本發(fā)明涉及bog低溫冷凝提氦的，具體而言，涉及一種bog提氦裝置及提氦工藝。

背景技術(shù)：

1、氦氣是一種戰(zhàn)略性物質(zhì)，在航天、國防、潛水及氦檢漏等領(lǐng)域具有非常重要的用途。氦氣主要存在于天然氣中，但中國天然氣中的氦含量極少，而bog(即lng閃蒸氣)或其他以天然氣為原料的化工尾氣中更富含氦，從中提氦會(huì)更具經(jīng)濟(jì)高效。

2、已有技術(shù)中，cn107514872a“從lng儲(chǔ)罐閃蒸汽中回收氦氣的工藝與系統(tǒng)”、cn109734064a“一種氦氣生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)方法”、cn109631494a“一種氦氣生產(chǎn)系統(tǒng)和生產(chǎn)方法”、cn212339739u“一種液化天然氣bog中提取氦的裝置”、cn115183533a“一種氦氣回收的深冷洗滌分離工藝”、cn117109249a“一種聯(lián)產(chǎn)lng的bog低溫提氦工藝”、cn116951900a“一種天然氣液化與高純氦提取一體化工藝”、cn117781606a“bog提氦系統(tǒng)和bog提氦工藝”、cn117870278a“一種天然氣蒸發(fā)氣提取粗氦并聯(lián)產(chǎn)lng工藝”、cn118066795a“一種液化天然氣bog尾氣提取高純氦氣的方法”、cn118384657a“氦氣提取系統(tǒng)”、cn107228526a“一種lng閃蒸氣的提氦、脫氮和再液化裝置”等專利，均采用單級(jí)或雙級(jí)低溫精餾工藝方法，工藝復(fù)雜且投資較大。

3、已有技術(shù)中，cn210237128u“一種天然氣液化含氦尾氣提純氦氣的系統(tǒng)”、cn111086974a“一種自bog中分離純化氫與氦的系統(tǒng)與方法”、cn112174102a“一種bog氣體多級(jí)分離提取高純氦氣的裝置及方法”、cn213976981u“一種bog提取高純氦氣裝置”、cn214087729u“一種常溫天然氣氦氣提取提純系統(tǒng)”、cn214469630u“一種天然氣液化聯(lián)產(chǎn)高純氦氣的設(shè)備”、cn113501508a“一種從天然氣或bog中提取氦氣的系統(tǒng)和方法”、cn218665426u“一種液化天然氣含氦尾氣提取的二次回收系統(tǒng)”等專利，均采用多級(jí)膜分離工藝方法，工藝復(fù)雜且投資較大。

4、已有技術(shù)中，cn110455038a“一種氦提取單元、氦提取裝置和聯(lián)產(chǎn)氦氣的系統(tǒng)”、cn212538459u“一種利用lng生產(chǎn)裝置聯(lián)產(chǎn)氦氣的系統(tǒng)”、cn114777418a“一種冷凝法天然氣bog提氦的系統(tǒng)”、cn115127304a“一種可提升氦氣純度的bog再液化回收系統(tǒng)及方法”、cn221259261u“一種粗氦提取系統(tǒng)”等專利，采用兩級(jí)或三級(jí)低溫冷凝工藝獲得粗氦、進(jìn)而低溫吸附獲得粗氦工藝，而其溶解于冷凝液中的氦無法回收，使得這些專利的氦回收率低于80％；cn117029376a“利用lng工廠bog再液化后閃蒸氣提取粗氦氣的方法”的專利，采用單級(jí)冷凝分離，溶解于冷凝液中的氦無法回收，使得該發(fā)明的氦回收率低于80％；cn218495621u“bog濃縮提氦系統(tǒng)”、cn221122759u“一種低常溫結(jié)合的從液化天然氣制取高純度氦氣的系統(tǒng)”等專利，為bog再液化和提濃氦工藝，部分污氦氣未進(jìn)行回收。

5、已有技術(shù)中，cn218860335u“一種bog未冷凝氣的提氦系統(tǒng)”的專利，其一級(jí)分離器(153)和二級(jí)分離器(155)所分離的含溶解氦的液烴未經(jīng)烴類分離，而返回到污氦回收氣囊(20)和污氦回收增壓機(jī)(21)中，再次返回到bog緩沖罐(1)中從而形成封閉循環(huán)，導(dǎo)致該發(fā)明的工藝方法需要消耗大量的氧氣來催化脫烴，無法建立工業(yè)化裝置。

