膜法天然气提氦方法和设备技术

本申请涉及一种膜法天然气提氦方法，用于提取天然气中的氦气，包括：使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；将第一气体依次通过多级渗透膜，由多级渗透膜对第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；将粗氦气体输送至第二脱氢器，由第二脱氢器对粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；对第二气体进行提纯处理，得到氦气。本申请的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，借助渗透膜两侧气体的分压差作为推动力，通过溶解—扩散—解析等步骤，产生组分间传递速率的差异来实现气体分离的目的。相较于相关技术中采用低温冷凝法进行氦气提取的方式，不需要低温环境，在常温下进行即可。这也就有效降低了能耗。

【技术实现步骤摘要】
膜法天然气提氦方法和设备
本公开涉及天然气气体处理
，尤其涉及一种膜法天然气提氦方法和设备。
技术介绍
目前，从天然气中提取氦气采用的工艺一般为低温冷凝法。工艺流程一般包括气源预处理净化，粗氦提取及氦气精制等。其中，在采用低温冷凝法进行氦气的提取时，一般采用氮气循环制冷技术来满足提氦工艺中所需的制冷温度。对于前端原料气预冷方案，根据具体原料气气质条件，采用膨胀制冷、外部制冷以及膨胀制冷+外部制冷的方式。由此，低温冷凝法工艺相对于非低温提氦工艺而言，低温冷凝法提取氦气是一个高耗能的过程，这就使得天然气提氦工艺的成本较高。
技术实现思路
有鉴于此，本公开提出了一种膜法天然气提氦方法，可以有效降低提氦工艺的能耗。根据本公开的一方面，提供了一种膜法天然气提氦方法，用于提取天然气中的氦气，包括：使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；将所述粗氦气体输送至第二脱氢器，由所述第二脱氢器对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。在一种可能的实现方式中，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体时，所述第一脱氢器内装设的催化剂为钯触媒催化剂。在一种可能的实现方式中，所述渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体，包括：将所述第一气体输送至所述第一渗透膜，由所述第一渗透膜将所述第一气体分离为第一富氦渗透气和第一贫氦渗余气；将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体；将所述第一贫氦渗余气输送至所述第二渗透膜，由所述第二渗透膜将所述第一贫氦渗余气分离为第二富氦渗透气和第二贫氦渗余气；将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取，将所述第二贫氦渗余气输送至天然气回收装置进行回收。在一种可能的实现方式中，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体时，还包括：通过所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行再次分离，得到第三富氦渗透气，并将所述第三富氦渗透气输送回所述第三渗透膜进行再次分离；其中，在所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行分离时所剩余的渗余气输送至所述第一渗透膜进行再次回收提取。在一种可能的实现方式中，将所述第一气体输送至所述第一渗透膜之前，还包括：将所述第一气体依次通过第一碳床和第一过滤器，由所述第一碳床和所述第一过滤器依次对所述第一气体进行吸附过滤处理，以去除所述第一气体中的机油和碳颗粒。在一种可能的实现方式中，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜之前，还包括：由第二压缩机将所述第一富氦渗透气进行压缩处理后，再将压缩处理后的所述第一富氦渗透气依次通过第二碳床和第二过滤器，由所述第二碳床和所述第二过滤器对所述第一富氦渗透气进行吸附和过滤。在一种可能的实现方式中，将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取之前，还包括：由第一压缩机对所述第二富氦渗透气进行压缩后，再将压缩后的所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜。根据本申请的另一方面，还提供了一种膜法天然气提氦设备，用于采用前面任一所述膜法天然气提氦方法从天然气中提取氦气，包括催化氧化脱氢模块、氦气膜法提浓模块和深冷提纯模块；其中，所述催化氧化脱氢模块包括第一脱氢器和第二脱氢器；所述第一脱氢器的进气口适用于连通原料气出气管，用于引入所述原料气，对所述原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；所述氦气膜法提浓模块的进气口连通所述第一脱氢器的出气口，且所述氦气膜法提浓模块包括多级连通的渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体进行氦气分离，得到粗氦气体；所述第二脱氢器的进气口连通所述氦气膜法提浓模块的出气口，用于引入所述粗氦气体，并对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；所述第二脱氢器的出气口连通所述深冷提纯模块的进气口，用于进入所述第二气体，并对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。在一种可能的实现方式中，所述氦气膜法提浓模块中的渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；所述第一渗透膜的进气侧作为所述氦气膜法提浓模块的进气口，连通所述第一脱氢器的出气口；所述第一渗透膜具有第一出气侧和第二出气侧，所述第一出气侧连通所述第三渗透膜的进气侧，所述第二出气侧连通所述第二渗透膜的进气侧；所述第二渗透膜的第三出气侧连通所述第一渗透膜的进气侧，所述第二渗透膜的第四出气侧连通天然气回收装置；所述第三渗透膜的第五出气侧作为所述氦气膜法提浓模块的出气口，连通所述第二脱氢器的进气口。在一种可能的实现方式中，所述氦气膜法提浓模块还包括第一碳床、第一过滤器、第一压缩机、第二碳床、第二过滤器和第二压缩机；所述第一碳床和所述第一过滤器依次安装在所述第一渗透膜的进气侧与原料气出气管之间；所述第二压缩机、所述第二碳床和所述第二过虑器依次安装在所述第一渗透膜的第一出气侧与所述第三渗透膜的进气侧之间；所述第一压缩机安装在所述第二渗透膜的第三出气侧与所述第一渗透膜的进气侧之间。本申请实施例的膜法天然气提氦方法，通过对原料气进行脱氢预处理得到第一气体后，采用渗透膜对第一气体进行渗透分离，从而将氦气由天然气中提取出来，然后再对提取出的粗氦气体进行脱氢后处理和提纯处理后，即可提取出高浓度的氦气。也就是说，本申请的膜法天然气提氦方法，通过采用渗透膜，借助渗透膜两侧气体的分压差作为推动力，通过溶解—扩散—解析等步骤，产生组分间传递速率的差异来实现气体分离的目的。相较于相关技术中采用低温冷凝法进行氦气提取的方式，不需要低温环境，在常温下进行即可。这也就有效降低了提取工艺对环境温度的要求，进而也就有效降低了能耗。根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面将变得清楚。附图说明包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。图1示出本申请实施例的膜法天然气提氦方法的工艺流程图；图2示出本申请实施例的膜法天然气提氦方法中对第一气体进行氦气分离得到粗氦气体的工艺流程示意图；图3示出本申请实施例的膜法天然气提氦设备的布置示意图。具体实施方式以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。其中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种膜法天然气提氦方法，其特征在于，用于提取天然气中的氦气，包括：/n使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；/n将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；/n将所述粗氦气体输送至第二脱氢器，由所述第二脱氢器对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；/n对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。/n

