改良的天然氣提氦設備的製作方法

2023-10-30 17:34:17 1

專利名稱：改良的天然氣提氦設備的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及化工分離方法用設備，特別涉及一種改良的天然氣提氦設備。
背景技術：
從天然氣中提取氦氣，目前廣泛工業應用的是深冷分離法，其基本原理是利用氦 液化溫度極低，難於液化的原理，通過製冷不斷降低氣體溫度，將天然氣中的甲烷、氧、氮 等組分液化、低溫精餾，從而獲得粗氦，將粗氦經過進一步精製獲得A級氦(HE濃度大於 99. 995% )。目前常規提氦設備如


圖1所示，天然氣經脫碳、乾燥等淨化處理後，獲得乾淨、 乾燥的淨化後的天然氣，淨化後的天然氣經過換熱器換熱後通過膨脹機膨脹液化，再進入 精餾塔內分離，塔頂獲得一次粗氦，塔底的液體經過換熱器節流復熱到常溫氣化後對外輸 送。然而，現有提氦設備均存在以下不足1.淨化後的天然氣是先經膨脹機膨脹減壓後再 進入精餾塔，此時進精餾塔進行低溫分離的氣流壓力相應變小，而為了滿足分離的所需要 溫度降低，在一定程度上又必須得增大製冷和分離功，這樣無形中就增大能耗(主要是壓 縮功耗和冷損失)。2.同時為滿足液化分離的要求，膨脹機膨脹後流體必須一定程度的帶 液.，由於淨化後的天然氣膨脹前溫度不能很好調節和控制，使低溫深階冷量和普冷溫度下 的冷量不能很好匹配，嚴重時使裝置天然氣不能液化和正常生產。3.當外輸天然氣壓力降 低時，精餾塔內的壓力溫度需要相對穩定，不能同時增加膨脹比來增加製冷量。
發明內容針對上述不足之處，本發明的目的在於提供一種能合理利用低溫冷量和有效降低 製冷能耗節能效果明顯的改良的天然氣提氦設備。為了達到上述目的，本發明採用了以下技術方案一種改良的天然氣提氦設備，包 括天然氣進氣管道、換熱器、精餾塔和膨脹機，其中，所述天然氣進氣管道接入換熱器後再 通入精餾塔，且精餾塔頂部設有粗氦出氣管道，所述精餾塔底部還設有接入換熱器的精餾 液管道，且精餾液管道導出換熱器後再接入膨脹機，所述膨脹機還設有尾氣出氣管道。本發明是在深冷條件下使淨化後的天然氣液化，低溫精餾分離得到粗氦。具體工 作原理為淨化後的天然氣經過天然氣進氣管道進入換熱器液化後再進入精餾塔內精餾， 精餾塔塔頂獲得一次粗氦從粗氦出氣管道導出；精餾塔塔底的液體再經過精餾液管道導出 進入換熱器節流換熱汽化得到提濃尾氣，提濃尾氣再進入膨脹機膨脹並復熱到常溫後通過 尾氣出氣管道對外輸送。本發明的有益效果在於(1).現有生產設備中，淨化後的天然氣是先經膨脹機膨脹減壓後再進入精餾塔， 而本發明則是淨化後的天然氣在膨脹機膨脹減壓前直接進入精餾塔進行低溫分離，故本發 明中淨化後的天然氣進精餾塔進行低溫分離的壓力較現有生產設備更高，從而提高了分離 的所需要溫度，有利於降低製冷和分離功，同時，本發明的低壓尾氣壓力相應也高，則將尾 氣增壓後壓回管網所需的功相應就降低，從而有效達到節能效果。[0008]例如，以進冷箱壓力為2.5Mpa，出裝置壓力為1. OMpa，節流需要的壓力降為 0. 5Mpa，則現有生產設備精餾塔的壓力為1. 5Mpa (對應的精餾塔頂的冷凝溫度為_148°C )， 膨脹比約為2. 5/1. 5 = 1.67 ；而本發明則精餾塔的壓力為2. 5Mpa(對應的精餾塔頂的冷凝 溫度為_136°C )，膨脹比約為2. 0/1.0 = 2。用HYSYS模擬計算的現有設備提氦和本發明提氦的參數如表2，可以看出本發明 膨脹機增加製冷量15KW，同時膨脹後溫度降低約5°C，低壓尾氣壓縮因進口壓力增加節約 能耗約82KW。 表1現有設備提氦工藝/本發明提氦工藝的工藝參數模擬比較
權利要求一種改良的天然氣提氦設備，包括天然氣進氣管道(1)、換熱器(2)、精餾塔(3)和膨脹機(4)，其特徵在於所述天然氣進氣管道(1)接入換熱器(2)後再通入精餾塔(3)，且精餾塔(3)頂部設有粗氦出氣管道(5)，所述精餾塔(3)底部還設有接入換熱器(2)的精餾液管道(6)，且精餾液管道(6)導出換熱器(2)後再接入膨脹機(4)，所述膨脹機(4)還設有尾氣出氣管道(7)。
專利摘要一種改良的天然氣提氦設備，包括天然氣進氣管道、換熱器、精餾塔和膨脹機，其特徵在於所述天然氣進氣管道接入換熱器後再通入精餾塔，且精餾塔頂部設有粗氦出氣管道，所述精餾塔底部還設有接入換熱器的精餾液管道，且精餾液管道導出換熱器後再接入膨脹機，所述膨脹機還設有尾氣出氣管道，相對常規提氦裝置，本實用新型在提氦工藝上提高了精餾塔的分離壓力和溫度，從而減少製冷液化分離所需要的功耗；同時隨著外輸天然氣壓力的降低，有利於提高膨脹比，從而增加製冷量。還解決了現有設備提氦工藝膨脹機膨脹後需要帶液從而降低膨脹機製冷效率的問題(本實用新型提氦工藝膨脹機不需要帶液)。故節能效果明顯，可推廣應用。
文檔編號C01B23/00GK201737698SQ20102028709
公開日2011年2月9日 申請日期2010年8月10日 優先權日2010年8月10日
發明者劉澤軍, 華洪基, 李均方, 詹平, 譚敬明 申請人:中國石油西南油氣田分公司成都天然氣化工總廠