6、已有技術(shù)中，cn117516063a“一種bog濃縮提氦方法及裝置”的專利，采用一級(jí)低溫冷凝分離(130)和閃蒸分離(310)，閃蒸尾氣采用了膜分離工藝進(jìn)行了污氦回收。

7、因此，現(xiàn)急需一種工藝流程簡單、氦回收率高工藝流程簡單、氦回收率高的bog提氦裝置及提氦工藝。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，提供一種工藝流程簡單、氦回收率高的bog提氦裝置及提氦工藝。

2、為實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的，采用的技術(shù)方案為：一種bog提氦裝置，包括原料冷卻器、氦濃縮冷凝器、粗氦分離器、閃蒸分離器，氦濃縮冷凝器內(nèi)具有a冷卻通道、b復(fù)熱通道、c復(fù)熱通道、d復(fù)熱通道、e換熱介質(zhì)通道，且原料冷卻器、a冷卻通道、粗氦分離器、閃蒸分離器依次連通，粗氦分離器與b復(fù)熱通道連通，閃蒸分離器、c復(fù)熱通道、原料冷卻器依次連通，閃蒸分離器與d復(fù)熱通道連通，e換熱介質(zhì)通道與低溫氮源連通；還包括用于向原料冷卻器或a冷卻通道內(nèi)輸送含氦氣體的進(jìn)料管道。

3、進(jìn)一步的，所述原料冷卻器入口端還設(shè)有進(jìn)料壓縮機(jī)，且c復(fù)熱通道出口端與原料冷卻器入口端通過進(jìn)料壓縮機(jī)連通，進(jìn)料管道并聯(lián)在進(jìn)料壓縮機(jī)入口端。

4、當(dāng)通過c復(fù)熱通道送出的含氦的閃蒸尾氣不需要增壓，且需要提氦的bog或含氦量超過1％mol的其他氣體的氣壓超過1mpa時(shí)，可取消進(jìn)料壓縮機(jī)的設(shè)置，此時(shí)，進(jìn)料管道可直接連接在原料冷卻器入口端或a冷卻通道入口端；當(dāng)通過c復(fù)熱通道送出的含氦的閃蒸尾氣需要增壓，且需要提氦的bog或含氦量超過1％mol的其他氣體的氣壓超過1mpa時(shí)，進(jìn)料管道即可連接在原料冷卻器入口端，進(jìn)料管道也可連接在a冷卻通道入口端。

5、為了使本發(fā)明能適應(yīng)不同生產(chǎn)工況，也可同時(shí)在進(jìn)料壓縮機(jī)入口端和a冷卻通道入口端均連接一個(gè)進(jìn)料管道，并在兩個(gè)進(jìn)料管道上安裝開關(guān)閥。當(dāng)需要提氦的bog或含氦量超過1％mol的其他氣體的氣壓超過1mpa時(shí)，連接在a冷卻通道入口端的進(jìn)料管道上的開關(guān)閥打開；當(dāng)需要提氦的bog或含氦量超過1％mol的其他氣體的氣壓小于或等于1mpa時(shí)，連接在進(jìn)料壓縮機(jī)入口端的進(jìn)料管道上的開關(guān)閥打開。

6、進(jìn)一步的，還包括氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)，所述氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)還包括氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)、氮?dú)饫鋮s器，氦濃縮冷凝器內(nèi)還具有f冷卻通道，氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)、氮?dú)饫鋮s器、f冷卻通道、e換熱介質(zhì)通道依次連通，且e換熱介質(zhì)通道出口端與氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)連通，氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)入口端還并聯(lián)有氮?dú)庋a(bǔ)充管道。

