一种用于天然气提氦中除氖的系统

    技术2025-04-02  38


    本技术涉及氦气提纯,特别涉及一种用于天然气提氦中除氖的系统。


    背景技术:

    1、目前,氦气主要来源于天然气,在富氦天然气中通过膜分离、变压吸附以及深冷法进行提取,提取过程中,各种天然气烃类、氮、氩可以较为容易地通过上述方法去除,受到含氦天然气田地质结构的影响,我国天然气中提取的氦气中,时有氖含量超出国家标准的情况,通过液氮温区的冷凝吸附以及变压吸附,虽然可以将氖含量处理到满足要求,但是经济性不太高,这种情况下,采用液氢温区甚至更低温区的冷凝冷冻吸附,将氖收集在除氖专用的吸附器中,吸附器工作在液氦温区,这样可以吸附痕量级别的氖气,从而可以得到满足国家标准的高纯氦气以及超纯氦气。

    2、传统的天然气提氦中除氖技术主要是利用液氮温区的变压吸附技术,在变压吸附过程中,要频繁的对吸附器中的吸附质进行再生,并且吸附过程工作在液氮温区,这样吸附器的吸附质再生就会造成高纯氦气的损耗。


    技术实现思路

    1、本实用新型的目的在于解决现有技术中的要频繁的对吸附器中的吸附质进行再生,吸附质再生造成高纯氦气的损耗的技术问题。

    2、为解决上述技术问题,本实用新型提供一种用于天然气提氦中除氖的系统,其包括:液氦源、第一吸附系统、第二吸附系统、第一管道和第二管道,第一吸附系统和第二吸附系统均具有吸附氖的吸附器,液氦源可选择的作用于第一吸附系统或第二吸附系统的吸附器,使吸附器处于液氦温区,吸附器的输入端均与原料气源连接,第一管道的输入端连接第一吸附系统的吸附器的输出端,第二管道的输入端连接第二吸附系统的吸附器的输出端,第一管道和第二管道的输出端并联,第一管道的流路上设置有第一控制阀,第二管道的流路上设置有第二控制阀,当第一吸附系统吸附器饱和后,第一控制阀关闭第一管道的流路,第二控制阀打开第二管道的流路,液氦源停止作用于第一吸附系统并选择作用第二吸附系统,以完成吸附系统的切换。

    3、进一步,第一吸附系统还包括存放液氦的第一容器,第一吸附系统的吸附器设置在第一容器内,液氦源可选择的向第一容器供应液氦,吸附器浸泡在液氦中。

    4、进一步,第二吸附系统还包括存放液氦的第二容器,第二吸附系统的吸附器设置在第二容器内,液氦源可选择的向第二容器供应液氦,吸附器浸泡在液氦中。

    5、进一步,还包括第三管道和第四管道,液氦源为储存有液氦的液氦储槽,第三管道和第四管道的输入端并联并位于液氦储槽内,第三管道的输出端位于第一容器内,第四管道的输出端位于第二容器内。

    6、进一步,还包括第三控制阀和第四控制阀,第三控制阀设置在第三管道的流路上,第四控制阀设置在第四管道的流路上。

    7、进一步,还包括第一换热器和第二换热器,第一管道与第一换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第一换热器的另一换热侧后进入第一吸附系统的吸附器内,第二管道与第二换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第二换热器的另一换热侧后进入第二吸附系统的吸附器内。

    8、进一步,还包括压缩机、第五管道和第六管道,第一容器和第二容器的顶部设置有氦气出口,第五管道、第六管道的输入端分别与第一容器、第二容器的氦气出口一一对应连接,第五管道、第六管道的输出端与压缩机的输入端连接,液氦蒸发的氦气通过第五管道和第六管道进入压缩机,压缩机的输出端输出产品气。

    9、进一步,还包括第三换热器和第四换热器,第五管道与第三换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第三换热器的另一换热侧后进入第一换热器,第六管道与第四换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第四换热器的另一换热侧后进入第二换热器。

