一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统的制作方法

本技术涉及气体制取，并且更具体地，涉及一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统。

背景技术：

1、氦气，是一种稀有气体，化学式为he，无色无味，化学性质不活泼，一般状态下很难和其他物质发生反应。氦元素是仅次于氢元素的宇宙中含量第二的元素，占星系星体大约24%的质量。天文学家让森（pierre jules cesar janssen）和洛克耶（joseph normanlockyer）在1868年观察到一条太阳光中的未知特征谱线而发现的。但是一直到1895年，英国化学家拉姆齐（williamramsay）爵士才在一个富含铀的放射性矿脉中发现地球上也有氦。1903年，美国的天然气油田中发现了大量的氦。常温下，氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体。是所有气体中最难液化的，是不能在标准大气压下固化的物质。液化后温度降至2.174k时，具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到接近绝对零度的低温。氦气可作为火箭液体燃料的压送剂和增压剂，大量用于导弹、宇宙飞船和超音速飞机上。氦用作冶炼及焊接时的保护气体，这在造船以及飞机、宇宙飞船、火箭和武器的制造等方面非常重要。氦气有优良的渗透性，用于核反应堆的冷却，火箭和核反应堆的一些管道及电子和电气装置等的检漏。氦气是具有理想气体性质的气体，是极低温度下蒸气压温度计的理想用气。氦气的质量密度、重量密度都低，且不易燃，可用来填充灯泡、霓虹灯管，也是理想的气球及飞艇用气。液体氦可获得接近绝对温度（-273℃）的低温，用于制造超导设备。氦气惰性气体的一种，在血液中的溶解度较氮气低，因而其麻醉性低于氮气，所以常将氦气与氧气混合，作为潜水员的呼吸用气体。现有的从液化天然气bog制取氦气的装置系统占地面积较高，能耗较大，如cn113108551a公开的液化天然气生产过程中提取高纯氦气的工艺及装置中，装置包括通过管路依次设置于氦气提取路径上的一级低温换热器、第一节流阀、低温分离器、一级压缩机、二级低温分离器、第三节流阀、脱氮塔、催化脱氢反应器、脱水器、变压吸附器和氦气储罐，该装置占地面积较高，能耗较大，不利于工业发展。

技术实现思路

1、针对上述问题，本实用新型提供一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，该低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统实现了对bog中低浓度氦气的浓缩提纯，大大提升了天然气的综合利用效率，从而增加了lng工厂的经济效益，同时为保障国内氦气供应、节约宝贵的氦资源具有重要意义，占用空间较小，能耗较低。

2、一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，包括通过管路设置于氦气提取路径上的lng储罐、bog压缩机入口缓冲罐、bog压缩机、bog压缩机出口冷却器、氦气分离罐、脱氢装置、脱水装置、变压吸附装置、氦气产品气充装压缩机、氦气产品气压缩机出口冷却器和氦气充装系统，bog压缩机分别通过管道与bog压缩机入口缓冲罐和bog压缩机出口冷却器连接，脱氢装置分别通过管道与氦气分离罐和脱水装置连接，变压吸附装置分别通过管道与脱水装置和氦气产品气充装压缩机连接，氦气产品气压缩机出口冷却器分别通过管道与氦气产品气充装压缩机和氦气充装系统连接，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括低温换热器，该低温换热器为多股流换热器，低温换热器设置有第一股流换热单元和第二股流换热单元，第一股流换热单元下端通过与lng储罐连接，上端通过管道与bog压缩机入口缓冲罐连接，第二股流换热单元下端通过管道与氦气分离罐连接，上端通过管道与bog压缩机出口冷却器连接。

3、可选地，所述lng储罐连接有进气管道，低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括天然气管道，低温换热器还设置有第三股流换热单元，天然气管与第三股流换热单元上端连接，进气管道与第三股流换热单元17下端连接，天然气管与进气管道通过第三股流换热单元连通。

4、可选地，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还设置有氮气闪蒸罐，氮气闪蒸罐通过管道与氦气分离罐底部连接，氮气闪蒸罐底部通过管道与lng储罐的进气管道连接。

5、可选地，所述变压吸附装置顶部还通过管道与bog压缩机入口缓冲罐连接。

6、本实用新型还提供一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统。

7、一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，包括通过管路设置于氦气提取路径上的lng储罐、bog压缩机入口缓冲罐、bog压缩机、bog压缩机出口冷却器、氦气分离罐、脱氢装置、脱水装置、变压吸附装置、氦气产品气充装压缩机、氦气产品气压缩机出口冷却器和氦气充装系统，bog压缩机分别通过管道与bog压缩机入口缓冲罐和bog压缩机出口冷却器连接，脱氢装置分别通过管道与氦气分离罐和脱水装置连接，变压吸附装置分别通过管道与脱水装置和氦气产品气充装压缩机连接，氦气产品气压缩机出口冷却器分别通过管道与氦气产品气充装压缩机和氦气充装系统连接，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括低温换热器，该低温换热器为多股流换热器，低温换热器设置有第二股流换热单元，第二股流换热单元下端通过管道与氦气分离罐连接，上端通过管道与bog压缩机出口冷却器连接，bog复热器下端通过管道与lng储罐连通，bog复热器上端通过管道与bog压缩机入口缓冲罐连接。