7、氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)可根據(jù)實(shí)際需求進(jìn)行選擇。例如，當(dāng)需要降低裝置的投資成本時(shí)，則可直接采用管道將e換熱介質(zhì)通道入口端與提供液氮的液氮氮源裝置連接，并采用管道將e換熱介質(zhì)通道入出口端與氮?dú)饣厥昭b置連接；當(dāng)不考慮投資成本的情況下，則可采用氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)，通過氮?dú)庋a(bǔ)充管道輸送的氮?dú)饣蜓h(huán)氮?dú)膺M(jìn)入氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)內(nèi)增壓，并將增壓后的氮?dú)馑腿氲獨(dú)饫鋮s器，冷卻后的氮?dú)馑腿雈冷卻通道內(nèi)冷卻、冷凝和過冷，然后再送入e換熱介質(zhì)通道內(nèi)蒸發(fā)制冷并復(fù)熱至常溫，最后重新送入氮?dú)庋h(huán)壓縮機(jī)內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)氮?dú)庋h(huán)制冷。

8、進(jìn)一步的，所述e換熱介質(zhì)通道入口端、粗氦分離器出口端、閃蒸分離器出口端均安裝有控制閥。

9、進(jìn)一步的，所述進(jìn)料壓縮機(jī)為往復(fù)機(jī)、螺桿機(jī)或離心機(jī)。

10、進(jìn)一步的，所述進(jìn)料壓縮機(jī)的排氣壓力范圍為1.0mpa～5.0mpa。

11、進(jìn)一步的，所述進(jìn)料壓縮機(jī)的吸氣壓力范圍為0.002mpa～1.0mpa，進(jìn)料壓縮機(jī)的吸氣溫度范圍為-180℃～50℃。

12、進(jìn)一步的，所述氦濃縮冷凝器為板翅式換熱器或繞管式換熱器。

13、進(jìn)一步的，所述氦濃縮冷凝器的冷凝壓力范圍為1.0mpa～5.0mpa，氦濃縮冷凝器的冷凝溫度范圍為-100℃～-200℃。

14、一種bog提氦工藝，包括如下步驟：

15、(1)將含氦氣體在初次冷卻后進(jìn)行二次深冷，并對(duì)深冷后送出的bog進(jìn)行粗分離得到液態(tài)氦和氣相粗氦產(chǎn)品；

16、(2)液態(tài)氦降壓后進(jìn)行閃蒸得到氦尾氣和液態(tài)氦，氦尾氣復(fù)熱后與含氦氣體混合后重復(fù)步驟1，液態(tài)氦復(fù)熱后輸送至下一工序；

17、(3)氣相粗氦產(chǎn)品復(fù)熱至常溫后輸送至下一工序。

18、進(jìn)一步的，所述含氦氣體為bog或含氦量超過1％mol的其他氣體。

19、進(jìn)一步的，所述含氦氣體在進(jìn)行初次冷卻前增壓至1.0mpa～5.0mpa。

20、進(jìn)一步的，所述含氦氣體二次深冷后的溫度為-160℃～-200℃。

21、進(jìn)一步的，所述含氦氣體二次深冷的冷卻介質(zhì)為液氮，且液氮為液氮氮源裝置直接提供或通過對(duì)氮?dú)庋h(huán)制備獲得。

22、本發(fā)明的有益效果是：

23、1、本發(fā)明具有工藝流程簡單、氦回收率高的特點(diǎn)，且與現(xiàn)有技術(shù)相比，工藝簡單、原理通俗易懂，適于技術(shù)人員和操作人員對(duì)本裝置、工藝的系統(tǒng)掌握；同時(shí)，本發(fā)明可同時(shí)實(shí)現(xiàn)提氦和烴類分離功能，綜合減少了裝置的設(shè)備用量和消耗，實(shí)現(xiàn)了裝置投資和生產(chǎn)成本的總體降低。

24、2、本發(fā)明中提供的氮?dú)庋h(huán)制冷系統(tǒng)即可直接采用液氮來實(shí)現(xiàn)冷凝，也可通過對(duì)氮?dú)庋h(huán)制冷來實(shí)現(xiàn)冷凝；當(dāng)直接采用液氮來實(shí)現(xiàn)冷凝時(shí)，可進(jìn)一步降低了裝置投資，并使得操作過程更為簡單。

25、3、本發(fā)明還具有富含氦的閃蒸尾氣回收功能，使得bog中氦回收率可達(dá)到98％以上，使得經(jīng)濟(jì)效益顯著提升。