    10、进一步,第一容器和第二容器内还设置有加热器。

    11、由上述技术方案可知,本实用新型的有益效果为:对吸附系统进行切换,实现了产品气的连续不断的制取,满足工业化的生产,避免吸附质再生造成高纯氦气的损耗。



    技术特征:

    1.一种用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,包括液氦源、第一吸附系统、第二吸附系统、第一管道和第二管道,第一吸附系统和第二吸附系统均具有吸附氖的吸附器,液氦源可选择的作用于第一吸附系统或第二吸附系统的吸附器,使吸附器处于液氦温区,吸附器的输入端均与原料气源连接,第一管道的输入端连接第一吸附系统的吸附器的输出端,第二管道的输入端连接第二吸附系统的吸附器的输出端,第一管道和第二管道的输出端并联,第一管道的流路上设置有第一控制阀,第二管道的流路上设置有第二控制阀,当第一吸附系统吸附器饱和后,第一控制阀关闭第一管道的流路,第二控制阀打开第二管道的流路,液氦源停止作用于第一吸附系统并选择作用第二吸附系统,以完成吸附系统的切换。

    2.根据权利要求1所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,第一吸附系统还包括存放液氦的第一容器,第一吸附系统的吸附器设置在第一容器内,液氦源可选择的向第一容器供应液氦,吸附器浸泡在液氦中。

    3.根据权利要求2所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,第二吸附系统还包括存放液氦的第二容器,第二吸附系统的吸附器设置在第二容器内,液氦源可选择的向第二容器供应液氦,吸附器浸泡在液氦中。

    4.根据权利要求3所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,还包括第三管道和第四管道,液氦源为储存有液氦的液氦储槽,第三管道和第四管道的输入端并联并位于液氦储槽内,第三管道的输出端位于第一容器内,第四管道的输出端位于第二容器内。

    5.根据权利要求4所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,还包括第三控制阀和第四控制阀,第三控制阀设置在第三管道的流路上,第四控制阀设置在第四管道的流路上。

    6.根据权利要求3所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,还包括第一换热器和第二换热器,第一管道与第一换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第一换热器的另一换热侧后进入第一吸附系统的吸附器内,第二管道与第二换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第二换热器的另一换热侧后进入第二吸附系统的吸附器内。

    7.根据权利要求6所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,还包括压缩机、第五管道和第六管道,第一容器和第二容器的顶部设置有氦气出口,第五管道、第六管道的输入端分别与第一容器、第二容器的氦气出口一一对应连接,第五管道、第六管道的输出端与压缩机的输入端连接,液氦蒸发的氦气通过第五管道和第六管道进入压缩机,压缩机的输出端输出产品气。

    8.根据权利要求7所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,还包括第三换热器和第四换热器,第五管道与第三换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第三换热器的另一换热侧后进入第一换热器,第六管道与第四换热器的一换热侧连接,原料气源的原料气经过第四换热器的另一换热侧后进入第二换热器。

    9.根据权利要求7所述的用于天然气提氦中除氖的系统,其特征在于,第一容器和第二容器内还设置有加热器。


    技术总结
    本技术提供一种用于天然气提氦中除氖的系统,其包括液氦源、第一吸附系统、第二吸附系统、第一管道和第二管道,第一吸附系统和第二吸附系统均具有吸附氖的吸附器,液氦源可选择的作用于第一吸附系统或第二吸附系统的吸附器,使吸附器处于液氦温区,吸附器的输入端均与原料气源连接,第一管道的输入端连接第一吸附系统的吸附器的输出端,第二管道的输入端连接第二吸附系统的吸附器的输出端,第一管道和第二管道的输出端并联,第一管道的流路上设置有第一控制阀,第二管道的流路上设置有第二控制阀,当第一吸附系统吸附器饱和后,第一控制阀关闭第一管道的流路,第二控制阀打开第二管道的流路,以完成吸附系统的切换。

    技术研发人员:李正宇,王炳明,周刚,刘立强,龚领会
    受保护的技术使用者:中国科学院理化技术研究所
    技术研发日:20240202
    技术公布日:2024/10/24
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