专利名称：改良的天然气提氦的工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及化工分离方法技术，特别涉及一种改良的天然气提氦的工艺。
背景技术：
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% )0目前常规工艺步骤如
图1所示，净化后的天然气经脱碳、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，现有工艺均存在以下不足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。
发明内容
针对上述不足之处，本发明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的工艺。为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案一种改良的天然气提氦的工艺， 包括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，其中，净化后的天然气 经过换热器液化后进入精馏塔内精馏，精馏塔塔顶获得一次粗氦；塔底的液体再经过换热 器节流换热汽化后再进入膨胀机膨胀并复热到常温后对外输送。本发明的有益效果在于(1)现有生产工艺中，净化后的天然气是先经膨胀机膨胀减压后再进入精馏塔 (简称“前膨胀”工艺)，而本发明生产工艺则是净化后的天然气在膨胀减压前直接进入精 馏塔进行低温分离(简称“后膨胀”工艺)，故“后膨胀”进精馏塔进行低温分离的压力较“前 膨胀”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，“后膨胀”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,则前膨胀精馏塔的压力为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 ；而后膨胀则精馏塔的压力为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。
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用HYSYS模拟计算的现有生产工艺和本发明的生产工艺的参数如表2，可以看出 后膨胀膨胀机增加制冷量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现有生产工艺/本发明生产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的工艺，包括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，其特征是净化后的天然气经过换热器液化后进入精馏塔内精馏，精馏塔塔顶获得一次粗氦；塔底的液体再经过换热器节流换热汽化后再进入膨胀机膨胀并复热到常温后对外输送。
全文摘要
一种改良的天然气提氦的工艺，包括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，其特征是净化后的天然气经过换热器液化后进入精馏塔内精馏，精馏塔塔顶获得一次粗氦；塔底的液体再经过换热器节流换热汽化后再进入膨胀机膨胀并复热到常温后对外输送。相对常规工艺，本发明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。还解决了前膨胀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(后膨胀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F25J3/02GK101975503SQ201010249718
公开日2011年2月16日 申请日期2010年8月10日 优先权日2010年8月10日
发明者刘泽军, 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