改良的天然气提氦设备制造技术

一种改良的天然气提氦设备，包括天然气进气管道、换热器、精馏塔和膨胀机，其特征在于：所述天然气进气管道接入换热器后再通入精馏塔，且精馏塔顶部设有粗氦出气管道，所述精馏塔底部还设有接入换热器的精馏液管道，且精馏液管道导出换热器后再接入膨胀机，所述膨胀机还设有尾气出气管道，相对常规提氦装置，本实用新型专利技术在提氦工艺上提高了精馏塔的分离压力和温度，从而减少制冷液化分离所需要的功耗；同时随着外输天然气压力的降低，有利于提高膨胀比，从而增加制冷量。还解决了现有设备提氦工艺膨胀机膨胀后需要带液从而降低膨胀机制冷效率的问题（本实用新型专利技术提氦工艺膨胀机不需要带液）。故节能效果明显，可推广应用。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及化工分离方法用设备，特别涉及一种改良的天然气提氦设备。
技术介绍
从天然气中提取氦气，目前广泛工业应用的是深冷分离法，其基本原理是利用氦 液化温度极低，难于液化的原理，通过制冷不断降低气体温度，将天然气中的甲烷、氧、氮 等组分液化、低温精馏，从而获得粗氦，将粗氦经过进一步精制获得A级氦(HE浓度大于 99. 995% )。目前常规提氦设备如附图说明图1所示，天然气经脱碳、干燥等净化处理后，获得干净、 干燥的净化后的天然气，净化后的天然气经过换热器换热后通过膨胀机膨胀液化，再进入 精馏塔内分离，塔顶获得一次粗氦，塔底的液体经过换热器节流复热到常温气化后对外输 送。然而，现有提氦设备均存在以下不足1.净化后的天然气是先经膨胀机膨胀减压后再 进入精馏塔，此时进精馏塔进行低温分离的气流压力相应变小，而为了满足分离的所需要 温度降低，在一定程度上又必须得增大制冷和分离功，这样无形中就增大能耗(主要是压 缩功耗和冷损失)。2.同时为满足液化分离的要求，膨胀机膨胀后流体必须一定程度的带 液.，由于净化后的天然气膨胀前温度不能很好调节和控制，使低温深阶冷量和普冷温度下 的冷量不能很好匹配，严重时使装置天然气不能液化和正常生产。3.当外输天然气压力降 低时，精馏塔内的压力温度需要相对稳定，不能同时增加膨胀比来增加制冷量。
技术实现思路
针对上述不足之处，本专利技术的目的在于提供一种能合理利用低温冷量和有效降低 制冷能耗节能效果明显的改良的天然气提氦设备。为了达到上述目的，本专利技术采用了以下技术方案一种改良的天然气提氦设备，包 括天然气进气管道、换热器、精馏塔和膨胀机，其中，所述天然气进气管道接入换热器后再 通入精馏塔，且精馏塔顶部设有粗氦出气管道，所述精馏塔底部还设有接入换热器的精馏 液管道，且精馏液管道导出换热器后再接入膨胀机，所述膨胀机还设有尾气出气管道。本专利技术是在深冷条件下使净化后的天然气液化，低温精馏分离得到粗氦。具体工 作原理为净化后的天然气经过天然气进气管道进入换热器液化后再进入精馏塔内精馏， 精馏塔塔顶获得一次粗氦从粗氦出气管道导出；精馏塔塔底的液体再经过精馏液管道导出 进入换热器节流换热汽化得到提浓尾气，提浓尾气再进入膨胀机膨胀并复热到常温后通过 尾气出气管道对外输送。本专利技术的有益效果在于(1).现有生产设备中，净化后的天然气是先经膨胀机膨胀减压后再进入精馏塔， 而本专利技术则是净化后的天然气在膨胀机膨胀减压前直接进入精馏塔进行低温分离，故本发 明中净化后的天然气进精馏塔进行低温分离的压力较现有生产设备更高，从而提高了分离 的所需要温度，有利于降低制冷和分离功，同时，本专利技术的低压尾气压力相应也高，则将尾 气增压后压回管网所需的功相应就降低，从而有效达到节能效果。例如，以进冷箱压力为2.5Mpa，出装置压力为1. OMpa，节流需要的压力降为 0. 5Mpa，则现有生产设备精馏塔的压力为1. 5Mpa (对应的精馏塔顶的冷凝温度为_148°C )， 膨胀比约为2. 5/1. 5 = 1.67 ；而本专利技术则精馏塔的压力为2. 5Mpa(对应的精馏塔顶的冷凝 温度为_136°C )，膨胀比约为2. 0/1.0 = 2。用HYSYS模拟计算的现有设备提氦和本专利技术提氦的参数如表2，可以看出本专利技术 膨胀机增加制冷量15KW，同时膨胀后温度降低约5°C，低压尾气压缩因进口压力增加节约 能耗约82KW。 表1现有设备提氦工艺/本专利技术提氦工艺的工艺参数模拟比较权利要求一种改良的天然气提氦设备，包括天然气进气管道(1)、换热器(2)、精馏塔(3)和膨胀机(4)，其特征在于所述天然气进气管道(1)接入换热器(2)后再通入精馏塔(3)，且精馏塔(3)顶部设有粗氦出气管道(5)，所述精馏塔(3)底部还设有接入换热器(2)的精馏液管道(6)，且精馏液管道(6)导出换热器(2)后再接入膨胀机(4)，所述膨胀机(4)还设有尾气出气管道(7)。专利摘要一种改良的天然气提氦设备，包括天然气进气管道、换热器、精馏塔和膨胀机，其特征在于所述天然气进气管道接入换热器后再通入精馏塔，且精馏塔顶部设有粗氦出气管道，所述精馏塔底部还设有接入换热器的精馏液管道，且精馏液管道导出换热器后再接入膨胀机，所述膨胀机还设有尾气出气管道，相对常规提氦装置，本技术在提氦工艺上提高了精馏塔的分离压力和温度，从而减少制冷液化分离所需要的功耗；同时随着外输天然气压力的降低，有利于提高膨胀比，从而增加制冷量。还解决了现有设备提氦工艺膨胀机膨胀后需要带液从而降低膨胀机制冷效率的问题(本技术提氦工艺膨胀机不需要带液)。故节能效果明显，可推广应用。文档编号C01B23/00GK201737698SQ20102028709公开日2011年2月9日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日专利技术者刘泽军, 华洪基, 李均方, 詹平, 谭敬明 申请人:中国石油西南油气田分公司成都天然气化工总厂本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种改良的天然气提氦设备，包括天然气进气管道（１）、换热器（２）、精馏塔（３）和膨胀机（４），其特征在于：所述天然气进气管道（１）接入换热器（２）后再通入精馏塔（３），且精馏塔（３）顶部设有粗氦出气管道（５），所述精馏塔（３）底部还设有接入换热器（２）的精馏液管道（６），且精馏液管道（６）导出换热器（２）后再接入膨胀机（４），所述膨胀机（４）还设有尾气出气管道（７）。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：李均方，刘泽军，谭敬明，华洪基，詹平，
申请(专利权)人：中国石油西南油气田分公司成都天然气化工总厂，
类型：实用新型
国别省市：90[中国|成都]