CN205939932U - 液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，包括粗制单元和精制单元，粗制单元包括主换热器、提氦塔等，精制单元包括催化脱氢单元、脱水单元和脱氮单元；第一换热通道末端与提氦塔蒸发器相连，提氦塔蒸发器还与第二换热通道的一端相连，第二换热通道的另一端与提氦塔连接，提氦塔顶端连接提氦塔冷凝器，提氦塔冷凝器还连接提氦塔冷凝分离器，提氦塔冷凝分离器的第一路出口通过第三换热通道连接精制单元，第二路出口与提氦塔连接；提氦塔冷凝器设置在提氦塔上部，氮气压缩机通过第四换热通道与提氦塔上部相连，提氦塔上部通过第五换热通道再与氮气压缩机连接；提氦塔蒸发器设置在提氦塔下部。本实用新型可以得到高纯氦，经济效益好。

Description

液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统

技术领域

本实用新型涉及氦气提取领域，特别涉及一种液化天然气闪蒸气（BOG）提取高纯氦系统。

背景技术

氦气是惰性气体的一种，是重要的战略物资，作为一种保护气体和超低温冷冻剂在航天、国防、半导体生产、核磁共振及气体检漏方面具有非常重要的用途。氦气在空气中的含量极少，因此一般作为空分稀有气体提氖的一个副产品存在，且产量较小。氦气主要存在于天然气中，从天然气中提取氦是氦气的主要工业来源。目前从天然气中提取氦主要有三种方法，分别是深冷分离、膜分离及变压吸附，但是目前的提取氦气效率较低。

实用新型内容

本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供一种新型从液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，提取效率高。

本实用新型的目的是通过以下技术方案来实现的：液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，包括粗制单元和精制单元，所述粗制单元包括主换热器、提氦塔、提氦塔蒸发器、提氦塔冷凝器、提氦塔冷凝分离器和氮气压缩机，所述精制单元包括催化脱氢单元、脱水单元和脱氮单元；所述主换热器内设置有第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道；液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的首端连接，第一换热通道末端与提氦塔蒸发器相连，提氦塔蒸发器还与第二换热通道的一端相连，第二换热通道的另一端与提氦塔连接，提氦塔顶端连接提氦塔冷凝器，提氦塔冷凝器还连接提氦塔冷凝分离器，提氦塔冷凝分离器设置两路出口，第一路出口通过第三换热通道连接精制单元，第二路出口与提氦塔连接；所述第三换热通道依次通过脱氢单元、脱水单元与脱氮单元连接；所述提氦塔冷凝器设置在提氦塔上部，氮气压缩机通过第四换热通道与提氦塔上部相连，提氦塔上部通过第五换热通道再与氮气压缩机连接；提氦塔蒸发器设置在提氦塔下部。

作为优选方式，所述的粗制单元还包括脱氮塔、脱氮塔蒸发器、脱氮塔冷凝器和脱氮塔冷凝分离器，所述主换热器还包括第六换热通道、第七换热通道和第八换热通道；脱氮塔蒸发器设置在脱氮塔下部，脱氮塔冷凝器设置在脱氮塔上部，提氦塔下部通过管道与脱氮塔蒸发器连接，脱氮塔连接脱氮塔冷凝器，脱氮塔冷凝器连接脱氮塔冷凝分离器，脱氮塔冷凝分离器设置有气相出口和液相出口，气相出口通过第六换热通道连接气氮收集装置，液相出口又分两路，第一路液相出口连接液氮收集装置，第二路液相出口连接脱氮塔；脱氮塔底部通过第七换热通道连接液化天然气收集装置；脱氮塔蒸发器通过第八换热通道连接脱氮塔。

