浓缩煤层气深冷液化提氦工艺

氦气是国家重要战略气体之一,天然气提氦是其主要工业来源。我国由于缺少天然气资源严重受制于氦垄断国家,寻找新的氦气提取资源迫在眉睫。从与天然气组成类似,且不需复杂前处理的浓缩煤层气中提取氦气可作为破除我国氦气“卡脖子”的重要方向。利用Aspen HYSYS软件对浓缩煤层气提氦联产液化天然气(LNG)工艺进行模拟计算,分析了提氦塔的进料温度、进料压力、回流比、理论板数与进料位置及原料气组成等参数对深冷液化提氦工艺能耗、粗氦和LNG产品质量的影响。结果表明:浓缩煤层气深冷液化提氦工艺主要耗能设备为循环制冷过程中的压缩机和膨胀机,提氦过程中的冷凝器和再沸器。进气低温、高压条件下,深冷液化提氦分离效果好。一、二级提氦塔和脱氮塔的理论板数分别为8、7和4时,深冷液化提氦系统投资费用最低,经济性好。原料气中CH4体积分数由86%提高至93%,He体积分数由0.8%提高至1.5%,N2体积分数由13.2%降至5.5%时,经两级低温冷凝提氦后产品粗氦体积分数由66.68%提高至70.49%,He回收率由99.67%提高至99.93%,粗氦产量由7.47 m^(3)/h提高至13.28 m^(3)/h。针对15 000 m^(3)/d生产规模,浓缩煤层气深冷液化提氦系统总投资约1 946万元,其中氮气循环制冷压缩机占比最大,约65.58%。针对浓缩煤层气,采用深冷液化工艺可实现粗氦制取同时联产液化天然气(LNG),对煤层气提氦工艺工业应用提供支持。

天然气低温提氦工艺优化研究

天然气低温提氦工艺在工业中应用越来越广泛。该文首先对两种低温提氦的工艺进行了介绍,分析了主要的检测及控制措施,进一步阐述了优化低温提氦工艺的相关技术研究,最后诠释了后膨胀+氮循环制冷两塔分离提氦工艺实现的可能性,通过分析得出结论,在天然气提氦工艺中,上述的分离工艺方法普适性更强,应该得到纵深程度的大力推广和应用。

天然气提氦工艺中粗氦产品的色谱分析法

本法特点是采用双臂、双载气、三柱同时测定天然气和粗氦中的氦、氢、氧、氮、甲烷。由于使气路(图1)与测量电路的巧妙配合,它既可作天然气提氦工艺中的常量和微量分析,还适用于高浓度氦中微量氢及天然气中某些永久性气体的常微量分析。很值得推广的是一台仪器起到两台仪器的作用,既经济又省时。

我国氦气发展现状

氦气作为一种重要的战略资源,主要来源于富氦天然气,其在全球分布并不均匀,相较美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯及加拿大而言,我国天然气中含氦量较低,氦气资源较为匮乏,自产量远远小于消费量,约有95%需从国外进口。目前,常用的提氦方法有深冷法、变压吸附法、膜分离法及多技术组合法,其中多技术组合法较为适合我国的国情。