CN206514616U - 一种含氢原料气的氖氦提取系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种含氢原料气的氖氦提取系统。氖氦提取系统包括：一粗氖氦提取冷箱，其包括粗氖氦精馏塔和与所述粗氖氦精馏塔连通的粗氖氦冷凝装置；一脱氢干燥撬块，其包括脱氢催化炉，所述脱氢催化炉连通所述粗氖氦冷凝装置；一循环装置，其一端连通所述脱氢干燥撬块，另一端连通所述粗氖氦精馏塔；待提取氖氦的氖氦原料气进入粗氖氦精馏塔精馏后，塔顶气相再经粗氖氦冷凝装置冷凝以分离出含氢粗氖氦气；所述含氢粗氖氦气经脱氢催化炉以去除氢得到不含氢粗氖氦气；所述不含氢粗氖氦气部分经循环装置进入到所述粗氖氦精馏塔。

Description

一种含氢原料气的氖氦提取系统

技术领域

本实用新型涉及气体分离的技术领域，具体而言，涉及一种含氢原料气的氖氦提取系统。

背景技术

氖气、氦气属于稀有气体，是重要的战略物资，氦可以从天然气和空气中提取，而氖主要从空气中提取。

现有技术中，大型、多系列空分装置多配套化工装置，一般分布在化工园区，空气中氢含量较高，导致空分装置氖氦提取原料气中氢含量较高。若采用原有氖氦提取技术，会导致粗氖氦气中氢含量超过安全允许值(约5％左右)，存在安全问题。因此，原有氖氦提取技术不能应用于高含氢的氖氦提取系统。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型实施例的目的在于提供一种含氢原料气的氖氦提取系统，该氖氦提取系统能实现在较高氢含量的条件下提取氖氦气。

一种含氢原料气的氖氦提取系统，包括：

一粗氖氦提取冷箱，其包括粗氖氦精馏塔和与所述粗氖氦精馏塔连通的粗氖氦冷凝装置；

一脱氢干燥撬块，其包括脱氢催化炉，所述脱氢催化炉连通所述粗氖氦冷凝装置；

一循环装置，其一端连通所述脱氢干燥撬块，另一端连通所述粗氖氦精馏塔；

待提取氖氦的氖氦原料气进入粗氖氦精馏塔精馏后，塔顶气相再经粗氖氦冷凝装置冷凝以分离出含氢粗氖氦气；

所述含氢粗氖氦气经脱氢催化炉以去除氢得到不含氢粗氖氦气；

所述不含氢粗氖氦气的部分经循环装置进入到所述粗氖氦精馏塔。

进一步地，所述粗氖氦冷凝装置的冷凝侧连通所述粗氖氦精馏塔的塔顶。

进一步地，所述粗氖氦冷凝装置的蒸发侧连通所述粗氖氦精馏塔的塔底和连通有补液氮装置。

进一步地，所述粗氖氦提取冷箱还包括复热器，所述粗氖氦冷凝装置通过所述复热器连通脱氢催化炉，所述循环装置通过所述换复热器连通所述粗氖氦精馏塔。

进一步地，所述脱氢干燥撬块还包括冷却器，所述脱氢催化炉的出口与所述冷却器的入口连通。

进一步地，所述脱氢干燥撬块还包括水分离器，所述水分离器的入口与所述冷却器的出口连通。

进一步地，所述脱氢干燥撬块还包括干燥器，所述干燥器的入口与所述水分离器的气相出口连通。

进一步地，所述干燥器有两个，所述两个干燥器并联切换使用，与水分离器的气相出口连通。

进一步地，所述循环装置包括单级循环风机和缓冲罐，所述缓冲罐的一端连通所述干燥器，另一端连通所述单级循环风机，所述单级循环风机连通所述复热器。

进一步地，还包括氖氦精制装置，所述氖氦精制装置包括脱氮模块和氖氦分离模块，所述氖氦分离通过脱氮模块连通脱氢干燥撬块。

本实用新型的氖氦提取系统，将待提取氖氦的氖氦原料气进入粗氖氦精馏塔以精馏后，再经粗氖氦冷凝装置的冷凝以分离出含氢粗氖氦气；该含氢粗氖氦气经脱氢催化炉以去除氢得到不含氢粗氖氦气；该不含氢粗氖氦气的部分经循环装置进入到所述粗氖氦精馏塔，由此以催化脱氢循环精馏的方式较好地实现了在较高含氢量对氖氦提取，保证系统的安全性。