作为优选方式，所述液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的上端连接，第一换热通道下端与提氦塔蒸发器上部相连，提氦塔蒸发器下部与第二换热通道的下端相连，第二换热通道的上端与提氦塔中部连接，提氦塔顶端连接提氦塔冷凝器上部，提氦塔冷凝器下部连接提氦塔冷凝分离器，提氦塔冷凝分离器顶部设置第一路出口，提氦塔冷凝分离器底部设置第二路出口，第二路出口与提氦塔上部连接；提氦塔下部通过管道与脱氮塔蒸发器上部连接，脱氮塔上部连接脱氮塔冷凝器上部，脱氮塔冷凝器下部连接脱氮塔冷凝分离器，脱氮塔冷凝分离器顶部设置气相出口，脱氮塔冷凝分离器底部设置液相出口；脱氮塔蒸发器下部通过第八换热通道连接脱氮塔中部；氮气压缩机通过第四换热通道分别与提氦塔上部和脱氮塔上部相连，提氦塔上部和脱氮塔上部通过第五换热通道再与氮气压缩机连接。

作为优选方式，本实用新型还包括混合冷剂压缩机，所述的主换热器还设置有第九换热通道，混合冷剂压缩机的出口经过第九换热通道再进入混合冷剂压缩机入口实现混合冷剂压缩机循环制冷。亦或者，本实用新型还包括混合冷剂压缩机，所述的主换热器还设置有第九换热通道和第十换热通道，混合冷剂压缩机出口通过第九换热通道后穿出主换热器，穿出的管道再通过第十换热通道进入混合冷剂压缩机的入口实现混合冷剂压缩机循环制冷。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，由主换热器复热后的粗氦气依次经催化脱氢、冷凝吸附脱水、冷凝低温吸附脱氮得到高纯氦。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1-主换热器、2-提氦塔蒸发器、3-提氦塔、4-提氦塔冷凝器、5-提氦塔冷凝分离器、6-脱氮塔蒸发器、7-脱氮塔、8-脱氮塔冷凝器、9-脱氮塔冷凝分离器、10-脱氢单元、11-脱水单元、12-脱氮单元、13-氮气压缩机、14-混合冷剂压缩机。

具体实施方式

下面结合附图进一步详细描述本实用新型的技术方案，但本实用新型的保护范围不局限于以下所述。

如图1所示，液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，包括粗制单元和精制单元，所述粗制单元包括主换热器1、富集氦气的提氦塔3、提氦塔蒸发器2、提氦塔冷凝器4、提氦塔冷凝分离器5和氮气压缩机13，所述精制单元包括催化脱氢单元10、脱水单元11和脱氮单元12；所述主换热器1内设置有第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道；液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的首端连接，第一换热通道末端与提氦塔蒸发器2相连，提氦塔蒸发器2还与第二换热通道的一端相连，第二换热通道的另一端与提氦塔3连接，提氦塔3顶端连接提氦塔冷凝器4，提氦塔冷凝器4还连接提氦塔冷凝分离器5，提氦塔冷凝分离器5设置两路出口，第一路出口通过第三换热通道连接精制单元，第二路出口与提氦塔3连接；所述第三换热通道依次通过脱氢单元10、脱水单元11与脱氮单元12连接；所述提氦塔冷凝器4设置在提氦塔3上部，氮气压缩机13通过第四换热通道与提氦塔3上部相连，提氦塔3上部通过第五换热通道再与氮气压缩机13连接；提氦塔蒸发器2设置在提氦塔3下部。

优选地，所述的粗制单元还包括脱氮塔7、脱氮塔蒸发器6、脱氮塔冷凝器8和脱氮塔冷凝分离器9，所述主换热器1还包括第六换热通道、第七换热通道和第八换热通道；脱氮塔蒸发器6设置在脱氮塔7下部，脱氮塔冷凝器8设置在脱氮塔7上部，提氦塔3下部通过管道与脱氮塔蒸发器6连接，脱氮塔7连接脱氮塔冷凝器8，脱氮塔冷凝器8连接脱氮塔冷凝分离器9，脱氮塔冷凝分离器9设置有气相出口和液相出口，气相出口通过第六换热通道连接气氮收集装置，液相出口又分两路，第一路液相出口连接液氮收集装置，第二路液相出口连接脱氮塔7；脱氮塔7底部通过第七换热通道连接液化天然气收集装置；脱氮塔蒸发器6通过第八换热通道连接脱氮塔7。BOG（液化天然气闪蒸气）在提取粗氦的同时液化得到LNG，同时在提氦的同时还得到液氮和氮气产品，实现了一个系统制备多种产品的功能。