8、与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

9、本实用新型实现了对bog中低浓度氦气的浓缩提纯，大大提升了天然气的综合利用效率，从而增加了lng工厂的经济效益，同时为保障国内氦气供应、节约宝贵的氦资源具有重要意义，占用空间较小，能耗较低。

技术特征：

1.一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，包括通过管路设置于氦气提取路径上的lng储罐（7）、bog压缩机入口缓冲罐（1）、bog压缩机（2）、bog压缩机出口冷却器（3）、氦气分离罐（5）、脱氢装置（8）、脱水装置（9）、变压吸附装置（10）、氦气产品气充装压缩机（11）、氦气产品气压缩机出口冷却器（12）和氦气充装系统（13），bog压缩机（2）分别通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）和bog压缩机出口冷却器（3）连接，脱氢装置（8）分别通过管道与氦气分离罐（5）和脱水装置（9）连接，变压吸附装置（10）分别通过管道与脱水装置（9）和氦气产品气充装压缩机（11）连接，氦气产品气压缩机出口冷却器（12）分别通过管道与氦气产品气充装压缩机（11）和氦气充装系统（13）连接，其特征在于，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括低温换热器（4），该低温换热器（4）为多股流换热器，低温换热器（4）设置有第一股流换热单元（15）和第二股流换热单元（16），第一股流换热单元（15）下端通过与lng储罐（7）连接，上端通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）连接，第二股流换热单元（16）下端通过管道与氦气分离罐（5）连接，上端通过管道与bog压缩机出口冷却器（3）连接。

2.根据权利要求1所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述lng储罐（7）连接有进气管道，低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括天然气管道，低温换热器（4）还设置有第三股流换热单元（17），天然气管与第三股流换热单元（17）上端连接，进气管道与第三股流换热单元（17）下端连接，天然气管与进气管道通过第三股流换热单元（17）连通。

3.根据权利要求1所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还设置有氮气闪蒸罐（6），氮气闪蒸罐（6）通过管道与氦气分离罐（5）底部连接，氮气闪蒸罐（6）底部通过管道与lng储罐（7）的进气管道连接。

4.根据权利要求1所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述变压吸附装置（10）顶部还通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）连接。

5.一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，包括通过管路设置于氦气提取路径上的lng储罐（7）、bog压缩机入口缓冲罐（1）、bog压缩机（2）、bog压缩机出口冷却器（3）、氦气分离罐（5）、脱氢装置（8）、脱水装置（9）、变压吸附装置（10）、氦气产品气充装压缩机（11）、氦气产品气压缩机出口冷却器（12）和氦气充装系统（13），bog压缩机（2）分别通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）和bog压缩机出口冷却器（3）连接，脱氢装置（8）分别通过管道与氦气分离罐（5）和脱水装置（9）连接，变压吸附装置（10）分别通过管道与脱水装置（9）和氦气产品气充装压缩机（11）连接，氦气产品气压缩机出口冷却器（12）分别通过管道与氦气产品气充装压缩机（11）和氦气充装系统（13）连接，其特征在于，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括低温换热器（4），该低温换热器（4）为多股流换热器，低温换热器（4）设置有第二股流换热单元（16），第二股流换热单元（16）下端通过管道与氦气分离罐（5）连接，上端通过管道与bog压缩机出口冷却器（3）连接，bog复热器（14）下端通过管道与lng储罐（7）连通，bog复热器（14）上端通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）连接。

6.根据权利要求5所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述lng储罐（7）连接有进气管道，低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还包括天然气管道，低温换热器（4）还设置有第三股流换热单元（17），天然气管与第三股流换热单元（17）上端连接，进气管道与第三股流换热单元（17）下端连接，天然气管与进气管道通过第三股流换热单元（17）连通。

7.根据权利要求5所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统还设置有氮气闪蒸罐（6），氮气闪蒸罐（6）通过管道与氦气分离罐（5）底部连接，氮气闪蒸罐（6）底部通过管道与lng储罐（7）的进气管道连接。

8.根据权利要求5所述的低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，其特征在于，所述变压吸附装置（10）顶部还通过管道与bog压缩机入口缓冲罐（1）连接。

技术总结本技术公开了一种低常温结合的从液化天然气制取高纯度氦气的系统，属于气体制取领域，包括LNG储罐和低温换热器，该低温换热器为多股流换热器，低温换热器设置有第一股流换热单元和第二股流换热单元，第一股流换热单元下端通过与LNG储罐连接，上端通过管道与BOG压缩机入口缓冲罐连接，第二股流换热单元下端通过管道与氦气分离罐连接，上端通过管道与BOG压缩机出口冷却器连接。本技术实现了对BOG中低浓度氦气的浓缩提纯，大大提升了天然气的综合利用效率，从而增加了LNG工厂的经济效益，同时为保障国内氦气供应、节约宝贵的氦资源具有重要意义，占用空间较小，能耗较低。技术研发人员：曾强,王鑫,李文博,张文奎受保护的技术使用者：新疆凯龙清洁能源股份有限公司技术研发日：20231030技术公布日：2024/6/13