为使本实用新型的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1示出了本实用新型实施例1所提供的氖氦提取系统的结构图。

图2示出了本实用新型实施例2所提供的氖氦提取系统的结构图。

主要元件符号说明：

100 氖氦提取系统

20 粗氖氦提取冷箱

22 粗氖氦冷凝装置

23 粗氖氦精馏塔

24 复热器

40 脱氢干燥撬块

41 脱氢催化炉

42 冷却器

43 水分离器

44 干燥器

60 循环装置

61 缓冲罐

62 单级循环风机

80 氖氦精制装置

81 脱氮模块

82 氖氦分离模块。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对氖氦提取系统进行更全面的描述。附图中给出了氖氦提取系统的首选实施例。但是，氖氦提取系统可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对氖氦提取系统的公开内容更加透彻全面。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

在本实用新型的描述中，除非另有规定和限定，需要说明的是，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是机械连接或电连接，也可以是两个元件内部的连通，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

请参阅图1和图2。本实用新型实施例的氖氦提取系统100含氢原料气的氖氦提取系统100，包括：

一粗氖氦提取冷箱20，其包括粗氖氦精馏塔23和与所述粗氖氦精馏塔23连通的粗氖氦冷凝装置22；

一脱氢干燥撬块40，其包括脱氢催化炉41，所述脱氢催化炉41连通所述粗氖氦冷凝装置22；

一循环装置60，其一端连通所述脱氢干燥撬块40，另一端连通所述粗氖氦精馏塔23；

待提取氖氦的氖氦原料气进入粗氖氦精馏塔23以精馏后，再经粗氖氦冷凝装置22的冷凝以分离出含氢粗氖氦气；

所述含氢粗氖氦气经脱氢催化炉41以去除氢得到不含氢粗氖氦气；

所述不含氢粗氖氦气的部分经循环装置60进入到所述粗氖氦精馏塔23。

上述实施例中，首选采用粗氖氦精馏塔23的精馏和粗氖氦冷凝装置22的冷凝，将高含氢的氖氦原料气中的杂质组分初步分离，再通过脱氢催化炉41的催化脱氢去除氢组分。通过循环装置60的循环作用降低粗氖氦中氢含量。

上述粗氖氦精馏塔23中“精馏塔”是指进行精馏的一种塔式汽液接触装置。作为本实施例的精馏塔可以为板式塔或填料塔。此处“精馏”是指利用混合物中各组份挥发度不同(相对挥发度，α)的特性，使汽、液两相逆向多级接触而实现分离目的的单元操作。

上述，粗氖氦冷凝装置22的形式不做特别的限定，其可以采用板翅式或列管式。但基于较好的冷凝效果，粗氖氦冷凝装置22可采用板翅式装置。

由粗氖氦精馏塔23的塔排出的气体通过冷凝器的冷凝能形成冷凝液体和不冷凝气体。不冷凝的气体即为含氢粗氖氦气，输出到脱氢干燥撬块40。冷凝液体可以通过管路直接回流至粗氖氦精馏塔23，冷凝液体再在粗氖氦精馏塔23内进行精馏。这里，“冷凝液体可以通过管路直接输运到粗氖氦精馏塔23”的实现方式，容易想象的是，可以通过设置一管件连通粗氖氦精馏塔23，在该管件设置阀门。

上述粗氖氦冷凝装置22内的冷源介质可以为液氮和粗氖氦精馏塔23内的排出液。于此情况下，本例中，粗氖氦冷凝装置22的蒸发侧可以连通所述粗氖氦精馏塔23的塔底和连通有补液氮装置。需要补充的是，粗氖氦精馏塔23的塔底连通于上述粗氖氦冷凝装置22的节流阀和蒸发侧。补液氮装置可以实现随时对粗氖氦冷凝装置22的冷源补充。

