205，所述管路36、管路37均连接至主换热器E200的通道EP206，所述冷却管路32、管路33均连接至主换热器E200的通道EP207。
本实施例中，闪蒸塔的操作压力在7-20barA之间，10-15barA最佳。脱氮塔的操作压力在2-10barA之间，3-7barA最佳。
如下表所示的为本实施例中的物料参数表：
表1实施例一的物料参数表
Figure BDA0003200997980000141
实施例二：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例为应用于与LNG工艺相结合的氦气回收的深冷洗涤分离工艺分体式换热器I。具体的，本实施例取消液体管路14气化管路15、液体管路21、气化管路22。
如图2所示，所述管路16、主换热器E200的通道EP220、通道EP208、通道EP210、LIN排出管17依次连接。
所述甲烷管路12、主换热器E200的通道EP220、通道EP209、通道EP110、LNG排出管13依次连接。
所述闪蒸装置底部设置有再沸器E110，所述脱氮塔T200顶部设置有塔顶冷凝器E220，所述脱氮塔T200底部设置有再沸器E210。
通过管路从主换热器E200引出热源E110’、热源E210’，从BOG管路01进入的原料BOG能够分别通过热源E110’、热源E210’加热再沸器E110、再沸器E210。具体的，所述热源E110’上连接有管路B4及管路B6，所述热源E210’上连接有管路B5及管路B7，所述管路B4、管路B5汇合后连接至通道EP201，所述管路B6、管路B7汇合后连接至通道EP201。
从管路38引出管路B1，从冷量管39引出管路B2，管路B1、管路B2之间设置冷源E220’，所述冷源E220’能够为塔顶冷凝器E220提供冷量。
实施例三：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例为应用于与LNG工艺相结合的氦气回收的深冷洗涤分离工艺分体式换热器II。具体的，本实施例取消液体管路14气化管路15、液体管路21、气化管路22。
如图3所示，所述管路16、主换热器E200的通道EP220、通道EP208、通道EP210、LIN排出管17依次连接。
所述甲烷管路12、主换热器E200的通道EP220、通道EP209、通道EP110、LNG排出管13依次连接。
所述闪蒸装置底部设置有再沸器E110，所述脱氮塔T200顶部设置有塔顶冷凝器E220，所述脱氮塔T200底部设置有再沸器E210。
从管路37引出管路C1，管路C1端部连接管路C2及管路C3。
管路C2连接至热源E210’，热源E210’通过循环氮气加热再沸器E210，热源E210’依次与管路C4、阀门以及管路C6连接。
管路C3连接至热源E110’，热源E110’通过循环氮气加热再沸器E110，热源E110’依次与管路C5、阀门以及管路C7连接。
管路C6与管路C7汇合后与冷源E220’连接，冷源E220’通过管路B2连接至冷量管39。冷源E220’通过低温液氮冷却塔顶冷凝器E220。
实施例四：
本实施例与实施例一的区别在于：
本实施例为应用于与LNG工艺相结合的氦气回收的深冷洗涤分离工艺高压闪蒸工艺。具体的，本实施例取消甲烷管路12、LNG排出管13、液体管路14、气化管路15、管路16、LIN排出管17、气体管路18、气化管路19、液体管路21、气化管路22。
本实施例中，原料BOG压力为50barA 5.0MPaA，闪蒸后的压力不高于6barA，这样保证氦组分和氢组分的有效分离，可以降低脱氮塔的塔顶冷凝器负荷。脱氮塔塔顶气相直接排放至大气，脱氮塔塔底液相直接送至燃料气和LNG工厂原料天然气管网，循环回收甲烷等有用组分。
如图4所示，所述闪蒸装置采用闪蒸罐V100，所述脱氮塔T200顶部设置有塔顶冷凝器E220，所述脱氮塔T200底部设置有再沸器E210。
所述制冷单元包括氮气压缩机C130、冷却器E130、节流阀。
所述氮气压缩机C130通过制冷循环介质管路31与主换热器E200连接，氮气压缩机C130连接至冷却器E130，冷却器E130通过管路连接至主换热器E200，具体连接至主换热器E200的通道EP206。
主换热器E200上设置管路37，管路37具体连接在通道EP206，管路37通过节流阀与管路38连接，管路38上设置有热源E210’以及阀门，管路38连接至冷源E220’，冷源E220’通过冷量管39连接至主换热器E200。
所述热源E210’能够加热再沸器E210，所述冷源E220’能够为塔顶冷凝器E220提供冷量。
如下表所示的为本实施例中的物料参数表：
表2实施例四的物料参数表
Figure BDA0003200997980000171
工作原理：
