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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| CN202023063460.9U CN214552398U (zh) | 2020-12-17 | 2020-12-17 | 天然气中氦气回收装置 |
Applications Claiming Priority (1)
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Publications (1)
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| CN214552398U true CN214552398U (zh) | 2021-11-02 |
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Family Applications (1)
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Country Status (1)
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2020
- 2020-12-17 CN CN202023063460.9U patent/CN214552398U/zh active Active
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