一种从富含氦气的气体中提纯氦气的方法与流程

本发明涉及石油炼化，具体地，涉及一种从富含氦气的气体中 提纯氦气的方法。

背景技术：

1、氦气是一种具有低密度、低沸点和惰性特质的特殊气体。氦气经常伴随 天然气而生，因而被人们称作天然气中的“黄金”。由于其独特的性质，氦 气在航空航天、深潜水、医学成像、超导材料、半导体、硬盘、冷却核反应 堆等多个领域的应用越来越广泛，起到了不可忽视的作用。随着经济的发展， 我国对氦气需求的快速增长。为满足我国经济发展对氦气资源的需求，急需 开发低能耗制备高纯度氦气的方法。

2、深冷工艺是目前工业上常用的提氦方法，约90％的氦气都是通过深冷法 进行提取的。深冷工艺利用天然气中各组分临界温度的差异实现氦气的分离， 但是存在着操作弹性低、设备投资高、能耗高等问题，经济效益方面不具有 竞争力。另外，由于原料气中氢气的存在，由于氢气与氦气的冷凝温度都非 常低，分离效果不好，很难制得高纯度氦气。

3、因此，研究和开发一种提氦的方法具有重要意义。

技术实现思路

1、本发明的目的是为了克服现有技术的存在的氦气提纯纯度不高，没有达 到精制效果的缺陷问题，提供一种从富含氦气的气体中提纯氦气的方法，该 方法能够使氦气纯度显著提高，达到精制的效果。

2、为了实现上述目的，本发明提供了一种从富含氦气的气体中提纯氦气的 方法，其中，所述的方法包括：将富含氦气的气体经深冷工艺进行冷凝处理、 经催化脱氢处理、经氦气分离膜进行膜分离处理和经变压吸附除杂处理，得 到提纯氦气；其中，所述冷凝处理的条件包括：温度≥-220℃。

3、通过上述技术方案，本发明相比现有技术具有如下优点：

4、(1)本发明通过深冷法与膜分离法的结合，并结合催化脱氢、变压吸 附工艺对富氦气体进行提纯，制备出的精制氦气气可以达到4n级(99.99％) 甚至更高，可以大幅度提升提氦效率。

5、(2)本发明的深冷工艺具有温度高的优势，并且，采用氦气分离膜， 能够解决氦气提纯的难题，，并降低能耗。

6、(3)另外，通过本发明的提氦方法，对于实现原料气提氦经济化、降 低氦气进口依赖、实现氦气生产使用的自主性具有重要的战略意义。

技术特征：

1.一种从富含氦气的气体中提纯氦气的方法，其特征在于，所述的方法包括：将富含氦气的气体经深冷工艺进行冷凝处理、经催化脱氢处理、经氦气分离膜进行膜分离处理和经变压吸附除杂处理，得到提纯氦气；其中，所述冷凝处理的条件包括：温度≥-220℃。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，所述冷凝处理的条件包括：温度为-210℃至-150℃，压力0.2-10mpa。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，所述冷凝处理的条件包括：温度为-180℃至-150℃，压力3-10mpa。

4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述催化脱氢处理的条件包括：温度为60-120℃，优选为60-110℃。

5.根据权利要求1或4所述的方法，其中，所述催化脱氢处理在氧气和催化剂存在下进行，其中，所述催化剂为贵金属催化剂；

6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述膜分离处理的条件包括：膜分离正压侧压力>膜分离透过侧压力。

7.根据权利要求6所述的方法，其中，所述膜分离正压侧压力为0.2-10mpa，优选地，所述膜分离正压侧压力为0.5-10mpa。

8.根据权利要求1或7所述的方法，其中，所述膜分离处理采用的膜选自平板膜、中空纤维膜和管式膜中的一种或多种。

9.根据权利要求8所述的方法，其中，所述膜的材质选自聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、合成树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚醚酮、聚苯并咪唑、聚二甲基硅氧烷、嵌段共聚物、醋酸纤维素膜、聚碳酸酯膜、聚甲基丙烯酸甲酯膜、二氧化硅膜、沸石分子筛膜、碳分子筛膜、金属有机骨架材料中的一种或多种。

10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述变压吸附除杂处理的条件包括：吸附压力为0.2-15mpa，优选为10-15mpa；

技术总结
本发明涉及石油炼化技术领域，公开了一种从富含氦气的气体中提纯氦气的方法。所述的方法包括：将富含氦气的气体经深冷工艺进行冷凝处理、经催化脱氢处理、经氦气分离膜进行膜分离处理和经变压吸附除杂处理，得到提纯氦气；其中，所述冷凝处理的条件包括：温度≥‑220℃。该方法能够使氦气纯度显著提高，达到精制的效果。

技术研发人员：郦和生,郗仁杰,刘轶群,王玉杰,魏昕,丁黎明,徐一潇
受保护的技术使用者：中国石油化工股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15