一种联产乙烷的天然气深冷-膜分离提氦工艺制造技术

本发明专利技术提供了一种联产乙烷的天然气深冷

【技术实现步骤摘要】
一种联产乙烷的天然气深冷
‑
膜分离提氦工艺


[0001]本专利技术涉及天然气氦气提取
，具体为一种联产乙烷的天然气深冷
‑
膜分离提氦工艺。

技术介绍

[0002]氦气作为特种且稀有的工业、电子气体，广泛应用于半导体制造，是一种关系高科技产业发展的重要战略稀缺资源。氦气密度(0.1786kg/m3)和沸点(
‑
268.85℃)都极低，化学性质不活泼，是所有气体中最难液化的。随着随着科技的发展，氦气在低温超导、医学成像、半导体、设备检漏以及焊接等领域被广泛使用。
[0003]氦气来源主要通过提氦装置从富氦天然气中提取，该技术始于20世纪20年代。目前，常用的氦气生产方法主要有常规天然气提氦法与非常规提氦方法，常规天然气提氦方法具有深冷法、膜分离法、吸附法、吸收法、扩散法及水合物法，非常规提氦法主要包括BOG提氦、合成氨法、空气分馏法、铀矿石法和地热水气提氦法，其中常规天然气提氦法中的深冷法是工业生产主要使用的提氦方法。深冷法一般指工艺流程中设备温度在
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100℃以下，根据工艺温度从高到低的顺序分别为乙烷回收工艺(
‑
100℃)、天然气液化工艺(
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160℃)、天然气脱氮工艺(
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190℃)、天然气提氦工艺(
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190℃)与氦的液化工艺(
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269℃)等。由于当前国内深冷法提氦效率低以及最后提取的产品气含氦浓度不高，生产成本高，耗能大。同时若要求产品气含氦浓度更高，还需进行氦气精制，安装膜分离器或变压吸附等大成本设备。
[0004]针对传统天然气提氦深冷工艺存在着耗能大、投资高、提氦效率低的问题，本专利技术将深冷分离与膜分离法进行联合提氦并考虑乙烷的联产，提出一种联产乙烷的天然气深冷
‑
膜分离提氦工艺，该工艺能够提高提氦工艺的经济性，大幅降低能耗和设备投资费用，调整优化气田地面处理工艺设计，做到综合开发、提高整体效益，避免重复建设和投资浪费，缓解国家氦气资源供应的迫切需要的现状，可为气田多能源利用、提升整体效益发挥重要作用。

技术实现思路

[0005]本专利技术主要是针对传统天然气提氦深冷工艺存在着耗能大、投资高、提氦效率低、生产成本高的技术问题，联合深冷分离与膜分离法进行联合提氦以及考虑乙烷的联产，提供了一种联产乙烷的天然气深冷
‑
膜分离提氦工艺。
[0006]为实现上述技术目的，本专利技术采取以下技术方案：
[0007]一种联产乙烷的天然气深冷
‑
膜分离提氦工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0008](1)原料气换热分离：原料气经换热器过冷过冷至
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55℃至
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58℃，进入过滤分离器进行气液分离，得到气相与液相各两股；
[0009](2)膨胀节流：第一股气相通过膨胀机膨胀制冷至
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85℃至
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88℃后，进入脱甲烷塔顶部；第二股气相与第一股液相汇合进入换热器换热至
‑
70℃至
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72℃后，经节流后进入脱甲烷塔中部；第二股液相经节流后直接进入脱甲烷塔中部；
[0010](3)富甲烷气回流：自外输气压缩机增压后的外输干气中抽出一股富甲烷气进行回流，富甲烷气经换热器换热至
‑
70℃至
‑
72℃后进行节流，再进入脱甲烷塔；
[0011](4)乙烷回收：上述流股进入脱甲烷塔内进行气体甲烷分离，脱甲烷塔塔底流出的液体为富乙烷液体，塔顶流出的气体为富甲烷气体；
[0012](5)乙烷二次回收：富甲烷气体经主换热器与换热器换热后分为两股，一股经乙烷压缩机增压后，经过冷换热器过冷，再经脱甲烷塔完成甲烷二次分离；
[0013](6)初步提氦：另一股经主换热器与过冷换热器换热至
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115℃至
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118℃后，进入提氦塔一塔，进行初步提氦；
[0014](7)粗提氦：提氦塔一塔塔顶流股经过制冷循环降温至
‑
153℃至155℃后，进入提氦塔二塔，进行粗提氦，得到粗氦；
[0015](8)粗氦膜分离：粗氦经换热器回收冷量后，进入一级膜分离器，得到尾气与富氦气；
[0016](9)精提氦：富氦气进入二级膜分离器，进行精制，得到氮气含量＞99vol％的精氦。
[0017]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(3)中所述外输干气中抽出的富甲烷气体要求甲烷含量＞90vol％，回流比为0.18～0.20。
[0018]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(4)中所述塔底流出的富乙烷液体中乙烷含量＞60vol％，塔顶流出的富甲烷气体中甲烷含量＞94vol％。
[0019]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(7)中所述的制冷循环采用氮气制冷循环方式。
[0020]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(7)中所述的粗氦氦气含量＞65vol％，步骤(8)中所述的富氦气氦气含量＞90vol％。
[0021]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(8)和步骤(9)中所述的一级膜分离器与二级膜分离器采用具有较高选择性的Poly膜，对氦气渗透速率达170GPU。
[0022]进一步的，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺其步骤(9)中所述的富氦气进入二级膜分离器前应进行降温增压，将温度降至
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190℃至
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192℃，将压力增至1.5MPa。
附图说明
[0023]为了更清楚地说明本专利技术的具体实施方式，下面将对具体实施方式描述中所需使用的附图进行说明：
[0024]图1是本专利技术提供的联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺流程简图；
[0025]图2是本专利技术提供的联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺流程图；
具体实施方式
[0026]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面本专利技术中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0027]如图1提供的联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺流程图所示，一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺，其特征在于，包括以下步骤：
[0028](1)原料气换热分离：原料气经换热器(LNG
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100)过冷至
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55℃至<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种联产乙烷的天然气深冷
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膜分离提氦工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)原料气换热分离：原料气经换热器过冷过冷至
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55℃至
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58℃，进入过滤分离器进行气液分离，得到气相与液相各两股；(2)膨胀节流：第一股气相通过膨胀机膨胀制冷至
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85℃至
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88℃后，进入脱甲烷塔顶部；第二股气相与第一股液相汇合进入换热器换热至
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70℃至
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72℃后，经节流后进入脱甲烷塔中部；第二股液相经节流后直接进入脱甲烷塔中部；(3)富甲烷气回流：自外输气压缩机增压后的外输干气中抽出一股富甲烷气进行回流，富甲烷气经换热器换热至
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70℃至
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72℃后进行节流，再进入脱甲烷塔；(4)乙烷回收：上述流股进入脱甲烷塔内进行气体甲烷分离，脱甲烷塔塔底流出的液体为富乙烷液体，塔顶流出的气体为富甲烷气体；(5)乙烷二次回收：富甲烷气体经主换热器与换热器换热后分为两股，一股经乙烷压缩机增压后，经过冷换热器过冷，再经脱甲烷塔完成甲烷二次分离；(6)初步提氦：另一股经主换热器与过冷换热器换热至
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115℃至
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118℃后，进入提氦塔一塔，...

【专利技术属性】
技术研发人员：周军，卢智广，梁光川，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：