优选地，所述液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的上端连接，第一换热通道下端与提氦塔蒸发器2上部相连，提氦塔蒸发器2下部与第二换热通道的下端相连，第二换热通道的上端与提氦塔3中部连接，提氦塔3顶端连接提氦塔冷凝器4上部，提氦塔冷凝器4下部连接提氦塔冷凝分离器5，提氦塔冷凝分离器5顶部设置第一路出口，提氦塔冷凝分离器5底部设置第二路出口，第二路出口与提氦塔3上部连接；提氦塔3下部通过管道与脱氮塔蒸发器6上部连接，脱氮塔7上部连接脱氮塔冷凝器8上部，脱氮塔冷凝器8下部连接脱氮塔冷凝分离器9，脱氮塔冷凝分离器9顶部设置气相出口，脱氮塔冷凝分离器9底部设置液相出口；脱氮塔蒸发器6下部通过第八换热通道连接脱氮塔7中部；氮气压缩机13通过第四换热通道分别与提氦塔3上部和脱氮塔7上部相连，提氦塔3上部和脱氮塔7上部通过第五换热通道再与氮气压缩机13连接。

优选地，本实用新型还包括混合冷剂压缩机14，所述的主换热器1还设置有第九换热通道，混合冷剂压缩机14的出口经过第九换热通道再进入混合冷剂压缩机14入口实现混合冷剂压缩机14循环制冷。亦或者，本实用新型还包括混合冷剂压缩机14，所述的主换热器1还设置有第九换热通道和第十换热通道，混合冷剂压缩机14出口通过第九换热通道后穿出主换热器1，穿出的管道再通过第十换热通道进入混合冷剂压缩机14的入口实现混合冷剂压缩机14循环制冷。制冷系统采用混合冷剂节流制冷和氮节流制冷，制冷效果好。

本实用新型的实现原理是：BOG进入主换热器1预冷后，然后进入提氦塔蒸发器2继续冷却，同时为该提氦塔蒸发器2提供热源。冷却后的BOG在进入主换热器1继续冷却，然后节流进入提氦塔3精馏，提氦塔3顶气经提氦塔冷凝器4冷凝后进入提氦塔冷凝分离器5进行气液分离，气相为粗氦气，粗氦气返回主换热器1热器复热进入精制单元，液体回到塔顶作为回流液。从提氦塔3塔底出来的液相进入脱氮塔蒸发器6过冷，然后再进入主换热器1继续冷却后进入脱氮塔7，塔顶气相经脱氮塔冷凝器8冷凝后进入脱氮塔冷凝分离器9分离，气相返回主换热器1热器复热出系统得产品气氮，液相一部分返回脱氮塔7作为回流液，另一部分作为液氮产品，从脱氮塔7塔底出来的液相进主换热器1进一步过冷后作为LNG产品出装置。从氮气压缩机13来的氮气进入主换热器1冷却、液化和过冷后分为两股，一股去提氦塔冷凝器4作为冷源，另一股去脱氮塔冷凝器8作为冷源。液氮提供冷源并气化后汇合进入主换热器1热器复热进入氮气压缩机13压缩，完成一个循环。混合冷剂采用混合冷剂节流制冷，冷剂从混合冷剂压缩机14后进入主换热器1冷却过冷后节流，进入主换热器1为主换热器1提供冷量，然后出换热器再进入混合冷剂压缩机14压缩完成一个循环。

本实用新型提供的一种新型从液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，即从液化天然气大罐的富含氦的闪蒸气利用混合冷剂-氮循环制冷获得冷量液化后再精馏分别生产出含70%以上氦气的粗氦、LNG和液氮，然后再将粗氦通过加氧催化脱氢、冷凝吸附脱水及冷凝吸附脱氮工序得到纯度达99.999%的高纯氦，提取效率高。本实用新型不仅能提到高纯氦，还可以产LNG，降低了能耗，提高了资源利用率，经济效益好。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (5)