本发明中的氦气回收的深冷分离系统在实际应用中，将来自天然气液化冷箱或者LNG储罐的BOG气体引至BOG管路01，本发明在实际应用中，BOG气体可以是净化后脱出大分子组分的天然气，也可以是LNG储罐顶部排放的蒸发气体，BOG可以来自天然气脱氮设施NRU塔顶排放的不凝气体。例如LNG工厂大型平底储罐顶部排放的BOG气体通常需复热后送出，将复热后的BOG气体增压冷却经管路输送至主换热器E200进行进行冷却降温至-180℃-152℃后，经管路02进入闪蒸装置，冷却后的BOG直接在闪蒸装置顶部空间进行气液分离，气体中富集He、H2组分，经管路03输送至主换热器E200复热后，直接作为粗氦气经粗氦气管路04输送，根据实际情况，可将粗氦气进行提纯。闪蒸装置底部经管路07抽出液体，经阀门减压后从管路08送至脱氮塔T200中部，在脱氮塔T200内进行N2和CH4等组分的分离，N2组分富集于脱氮塔塔顶，经氮气管路09进入主换热器E200，并经氮气排出管10副产纯氮气，要求N2组分纯度>99.99v％，主换热器E200此处的通道为液氮过冷使用。脱氮塔T200底部富集的为富CH4液体，含C2H6等小分子烃类，通常CH4含量在94.5v％左右，可以直接抽出部分复热后作为燃料气送至全厂燃料气管网，即经甲烷管路11输送至主换热器E200，并由燃料气排出管20排放燃料气，制冷单元能够为整个系统提供冷量。相对于现有技术，在进行氦气回收时，可直接副产纯氮和燃料气，分离出的粗氦气中杂质较少，下游氦气精制设施负荷较小。实际应用中，如果再液化后的BOG中氮组分超标，那么需将脱氮塔塔底富甲烷液体中氮组分含量控制在1v％以内，以符合LNG产品规格要求。
本发明在目前BOG直接部分冷凝工艺的基础上，加入闪蒸塔和脱氮塔，原料BOG中的He、H2组分直接富集于闪蒸塔顶部复热后作为粗氦气送出，而原料BOG中的N2、CH4组分则在脱氮塔中进行分离，塔顶部得到气氮或者液氮，塔底得到再液化后的BOG，即液化天然气LNG，部分复热后作为燃料气送出，其余部分可以直接送至LNG产品储罐。本发明氦气回收的深冷分离工艺可用于新建LNG工厂中，亦可用于现有LNG工厂中BOG气体的氦气回收，亦可用于LNG工厂中脱氮塔NRU送出不凝气中氦气的回收。本发明氦组分回收率接近100％，副产LNG含氮<1.0v％，副产氮气或液氮含氮量>99.99v％。由于He、H2以及N2组分在液化天然气工艺中属于不凝气，三种气体组分的脱除对于液化天然气工艺来说是十分有利的，不凝气的减少将显著降低循环气量，且会降低LNG大型储罐顶部BOG尾气中的不凝气含量，可以大幅度降低LNG大型储罐中LNG因密度差而引起的液体翻滚汽化现象，可避免BOG尾气的大量排放与LNG大型储罐的安全事故。
本发明采用深冷分离对BOG气体进行分离，得到的粗氦气中绝大部分为He、H2、N2组分，富甲烷作为燃料气送出，富余的富甲烷可直接液化副产LNG，同时还可得到纯氮气或者液氮供全厂使用，氦气接近全部回收于粗氦气中，燃料气中CH4含量不低于94.5v％，副产氮气或液氮纯度99.99v％以上，且整个工艺不需要将BOG气体冷却至常压液氮沸点温度更无需液氮抽真空负压制冷。本工艺过程及设备简单、投资低，运行成本低，尤其适用于原料天然气中含N2组分比较多的天然气液化工厂BOG提氦。
脱氮塔T200底部富集的为富CH4液体，除生产燃料气外，富余部分可经甲烷管路12进入主换热器E200过冷，并经LNG排出管13副产LNG。
N2组分富集于脱氮塔塔顶，经管路16进入主换热器E200过冷后，从LIN排出管17产出液氮。
经主换热器E200复热成常温的制冷循环介质氮气经制冷循环介质管路31进入氮气压缩机C130、冷却器E130，经冷却管路32进入主换热器E200，经主换热器E200降温后的氮气经管路33后分成两路，一股氮气经管路34直接送至氮气膨胀机ET130进行膨胀降温，随后进入管路35，另一股氮气经管路36则继续降温最终通过主换热器E200液化成液氮流向管路37，再经节流阀减压后经管路38与氮气膨胀机膨胀氮气汇合流经冷量管39为整个冷箱提供冷量，随后经主换热器E200复热后返回至制冷循环介质管路31，完成一个制冷循环。其中，膨胀氮气与节流液氮可以分开进换热器，亦可混合后进入换热器。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：包括主换热器(E200)、闪蒸装置、脱氮塔(T200)、制冷单元；
还包括连接至主换热器(E200)的BOG管路(01)，主换热器(E200)通过管路(02)连接至闪蒸装置；
闪蒸装置顶部通过管路(03)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有粗氦气管路(04)；
闪蒸装置底部通过管路(07)、阀门以及管路(08)连接至脱氮塔(T200)中部；
脱氮塔(T200)顶部通过氮气管路(09)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有氮气排出管(10)；
脱氮塔(T200)底部通过甲烷管路(11)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有燃料气排出管(20)；
所述制冷单元能够为整个系统提供冷量。
2.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述闪蒸装置的底部通过液体管路(21)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(22)连接至闪蒸装置；
闪蒸装置中的塔底液体能够经液体管路(21)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(22)返回闪蒸装置底部作为气液传质传热的上升气体使用。
3.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述脱氮塔(T200)底部通过甲烷管路(12)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置有LNG排出管(13)。