上述，脱氢催化炉41是指发生催化脱氢的装置。这里，催化脱氢是利用氢气和氧气在催化剂的作用下使氢氧反应生成水的过程。而氢氧催化脱氢可以采用本领域公知的条件下进行，例如可以采用钯催化剂、铂催化剂或者碳负载的钯、铂催化剂等。

本例中，粗氖氦提取冷箱20还可以包括复热器24。粗氖氦冷凝装置22通过该复热器24连通脱氢催化炉41，该循环装置60通过所述复热器24连通所述粗氖氦精馏塔23。复热器24的作用是将含氢粗氖氦气进行加热以复热至催化脱氢需要温度。

这里，复热器24是将热流体的部分热量传递给冷流体的设备，又称热交换器。作为本实施例的复热器24的形式没有特别的限定，如可以公知的间壁式复热器24、蓄热式复热器24、流体连接间接式复热器24、接接触式复热器24或复式复热器24等。此处，间壁式复热器24是温度不同的两种流体在被壁面分开的空间里流动，通过壁面的导热和流体在壁表面对流，两种流体之间进行换热。间壁式复热器24有板翅式、管壳式、套管式和其他型式的复热器24。间壁式复热器24是目前应用最为广泛的复热器24。

本例中脱氢干燥撬块40还包括冷却器42，该脱氢催化炉41的出口与冷却器42的入口连通。冷却器42的作用是对脱氢催化炉41内排出的气体进行冷却。

本例中，脱氢干燥撬块40还包括水分离器43，所述水分离器43的入口与所述冷却器42的出口连通。此处，水分离器43也即气水分离器43。

本例中，脱氢干燥撬块40还包括干燥器44，干燥器44的入口与所述水分离器43的气相出口连通。干燥器44的形式有很多，例如可以采用干燥剂置入型的干燥器44。干燥剂置入型是指通过放置干燥剂来实现干燥的目的。此处，干燥剂可以采用公知的干燥剂，如物理吸附型干燥器44，在此不再赘述。

上述，干燥器44可以有多个，如两个，两个干燥器44并联连通水分离器43的气相出口。此处，并联是指水分离器43的气相出口同时连通两个干燥器44的气相出口。

本例中，循环装置60可以包括单级循环风机62和缓冲罐61，缓冲罐61的一端连通所述干燥器44，另一端连通所述单级循环风机62，单级循环风机62连通所述复热器24。

此处，缓冲罐61是指各种系统中缓冲系统的压力波动，使系统工作更平稳。此处，单级循环风机62可以为离心式风机、活塞式风机、隔膜压缩机等。

还可包括氖氦精制装置80，氖氦精制装置80包括脱氮模块81和氖氦分离模块82，所述氖氦分离通过脱氮模块81连通脱氢干燥撬块40。

此处，脱氮模块81是指用以去除氮气的装置。氮气去除可以采用公知的方法来进行。氖氦分离模块82可以采用公知的形式。

实施例1

请参阅图1。来自用户或者空分装置的高含氢的氖氦原料气与不含氢的粗氖氦循环气进入粗氖氦提取冷箱20的粗氖氦精馏塔23精馏，粗氖氦精馏塔23塔顶气相进入粗氖氦冷凝装置22的冷凝侧被塔釜节流液和外部补充液氮所冷凝，冷凝侧液相全回流，未被冷凝的不凝气为含氢粗氖氦气。含氢粗氖氦气经复热器24由循环气复热后与氧气混合后进入脱氢干燥撬块40的脱氢催化炉41进行催化反应，脱除其中的氢。经催化反应后的升温气体经冷却器42冷却至常温后进入水分离器43分离游离水，粗氖氦气进入切换使用的两个干燥器44进一步脱水得到干燥的不含氢的粗氖氦气，其中干燥不含氢的粗氖氦气分成两股，一股作为循环气依次经循环气缓冲罐61、单级循环风机62后进入粗氖氦提取冷箱20，一股作为不含氢的粗氖氦产品送出系统。