【技术特征摘要】
1.一种膜法天然气提氦方法，其特征在于，用于提取天然气中的氦气，包括：
使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体；
将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体；
将所述粗氦气体输送至第二脱氢器，由所述第二脱氢器对所述粗氦气体进行脱氢后处理，得到第二气体；
对所述第二气体进行提纯处理，得到所述氦气。


2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，使用第一脱氢器对原料气进行脱氢预处理，得到第一气体时，所述第一脱氢器内装设的催化剂为钯触媒催化剂。


3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述渗透膜包括第一渗透膜、第二渗透膜和第三渗透膜；
将所述第一气体依次通过多级渗透膜，由多级所述渗透膜对所述第一气体依次进行氦气分离，得到粗氦气体，包括：
将所述第一气体输送至所述第一渗透膜，由所述第一渗透膜将所述第一气体分离为第一富氦渗透气和第一贫氦渗余气；
将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体；
将所述第一贫氦渗余气输送至所述第二渗透膜，由所述第二渗透膜将所述第一贫氦渗余气分离为第二富氦渗透气和第二贫氦渗余气；
将所述第二富氦渗透气输送至所述第一渗透膜，进行所述第二富氦渗透气的回收再提取，将所述第二贫氦渗余气输送至天然气回收装置进行回收。


4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜，通过所述第三渗透膜由所述第一富氦渗透气中分离出所述粗氦气体时，还包括：
通过所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行再次分离，得到第三富氦渗透气，并将所述第三富氦渗透气输送回所述第三渗透膜进行再次分离；
其中，在所述第三渗透膜对所述第一富氦渗透气进行分离时所剩余的渗余气输送至所述第一渗透膜进行再次回收提取。


5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一气体输送至所述第一渗透膜之前，还包括：
将所述第一气体依次通过第一碳床和第一过滤器，由所述第一碳床和所述第一过滤器依次对所述第一气体进行吸附过滤处理，以去除所述第一气体中的机油和碳颗粒。


6.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，将所述第一富氦渗透气输送至所述第三渗透膜之前，还包括：
由第二压缩机将所述第一富氦渗透气进行压缩处理后，再将压缩处理后的所述第一富氦渗透气依...

【专利技术属性】
技术研发人员：理查德·贝克，汉斯·维吉曼，黄宇，黄健，宋慧，廉波，陈根生，
申请(专利权)人：迈特尔膜技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11