一种双塔天然气氦回收方法技术

本发明专利技术公开了一种双塔天然气氦回收方法，涉及天然气加工工艺技术领域，该方法采用双塔提氦工艺，氦气提浓塔和氦气回收塔均采用具有温度梯度的多股进料方式，氦气提浓塔和氦气回收塔部分塔底出料分别在主冷箱和氦气回收冷箱中升温后回流；氦气回收塔塔顶气相在氦气回收冷箱中升温，作为粗氦产品进入后续提纯单元。氦气提浓塔采用提馏塔，利用塔顶物流温位来控制塔顶出料中氦气含量，提高了氦气回收塔进料中氦气浓度，减少了氦气回收塔塔顶所需冷量。本发明专利技术适合于不同氦气含量的含氦天然气氦气回收系统，当天然气中氦气含量较低(天然气中氦气含量低于0.5％)时，系统节能优势明显，具有系统热集成度高、能耗低、投资小、氦气回收率高等特点。率高等特点。率高等特点。

【技术实现步骤摘要】
一种双塔天然气氦回收方法


[0001]本专利技术涉及天然气加工工艺
，特别涉及一种天然气氦气回收方法。

技术介绍

[0002]氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略物资之一。我国氦气资源相当贫乏，基本依赖进口，且天然气中氦气含量低，提取难度大，成本高，本专利技术提出的一种双塔天然气氦气回收方法，对于保障国家用氦安全和促进我国天然气提氦工业发展具有重要的现实意义。
[0003]专利CN101975503A《改良的天然气提氦工艺》中专利技术者等人提出了一种天然气提氦工艺，该工艺采用了一个精馏塔，其工艺主要缺点是流程氦气浓度低，提氦系统不完整，还需进一步对天然气中的氦气分离提浓。
[0004]专利CN111578621A《一种可切换天然气两塔提氦装置及工艺》中专利技术者提出了两塔提氦工艺，该流程的一次氦气提浓塔和二次氦气提浓塔采用传统的精馏塔，分别设置了冷凝器和重沸器，两塔将重沸器和冷凝器分别放置在塔内和塔顶，未充分理解低温分离提氦的特点，流程中冷热物流热集成度较低。一次氦气提浓塔主要作用是提高原料气中的氦气浓度，无需控制塔顶出料物流的产品组成，直接可采用提馏塔的方式，一次氦气提浓塔不需要设置塔顶冷凝器和回流罐。氦气回收塔塔顶冷源采用氮气制冷循环，氮气制冷循环的各个物流均位于氦气回收冷箱中，冷热物流温差太大(40℃～
‑
180℃)，有效能损失较大。此方法主要不足是一次氦气提浓塔不需要冷凝器和回流罐，应采用提馏塔形式，工艺设备多。将氮气制冷循环置于氦气回收冷箱中，换热温差大，热集成度低。
[0005]专利CN112179048A《一种贫氦天然气轻烃回收与提氦的联产系统和方法》中专利技术者等人提出了天然气轻烃回收与提氦联产系统，虽然联产系统提高了系统的热集成度，但是提氦部分采用的是闪蒸分离法，而闪蒸分离法存在氦气回收率和氦气纯度低(实例中氦气浓度为 38.03％)，增加了后续氦气提纯的难度和负荷。
[0006]现有提氦专利中主要存在流程复杂、设备多、氦气回收率低、提氦塔设置不合理等问题。