实施例2

请参阅图2。来自用户或者空分装置的高含氢的氖氦原料气与不含氢的粗氖氦循环气进入粗氖氦提取冷箱20的粗氖氦精馏塔23精馏，粗氖氦精馏塔23塔顶气相进入粗氖氦冷凝装置22的冷凝侧被塔釜节流液和外部补充液氮所冷凝，冷凝侧液相全回流，未被冷凝的不凝气为含氢粗氖氦气。含氢粗氖氦气经复热器24由循环气复热后与氧气混合后进入脱氢干燥撬块40的脱氢催化炉41进行催化反应，脱除其中的氢。经催化反应后的升温气体经冷却器42冷却至常温后进入水分离器43分离游离水，粗氖氦气进入切换使用的两个干燥器44进一步脱水得到干燥的不含氢的粗氖氦气，其中干燥不含氢的粗氖氦气分成两股，一股作为循环气依次经循环气缓冲罐61、单级循环风机62后进入粗氖氦提取冷箱20，一股作为一股作为不含氢粗氖氦气依次进入后续氖氦精制装置80的脱氮模块81与氖氦分离模块82得到高纯氖与高纯氦。

本实用新型的氖氦提取系统100具有以下优势：该氖氦提取系统100适用于化工装置配套的大型、多系列空分装置，可提取高含氢原料气中的氖氦，提高空分装置经济效益，具有十分重要的意义，可推广应用。本装置具有安全性好、能耗低、提取率高、装置安装简便及装置制取的不含氢的粗氖氦产品等优点。

1、针对高含氢的氖氦原料气，通过催化脱氢循环精馏的方式，降低精馏系统内的粗氖氦含氢量，保证系统的安全性。

2、该系统通过循环脱氢粗氖氦，可得到不含氢的粗氖氦产品，后续氖氦精制系统可减少脱氢系统，简化后续氖氦精制系统的设备。

尽管以上较多使用了表示结构的术语，例如“循环装置”、“脱氢干燥撬块”、“粗氖氦提取冷箱”等，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本实用新型的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本实用新型精神相违背的。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种含氢原料气的氖氦提取系统，其特征在于，包括：

一粗氖氦提取冷箱，其包括粗氖氦精馏塔和与所述粗氖氦精馏塔连通的粗氖氦冷凝装置及复热器；

一脱氢干燥撬块，其包括脱氢催化炉，所述脱氢催化炉连通所述粗氖氦冷凝装置；

一循环装置，其一端连通所述脱氢干燥撬块，另一端连通所述粗氖氦精馏塔；

待提取氖氦的氖氦原料气进入粗氖氦精馏塔精馏后，塔顶气相再经粗氖氦冷凝装置冷凝以分离出含氢粗氖氦气；

所述含氢粗氖氦气经脱氢催化炉以去除氢得到不含氢粗氖氦气；

所述不含氢粗氖氦气的部分经循环装置进入到所述粗氖氦精馏塔。

2.根据权利要求1所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述粗氖氦冷凝装置的冷凝侧连通所述粗氖氦精馏塔的塔顶。

3.根据权利要求1所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述粗氖氦冷凝装置的蒸发侧连通所述粗氖氦精馏塔的塔底和连通有补液氮装置。

4.根据权利要求1所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述粗氖氦提取冷箱还包括复热器，所述粗氖氦冷凝装置通过所述复热器连通脱氢催化炉，所述循环装置通过所述复热器连通所述粗氖氦精馏塔。

5.根据权利要求4所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述脱氢干燥撬块还包括冷却器，所述脱氢催化炉的出口与所述冷却器的入口连通。

6.根据权利要求5所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述脱氢干燥撬块还包括水分离器，所述水分离器的入口与所述冷却器的出口连通。

7.根据权利要求6所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述脱氢干燥撬块还包括干燥器，所述干燥器的入口与所述水分离器的气相出口连通。

8.根据权利要求7所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述干燥器有两个，所述两个干燥器并联切换使用，与水分离器的气相出口连通。

9.根据权利要求7所述的氖氦提取系统，其特征在于，所述循环装置包括单级循环风机和缓冲罐，所述缓冲罐的一端连通所述干燥器，另一端连通所述单级循环风机，所述单级循环风机连通所述复热器。

10.根据权利要求1所述的氖氦提取系统，其特征在于，还包括氖氦精制装置，所述氖氦精制装置包括脱氮模块和氖氦分离模块，所述氖氦分离模块通过脱氮模块连通脱氢干燥撬块。