粗氦精制技术应用及展望

粗氦气中含有少量的烃类、氮气、氢气以及微量氖气等杂质,为生产纯氦、高纯氦等合格的氦气产品,应对粗氦气进行精制处理。近年来随着中国氦气产业技术与装备的快速发展,粗氦精制技术发展迅速,实现了大规模的工业化应用。介绍了粗氦精制技术的应用场景;综述了粗氦精制中催化脱氢、变压吸附、低温吸附等技术的原理和指标以及典型工艺流程;详细分析了典型粗氦精制工业化应用的技术路线、流程设置和产品指标;最后展望了未来粗氦精制技术的发展方向。

天然气粗氦提取技术进展及展望

氦气是一种关系国家安全和高新技术产业发展的战略性资源。空气中氦含量仅有5.2 mL/ m^(3),而含氦天然气中的氦含量可以达到0.3%~8%,虽然可利用大型空气液化分离装置的不凝气进行工业化分离生产氦气,但从含氦天然气中提取氦气在经济上更具可行性,也是目前氦气的最主要来源。从含氦天然气中提取氦气,首先要将含氦天然气中大部分甲烷、氮气等组分脱除,提取粗氦,然后再进行粗氦精制。介绍了深冷技术、膜分离技术、膜分离及深冷联合技术、多联产技术等多种粗氦提取技术,并对未来发展适应中国国情的贫氦天然气低成本提氦成套技术与装备国产化提出了展望。

变压吸附在粗氦纯化工艺中的流程优化研究

目的针对需要生产液氦产品的粗氦纯化工艺,在调研国内外氦气纯化工艺技术的基础上,创新性提出了中压低温冷凝+常温中压变压吸附进行氦纯化的工艺路线。方法采用HYSYS模拟的方法,对3种工艺的特点和适应性进行了对比分析,同时还分析了冷凝温度、冷凝压力、变压吸附的主组分收率变化、原料气组成变化等关键参数对流程性能的影响。结果与传统粗氦纯化工艺相比,该组合工艺在提高氦收率的同时,装置能耗及液氮消耗明显降低,具有自动化程度高、工艺流程连续、可操作性强等特点,能较好地适应生产液氦的工况。结论该工艺对国内天然气提氦装置建设的工艺选择及应用提供了指导和数据支撑。

粗氦提浓技术研究

介绍了粗氦提浓技术的工艺原理,以某厂粗氦气为研究对象,采用钯催化脱氢和膜分离技术,设计粗氦提浓装置工艺流程,分析了流程设计中需考虑的关键问题。经现场实验表明,产品氦气中的H2含量脱除至1×10-6以下,氦气纯度由68.30%提高至93.27%,达到产品氦气质量技术指标。

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。

天然气粗氦分离系统?分析与工艺参数优化

天然气粗氦分离系统是天然气提氦过程中的主要能耗点,如何在保障产品质量的同时降低过程能耗是一个重要研究内容。通过研究提出了一种基于[火用]分析的天然气粗氦分离系统工艺参数优化策略:首先基于[火用]分析方法对系统中的用能薄弱环节进行了分析;然后以系统[火用]损最小为目标,对过程中涉及的关键工艺参数进行优化,在保障氦气产品收率基础上,尽可能降低过程能耗。同时,还提出了基于敏感度分析的关键工艺参数辨识策略来降低优化过程的计算复杂度。研究结果表明,经过优化后,系统的总[火用]损降低11.01%,总用能成本降低11.82%,获得了良好的节能降耗效果。该研究可为天然气粗氦分离系统的工艺参数优化及节能措施开发提供一定借鉴。

建立粗氖氦中氖气含量的分析方法

通过采用热导色谱仪,对空分生产的粗氖氦中氖、氢和氦等组分的检测进行探讨,建立了一种准确定量粗氖氦中氖气含量的分析方法。

空气分离装置提取粗氖氦稀有气体研究

一般的空气分离装置,能够实现氧、氮、氩等组分的分离。如果配备氪氙和氖氦等稀有气体的提取系统,可以实现氪氙、氖氦稀有气体的粗提取。主要介绍了空分装置提取氖氦气工艺流程、提取氖氦对空分装置的影响及调试时注意事项。

液化天然气工厂低品位氦资源提取工艺研究

氦资源是战略资源,而我国是贫氦国家,氦资源对外依存度90%以上,如何利用液化天然气工厂低品位氦资源,减少对进口氦资源的依赖,是关乎我国氦资源供应安全的重大课题。为此结合LNG工厂工艺特点及粗氦提取工艺特点,提出了三种提取粗氦工艺,并进行了详细的工艺描述、工艺方案对比、工艺适用性确定。从而得出结论:利用对LNG工厂工艺的适当延伸回收氦资源既有技术可行性又有较好的经济性,从而避免氦资源的浪费;对有BOG再液化流程的LNG工厂,采取BOG闪蒸提粗氦工艺为最佳工艺选择;对无BOG再液化流程的LNG工厂,推荐采用LNG闪蒸提粗氦工艺;BOG闪蒸及LNG闪蒸提粗氦工艺粗氦浓度受原料气组分、闪蒸温度及闪蒸压力的影响,但控制粗氦浓度最有效的手段为调节闪蒸压力。

立足现有设备技术改造,研制开发粗氖氦产品

为了提高非钢铁性收入,马钢立足现有制氧机组装备水平进行技术改造,研制开发新产品。通过对四万制氧机粗氖氦产品的研制开发过程的详细介绍,全面阐述了氖氦提取装置的设备及特点、设备安装和使用中的问题,分析了氖氦提取在工艺上对空分装置的影响,以及生产氖氦产品时,针对工艺、设备存在的缺陷及产品纯度波动等问题进行分析和解决处理。

双塔天然气氦气回收工艺研究

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缺点,提出了一种创新的天然气氦气回收方法。该方法采用双塔提氦工艺,特色在于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。通过对该流程进行特性分析发现,可以通过增加理论塔板数、增加吸收塔回流量、升高低温分离器温度等方法来提高氦气回收率。通过对该流程进行适应性分析发现,氦气回收率随着原料气中氦气含量的增多而升高;在相同制冷条件及其他条件下,较贫气质的氦气回收率要高于较富气质的氦气回收率。对于不同的气质,综合能耗都随着原料气中氦气含量的升高而增加,气质越富综合能耗越高。