技术实现思路

[0007]针对现有天然气氦气回收方法存在的能耗高、流程复杂、氦气回收率低以及粗氦产品纯度低等问题，将低温精馏和提氦工艺流程相结合，本专利技术提供了一种天然气氦气回收方法，开发了一种双塔天然气双塔氦气回收，该方法适用于不同氦气含量的含氦天然气氦气回收系统，当原料气中氦气含量较低(天然气中氦气含量低于0.5％)时，节能优势明显。该流程采用双塔提氦，提浓塔采用具有温度梯度的多股进料方式，大幅度降低了提浓塔的有效能损失，氦气提浓塔和氦气回收塔采用塔底部分物流复热的方式为塔底提供热源，氦气回收塔的冷量和两塔塔底的热源分别通过物流换热的形式获得，大幅度提高了流程的热集成度，降低了系统总压缩功。其双塔氦气回收工艺流程如图1所示。
[0008]本专利技术提供的天然气氦气回收方法，其流程特征描述如下：
[0009](1)流程由氦气提浓塔(T
‑
101)和氦气回收塔(T
‑
102)两部分组成，经预处理后的天然气在主冷箱(E
‑
101)预冷后进入重烃分离器(V
‑
101)，重烃分离器气相经主冷箱降温后进入低温分离器(V
‑
102)，重烃分离器液相进主冷箱(E
‑
101)升温后，经过降压后进入闪蒸罐 (V
‑
104)，分离出气体和凝液，气相进入燃料气系统。重烃分离器(V
‑
101)气相经主冷箱 (E
‑
101)降温后进入低温分离器(V
‑
102)分离，低温分离器气相经主冷箱降温后节流降压进入氦气提浓塔(T
‑
101)塔顶部，低温分离器液相降压进入氦气提浓塔(T
‑
101)中部，氦气提浓塔(T
‑
101)塔顶出料经氦气回收冷箱(E
‑
102)内降温后进入氦气回收塔(T
‑
102)中部，氦气提浓塔(T
‑
101)塔底部出料的一部分在主冷箱(E
‑
101)中升温进入提浓塔塔底部，另外一部分分成两股分别降压后经过主冷箱(E
‑
101)升温后进入增压单元增压。氦气回收塔 (T
‑
102)塔顶出料经氦气回收冷箱(E
‑
102)升温后外输，在氦气回收塔(T
‑
102)塔底出料的一部分进入氦气回收冷箱(E
‑
102)升温至氦气回收塔底部，另一部分塔底出料经过节流降压后依次进入氦气回收冷箱(E
‑
102)、主冷箱(E
‑
101)升温，随后进入增压单元增压外输。
[0010](2)两塔是具有较大温度梯度的多股进料的低温分馏塔，氦气提浓塔(T
‑
101)有三股进料，分别是低温分离器(V
‑
102)气相进主冷箱(E
‑
101)内降温后经降压进入氦气提浓塔 (T
‑
101)塔顶部，低温分离器(V
‑
102)液相经降压后进入氦气提浓塔(T
‑
101)中部，氦气提浓塔(T
‑
101)塔底部分物流在主冷箱(E
‑
101)内换热后进入氦气提浓塔(T
‑
101)塔底部。氦气回收塔(T
‑
102)有两股进料：氦气提浓塔(T
‑
101)塔顶出料进氦气回收冷箱(E
‑
102) 内降温后经降压自氦气回收塔(T
‑
102)中部进料，氦气回收塔(T
‑
102)塔底部分物流在氦气回收冷箱(E
‑
102)内换热升温后进入回收塔底部。
[0011](3)制冷循环采用氮气制冷循环，高压氮气在氦气回收冷箱(E
‑
102)中降温后经节流阀节流降压在氦气回收塔塔顶冷凝器(E
‑
103)中换热以提供冷量，升温后的氮气进入氦气回收冷箱(E
‑
102)复热升温后进入吸入罐(V
‑
103)，其气相经增压后再次进入氦气回收冷箱 (E
‑
102)降温，进入下一轮制冷循环。
[0012](4)主冷箱(E
‑
101)和氦气回收冷箱(E
‑
102)均采用多股板翅式换热器，将三股热流与五股冷流、两股热流与四股冷流分别集成于主冷箱(E
‑
101)和氦气回收冷箱(E
‑
102)中。主冷箱(E
‑
101)的三股热流为原料气、重烃分离器(V
‑
101)气相、低温分离器(V
‑
102)气相；五股冷流分别为重烃分离器(V
‑
101)液相、氦气提浓塔(T
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种双塔天然气氦回收方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)经预处理后的原料气经主冷箱(E
‑
101)降温进入重烃分离器(V
‑
101)进行气液分离；(2)重烃分离器(V
‑
101)分离的气相在主冷箱(E
‑
101)中降温后进入低温分离器(V
‑
102)进一步气液分离，重烃分离器(V
‑
101)分离的液相节流后在主冷箱中换热，升温后进入闪蒸罐(V
‑
104)，闪蒸出的气相进燃料气系统，闪蒸出的凝液进入凝液罐；低温分离器(V
‑
102)分离出的气相在主冷箱中降温降压后进入氦气提浓塔(T
‑
101)塔顶部，低温分离器(V
‑
102)分离出的液相经降压后进入氦气提浓塔(T
‑
101)中部；(3)氦气提浓塔(T
‑
101)塔底出料分为两股，第一股在主冷箱(E
‑
101)内换热升温后自氦气提浓塔塔底部进料，第二股分成两部分，一部分经降压后进入主冷箱(E
‑
101)复热后进入增压单元增压，另一部分经降压后进入主冷箱复热后进入增压单元增压外输；(4)氦气提浓塔(T
‑
101)塔顶气相出料经氦气回收冷箱(E
‑
101)降温后进入氦气回收塔(T
‑
102)中部；(5)氦气回收塔(T
‑
102)塔顶出料物流经氦气回收冷箱(E
‑
102)升温，作为粗氦产品；制冷循环采用氮气循环制冷；(6)氦气回收塔(T
‑
102)塔底物流分为两股物流，一股物流经氦气回收冷箱(E
‑
102)换热升温后自氦气回收塔(T
‑
102)塔底部进料，另一股物流经降压后分别进入氦气回收冷箱(E
‑
102)和主冷箱(E
‑
101)换热升温后进入增压单元增压。2.如权利要求1所述的天然气的提氦方法，其特征在于，所述主冷箱(E

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋洪，祝梦雪，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：