1.液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，其特征在于：它包括粗制单元和精制单元，所述粗制单元包括主换热器、提氦塔、提氦塔蒸发器、提氦塔冷凝器、提氦塔冷凝分离器和氮气压缩机，所述精制单元包括催化脱氢单元、脱水单元和脱氮单元；所述主换热器内设置有第一换热通道、第二换热通道、第三换热通道、第四换热通道和第五换热通道；液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的首端连接，第一换热通道末端与提氦塔蒸发器相连，提氦塔蒸发器还与第二换热通道的一端相连，第二换热通道的另一端与提氦塔连接，提氦塔顶端连接提氦塔冷凝器，提氦塔冷凝器还连接提氦塔冷凝分离器，提氦塔冷凝分离器设置两路出口，第一路出口通过第三换热通道连接精制单元，第二路出口与提氦塔连接；所述第三换热通道依次通过脱氢单元、脱水单元与脱氮单元连接；所述提氦塔冷凝器设置在提氦塔上部，氮气压缩机通过第四换热通道与提氦塔上部相连，提氦塔上部通过第五换热通道再与氮气压缩机连接；提氦塔蒸发器设置在提氦塔下部。

2.根据权利要求1所述的液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，其特征在于：所述的粗制单元还包括脱氮塔、脱氮塔蒸发器、脱氮塔冷凝器和脱氮塔冷凝分离器，所述主换热器还包括第六换热通道、第七换热通道和第八换热通道；脱氮塔蒸发器设置在脱氮塔下部，脱氮塔冷凝器设置在脱氮塔上部，提氦塔下部通过管道与脱氮塔蒸发器连接，脱氮塔连接脱氮塔冷凝器，脱氮塔冷凝器连接脱氮塔冷凝分离器，脱氮塔冷凝分离器设置有气相出口和液相出口，气相出口通过第六换热通道连接气氮收集装置，液相出口又分两路，第一路液相出口连接液氮收集装置，第二路液相出口连接脱氮塔；脱氮塔底部通过第七换热通道连接液化天然气收集装置；脱氮塔蒸发器通过第八换热通道连接脱氮塔。

3.根据权利要求2所述的液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，其特征在于：所述液化天然气闪蒸气的入口与第一换热通道的上端连接，第一换热通道下端与提氦塔蒸发器上部相连，提氦塔蒸发器下部与第二换热通道的下端相连，第二换热通道的上端与提氦塔中部连接，提氦塔顶端连接提氦塔冷凝器上部，提氦塔冷凝器下部连接提氦塔冷凝分离器，提氦塔冷凝分离器顶部设置第一路出口，提氦塔冷凝分离器底部设置第二路出口，第二路出口与提氦塔上部连接；提氦塔下部通过管道与脱氮塔蒸发器上部连接，脱氮塔上部连接脱氮塔冷凝器上部，脱氮塔冷凝器下部连接脱氮塔冷凝分离器，脱氮塔冷凝分离器顶部设置气相出口，脱氮塔冷凝分离器底部设置液相出口；脱氮塔蒸发器下部通过第八换热通道连接脱氮塔中部；氮气压缩机通过第四换热通道分别与提氦塔上部和脱氮塔上部相连，提氦塔上部和脱氮塔上部通过第五换热通道再与氮气压缩机连接。

4.根据权利要求2所述的液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，其特征在于：它还包括混合冷剂压缩机，所述的主换热器还设置有第九换热通道，混合冷剂压缩机的出口经过第九换热通道再进入混合冷剂压缩机入口实现混合冷剂压缩机循环制冷。

5.根据权利要求2所述的液化天然气闪蒸气提取高纯氦系统，其特征在于：它还包括混合冷剂压缩机，所述的主换热器还设置有第九换热通道和第十换热通道，混合冷剂压缩机出口通过第九换热通道后穿出主换热器，穿出的管道再通过第十换热通道进入混合冷剂压缩机的入口实现混合冷剂压缩机循环制冷。