4.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述脱氮塔(T200)底部通过液体管路(14)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(15)连接至脱氮塔(T200)；
脱氮塔(T200)中的塔底液体能够经液体管路(14)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(15)返回脱氮塔(T200)底部作为气液传质传热的上升气体使用。
5.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述脱氮塔(T200)顶部通过气体管路(18)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)通过气化管路(19)连接至脱氮塔(T200)；
塔顶气体能够经气体管路(18)进入主换热器(E200)，部分气化后经气化管路(19)返回脱氮塔(T200)顶部作为气液传质传热的回流液体使用。
6.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述脱氮塔(T200)顶部通过管路(16)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置LIN排出管(17)。
7.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述制冷单元包括氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)、氮气膨胀机(ET130)、节流阀；
所述氮气压缩机(C130)通过制冷循环介质管路(31)与主换热器(E200)连接，氮气压缩机(C130)连接至冷却器(E130)，冷却器(E130)通过冷却管路(32)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置管路(33)，管路(33)端部分别连接管路(34)及管路(36)；
所述管路(34)连接至氮气膨胀机(ET130)，氮气膨胀机(ET130)上设置管路(35)；
所述管路(36)连接至主换热器(E200)，主换热器(E200)上设置管路(37)，管路(37)通过节流阀与管路(38)连接，管路(38)与管路(35)汇合后通过冷量管(39)连接至主换热器(E200)。
8.根据权利要求7所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述闪蒸装置底部设置有再沸器(E110)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
通过管路从主换热器(E200)引出热源(E110’)、热源(E210’)，从BOG管路(01)进入的原料BOG能够分别通过热源(E110’)、热源(E210’)加热再沸器(E110)、再沸器(E210)；
从管路(38)引出管路(B1)，从冷量管(39)引出管路(B2)，管路(B1)、管路(B2)之间设置冷源(E220’)，所述冷源(E220’)能够为塔顶冷凝器(E220)提供冷量。
9.根据权利要求7所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述闪蒸装置底部设置有再沸器(E110)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
从管路(37)引出管路(C1)，管路(C1)端部连接管路(C2)及管路(C3)；
管路(C2)连接至热源(E210’)，热源(E210’)依次与管路(C4)、阀门以及管路(C6)连接；
管路(C3)连接至热源(E110’)，热源(E110’)依次与管路(C5)、阀门以及管路(C7)连接；
管路(C6)与管路(C7)汇合后与冷源(E220’)连接，冷源(E220’)通过管路(B2)连接至冷量管(39)。
10.根据权利要求1所述的氦气回收的深冷分离系统，其特征在于：所述闪蒸装置采用闪蒸罐(V100)，所述脱氮塔(T200)顶部设置有塔顶冷凝器(E220)，所述脱氮塔(T200)底部设置有再沸器(E210)；
所述制冷单元包括氮气压缩机(C130)、冷却器(E130)、节流阀；
所述氮气压缩机(C130)通过制冷循环介质管路(31)与主换热器(E200)连接，氮气压缩机(C130)连接至冷却器(E130)，冷却器(E130)通过管路连接至主换热器(E200)；
主换热器(E200)上设置管路(37)，管路(37)通过节流阀与管路(38)连接，管路(38)上设置有热源(E210’)以及阀门，管路(38)连接至冷源(E220’)，冷源(E220’)通过冷量管(39)连接至主换热器(E200)；
所述热源(E210’)能够加热再沸器(E210)，所述冷源(E220’)能够为塔顶冷凝器(E220)提供冷量。
CN202110904456.0A 2021-08-06 2021-08-06 氦气回收的深冷分离系统 Pending CN113566493A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110904456.0A CN113566493A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 氦气回收的深冷分离系统

