CN214552398U - 天然气中氦气回收装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气中氦气回收装置,包括压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ、膜前过滤器、膜分离器Ⅰ、压缩机Ⅱ、机后冷却器Ⅱ、膜分离器Ⅱ和膜分离器Ⅲ,原料气经过压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ和膜前过滤器后进入膜分离器Ⅰ,膜分离器Ⅰ的渗透侧出口与压缩机Ⅱ的入口相连,膜分离器Ⅰ的截留侧出口与膜分离器Ⅲ的入口相连,膜分离器Ⅱ的截留侧出口与膜分离器Ⅰ的入口相连,膜分离器Ⅲ的渗透侧出口与压缩机Ⅰ的入口相连。本发明所述的天然气中氦气回收装置通过设置三级膜分离过程,实现氦气的高效回收,可实现氦气回收率99%以上,纯度95%以上,且设备投资少、操作简便、运行能耗低。
Description
技术领域
本发明涉及氦气回收领域,具体涉及一种天然气中氦气回收装置。
背景技术
氦气在空气中含量极少,主要存在于天然气中,含量由千分之几到百分之几,因此从天然气中提取氦气仍是氮气的主要工业来源。目前工业上氦气的常用回收提纯方法主要有低温冷凝、变压吸附、化学分离和膜分离法。
应用较多的低温冷凝(深冷分离)是利用氦液化温度极低的特点,在深冷条件下使几乎全部的甲烷和大部分氮气液化,经低温精馏分离出粗氦,再在高压低温下使粗氦中残余的甲烷和氮冷凝,并经吸附获得纯氦。低温冷凝法提氦的产品纯度和回收率都较高,但操作弹性低、设备投资和操作费用较大。
相比于传统低温冷凝法提氦,膜技术不需要通过低温冷凝相变后再分离,能耗明显低于低温冷凝法,因此在天然气提氦领域具有较好的应用和发展前景。但如何保证氦气的高收率和纯度,仍是个难题。
发明内容
本发明针对以上问题的提出,而研究设计一种天然气中氦气回收装置。本发明采用的技术手段如下:
一种天然气中氦气回收装置,包括压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ、膜前过滤器、膜分离器Ⅰ、压缩机Ⅱ、机后冷却器Ⅱ、膜分离器Ⅱ和膜分离器Ⅲ,原料气经过压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ和膜前过滤器后进入膜分离器Ⅰ,膜分离器Ⅰ的渗透侧出口与压缩机Ⅱ的入口相连,膜分离器Ⅰ的截留侧出口与膜分离器Ⅲ的入口相连,膜分离器Ⅱ的截留侧出口与膜分离器Ⅰ的入口相连,膜分离器Ⅲ的渗透侧出口与压缩机Ⅰ的入口相连。
进一步地,所述膜前过滤器设置于机后冷却器Ⅰ和膜分离器Ⅰ之间。
进一步地,所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ和膜分离器Ⅲ均包括至少一个膜分离组件。
进一步地,所述膜分离组件的结构选自螺旋卷式、板框式和中空纤维式中的一种或多种的组合。
进一步地,所述机后冷却器Ⅰ和机后冷却器Ⅱ均为水冷却器。
与现有技术比较,本发明所述的天然气中氦气回收装置通过设置三级膜分离过程,实现氦气的高效回收。可实现氦气回收率99%以上,纯度95%以上,且设备投资少、操作简便、运行能耗低。
附图说明
图1是本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
如图1所示,一种天然气中氦气回收装置,沿物流方向,依次包括:压缩机Ⅰ1、机后冷却器Ⅰ2、膜前过滤器3、膜分离器Ⅰ4、压缩机Ⅱ5、机后冷却器Ⅱ6、膜分离器Ⅱ7和膜分离器Ⅲ8;膜分离器Ⅰ4的渗透侧出口与压缩机Ⅱ5的入口相连;膜分离器Ⅰ4的截留侧出口与膜分离器Ⅲ8的入口相连;膜分离器Ⅱ7的截留侧出口与膜分离器Ⅰ4的入口相连;膜分离器Ⅲ8的渗透侧出口与压缩机Ⅰ1的入口相连。
膜分离器Ⅰ4、膜分离器Ⅱ7和膜分离器Ⅲ8均内置对氦气具有优先透过性能的至少一个膜分离组件。所述膜分离组件的结构选自螺旋卷式、板框式和中空纤维式中的一种或多种的组合,优选中空纤维式。
本实施例的工作流程为:
原料气(例如LNG装置的BOG闪蒸气,氦气含量约13%)首先经由进气管路10进入压缩机Ⅰ1,将压力提高至约2MPaG,再由第一连接管路11进入机后冷却器Ⅰ2水冷降到40℃,之后经由第二连接管路12进入膜前过滤器3,除去杂质,温度的调整和杂质的去除有利于提升膜分离效率,延长使用寿命。处理后的气体经第三连接管路13进入膜分离器Ⅰ4。在膜分离器Ⅰ4中,氦气优先透过膜,在渗透侧富集提浓到30%左右,再经由第四连接管路14进入压缩机Ⅱ5,将压力提高至约2.1MPaG,经第五连接管路15进入机后冷却器Ⅱ6,水冷后经第六连接管路16进入膜分离器Ⅱ7。膜分离器Ⅱ7的渗透侧得到浓度为97%的氦气,经由第一出气管路17输送出界区;截留侧尾气则经由第七连接管路18返回到膜分离器Ⅰ4的入口继续回收。膜分离器Ⅰ4的截留侧尾气经第八连接管路19进入膜分离器Ⅲ8,其中渗透侧富集氦气经第九连接管路21返回压缩机Ⅰ1的入口继续回收,以提高氦气回收率至99%;而截留侧尾气则经由第二出气管路20输送出界区,去燃料气管网作为燃料气使用。
以上所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述,并非对本发明的范围进行限定,在不脱离本发明设计精神的前提下,本领域普通技术人员对本发明的技术方案做出的各种变形和改进,均应落入本发明权利要求书确定的保护范围内。
Claims (5)
1.一种天然气中氦气回收装置,其特征在于:包括压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ、膜前过滤器、膜分离器Ⅰ、压缩机Ⅱ、机后冷却器Ⅱ、膜分离器Ⅱ和膜分离器Ⅲ,原料气经过压缩机Ⅰ、机后冷却器Ⅰ和膜前过滤器后进入膜分离器Ⅰ,膜分离器Ⅰ的渗透侧出口与压缩机Ⅱ的入口相连,膜分离器Ⅰ的截留侧出口与膜分离器Ⅲ的入口相连,膜分离器Ⅱ的截留侧出口与膜分离器Ⅰ的入口相连,膜分离器Ⅲ的渗透侧出口与压缩机Ⅰ的入口相连。
2.根据权利要求1所述的天然气中氦气回收装置,其特征在于:所述膜前过滤器设置于机后冷却器Ⅰ和膜分离器Ⅰ之间。
3.根据权利要求1所述的天然气中氦气回收装置,其特征在于:所述膜分离器Ⅰ、膜分离器Ⅱ和膜分离器Ⅲ均包括至少一个膜分离组件。
4.根据权利要求3所述的天然气中氦气回收装置,其特征在于:所述膜分离组件的结构选自螺旋卷式、板框式和中空纤维式中的一种或多种的组合。
5.根据权利要求1所述的天然气中氦气回收装置,其特征在于:所述机后冷却器Ⅰ和机后冷却器Ⅱ均为水冷却器。
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- 2020-12-17 CN CN202023063460.9U patent/CN214552398U/zh active Active
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