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202110904456.0A CN113566493A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 氦气回收的深冷分离系统

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN113566493A true CN113566493A (zh) 2021-10-29

Family

ID=78170805

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202110904456.0A Pending CN113566493A (zh) 2021-08-06 2021-08-06 氦气回收的深冷分离系统

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN113566493A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115183533A (zh) * 2022-06-10 2022-10-14 安徽万瑞冷电科技有限公司 一种氦气回收的深冷洗涤分离工艺

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140137599A1 (en) * 2011-07-22 2014-05-22 Russell H. Oelfke Helium Recovery From Natural Gas Streams
CN104556033A (zh) * 2013-10-25 2015-04-29 气体产品与化学公司 二氧化碳的纯化
US20150308736A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated Nitrogen Removal in the Production of Liquefied Natural Gas Using Dedicated Reinjection Circuit
CN106352657A (zh) * 2016-08-24 2017-01-25 四川空分设备(集团)有限责任公司 闪蒸气提取氦气的系统及方法
CN107514872A (zh) * 2017-09-27 2017-12-26 中科瑞奥能源科技股份有限公司 从lng储罐闪蒸汽中回收氦气的工艺与系统
US20200088465A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Helium Extraction from Natural Gas

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140137599A1 (en) * 2011-07-22 2014-05-22 Russell H. Oelfke Helium Recovery From Natural Gas Streams
CN104556033A (zh) * 2013-10-25 2015-04-29 气体产品与化学公司 二氧化碳的纯化
US20150308736A1 (en) * 2014-04-24 2015-10-29 Air Products And Chemicals, Inc. Integrated Nitrogen Removal in the Production of Liquefied Natural Gas Using Dedicated Reinjection Circuit
CN106352657A (zh) * 2016-08-24 2017-01-25 四川空分设备(集团)有限责任公司 闪蒸气提取氦气的系统及方法
CN107514872A (zh) * 2017-09-27 2017-12-26 中科瑞奥能源科技股份有限公司 从lng储罐闪蒸汽中回收氦气的工艺与系统
US20200088465A1 (en) * 2018-09-13 2020-03-19 Air Products And Chemicals, Inc. Helium Extraction from Natural Gas

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115183533A (zh) * 2022-06-10 2022-10-14 安徽万瑞冷电科技有限公司 一种氦气回收的深冷洗涤分离工艺

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8869553B2 (en) Method and device for cryogenically separating a mixture of hydrogen and carbon monoxide
US8959952B2 (en) Method for separating a mixture of carbon monoxide, methane, hydrogen and optionally nitrogen by cryogenic distillation
US4758258A (en) Process for recovering helium from a natural gas stream
CN110822811B (zh) 用于制备贫氮气lng产物的方法和设备
CN109631494B (zh) 一种氦气生产系统和生产方法
CN112393527A (zh) Lng闪蒸汽回收方法以及系统
CN110762392A (zh) 一种双制冷循环分离煤制合成气中甲烷生产lng和cng的装置
CN113959176B (zh) 一种液化天然气闪蒸气中氦气的分离系统和方法
US3257813A (en) Liquefaction of gases
US9625209B2 (en) Method for cryogenically separating a mixture of nitrogen and carbon monoxide
CN214371298U (zh) 二氧化碳捕集液化回收装置
CN104263443A (zh) 一种从液化天然气中分离氮气的方法和系统
CN113566493A (zh) 氦气回收的深冷分离系统
CN114518016A (zh) 二氧化碳捕集液化回收装置及方法
US20210364228A1 (en) Installation and method for producing liquefied methane
CN108431184B (zh) 在气体减压站制备天然气以生产液体天然气(lng)的方法
KR101045643B1 (ko) 고순도 및 초고순도 이산화탄소 정제 및 액화장치
CN106979665B (zh) 一种提纯合成气的方法及其设备
US10415879B2 (en) Process for purifying natural gas and liquefying carbon dioxide
CN114777418A (zh) 一种冷凝法天然气bog提氦的系统
CN114165987A (zh) 一种液体二氧化碳生产装置及其生产方法
CN108131895B (zh) 一种安全的从煤矿瓦斯中提取部分甲烷生产lng或cng装置及工艺
CN113862051B (zh) 双制冷循环甲烷洗合成气深冷分离装置及分离方法
CN217357804U (zh) 液化天然气闪蒸气低温精馏提氦装置
CN113831942B (zh) 一种天然气液化脱氮系统及工艺

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination