16 ;液氮氣液分離器17 ;過冷器18 ;氦氣換熱器19 ;粗氦氣液分離器20 ;粗氦吸附器21 ;膨脹機22 ;氮氣循環(huán)壓縮機23 ;真空栗24。
[0018]下面通過具體實施例對本實用新型進行詳細和具體的介紹，以使更好的理解本實用新型，但是下述實施例并不限制本實用新型范圍。
[0019]實施例1
[0020]原料氣組分:氦氣1.58% ;氬氣:0.27% ;氮氣:81.91% ;甲烷:16.23% ;其他為水和二氧化碳；流量為:700Nm3/h
[0021]原料氣在原料氣壓縮機I內(nèi)壓縮至4.0MPa(G)所需壓力后經(jīng)過預冷系統(tǒng)2冷卻后至10°C、純化系統(tǒng)3純化脫除水(水的露點<-65°C和二氧化碳含量〈lppm)后進入分餾塔冷箱。在主換熱器4中冷卻至-135°C再經(jīng)過氦氣分離塔再沸器6冷凝成液體(由于氦氣很難液化，實際液化率為83% )后，進入氦氣分離塔5。氦氣分離塔理論板數(shù)10塊，從氦氣分離塔5頂?shù)玫酱趾?氦氣純度為65.82% )在氦氣換熱器19通過負壓液氮冷卻液化，負壓液氮溫度控制在-206°C，不能低于-210°C，保證液氮不固化。真空栗24為液氮提供負壓22kPa(絕壓)，通過氣液分離器20把氮組分去除得到99%的氦氣，量為11.83Nm3/h，在吸附器21中去除掉粗氦中的氮，得到純氦氣(純度彡99.999% )，經(jīng)主換熱器4復熱到17°C后出塔供給用戶。吸附器21可以設置2只，一只吸附，另一只再生，切換使用，可以單獨設置冷箱，也可以在與其它設備放置在同一冷箱內(nèi)。
[0022]從氦氣分離塔5底部出來的液體經(jīng)節(jié)流閥降壓至0.15MPa(G)后進入除氮塔7。除氮塔7的理論塔板數(shù)為60塊，大部分氮組分從除氮塔7頂部排出，排出的氮氣量為608Nm3/h，氮氣純度為:99.997%，進入氮氣循環(huán)系統(tǒng)。甲烷與氬氣的混合液和微量氮組分從除氮塔7底部抽出進入除甲烷塔9，甲烷從除甲烷塔9底部以液體形式抽出進入過冷器18回收冷量、主換熱器4復熱，送給用戶或它用，甲烷量為121Nm3/h。從除甲烷塔9頂部出來的粗氬氣含有少量氮氣(組分為:氬氣:99.938% ;氮氣:0.0615% )，進入精氬塔11，把微量氮氣組分分離，從精氬塔11底部得到符合要求的純氬液體。
[0023]循環(huán)氮氣量為4000Nm3/h經(jīng)氮壓機壓縮23后進入主換熱器4降溫到_120°C，再進入除氮塔再沸器8 (2757Nm3/h)、除甲烷塔再沸器10 (160Nm3/h)、精氬塔再沸器12 (20Nm3/h)，為對應的除氮塔7、除甲烷塔9、精氬塔11提供熱量。從三個塔再沸器出來的液氮匯合后有一部分(2010Nm3/h)經(jīng)過過冷器18冷卻降溫到-153.6°C再節(jié)流到0.04MPa(G)后進入液氮氣液分離器17，從氣液分離器17底部出來的液氮量為947.2Nm3/h，作為冷源進入四個精餾塔的冷凝蒸發(fā)器(13，14，15，16)，為精餾提供液體。從換熱器4進來的另一股氮氣(1060Nm3/h)，從換熱器出來之后進入膨脹機22，膨脹到-171.8°C，0.4MPa (G)，膨脹后氮氣進入過冷器18回收冷量。與在冷凝蒸發(fā)器氣化后的氮氣、液氮氣液分離器17頂部出來的氮氣及從再沸器出來的部分的氮氣進入過冷器回收冷量后復熱到-155.9°C，與除氮塔7頂部出來的氮氣匯合成一股，進入主換熱器4復熱到17°C后進入氮氣壓縮參與循環(huán)，如有多余氮氣，在此放空。
[0024]本實用新型的裝置以天然氣為原料提取氦氣和氬氣，得到的分離氣體純度高，無輻射，同時本實用新型的裝置使用全精餾工藝制取氬氣，連續(xù)運行時間長，設備穩(wěn)定。
[0025]以上對本實用新型的具體實施例進行了詳細描述，但其只是作為范例，本實用新型并不限制于以上描述的具體實施例。對于本領域技術(shù)人員而言，任何對本實用新型進行的等同修改和替代也都在本實用新型的范疇之中。因此，在不脫離本實用新型的精神和范圍下所作的均等變換和修改，都應涵蓋在本實用新型的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，包括有管道連接的原料氣壓縮機(I)、預冷系統(tǒng)(2)、純化系統(tǒng)(3)及主換熱器(4)，其特征在于，所述裝置還包括有氦氣分離塔(5)、氦氣分離塔再沸器出)、除氮塔(7)、除甲烷塔(9)、精氬塔(11)、過冷器(18)、氦氣換熱器(19)、粗氦氣液分離器(20)、粗氦吸附器(21)以及將上述部件連接的管路、閥門；天然氣依次經(jīng)過原料氣壓縮機(I)、預冷系統(tǒng)(2)及純化系統(tǒng)(3)后，在主換熱器(4)中冷卻并經(jīng)過氦氣分離塔再沸器(6)冷凝成液體后，進入氦氣分離塔(5)，在氦氣分離塔(5)頂部得到粗氦氣依次通過氦氣換熱器(19)、粗氦氣液分離器(20)及粗氦吸附器(21)得到純氦氣；在氦氣分離塔(5)底部得到的液體經(jīng)節(jié)流閥降壓后進入除氮塔(7)，甲烷與氬氣的混合液和微量氮組分從除氮塔(7)底部抽出進入除甲烷塔(9)，甲烷從除甲烷塔(9)底部以液體形式抽出進入過冷器(18)回收冷量，從除甲烷塔(9)頂部出來的粗氬氣含有少量氮氣，進入精氬塔(11)得到符合要求的純氬液體。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，其特征在于，所述裝置還具有氮氣循環(huán)壓縮機(23)，所述氦氣分離塔(5)、除氮塔(7)、除甲烷塔(9)、精氬塔(11)相應地設置并連接有氦氣分離塔再沸器￠)、氦氣分離塔冷凝蒸發(fā)器(13)、除氮塔再沸器(8)、除氮塔冷凝蒸發(fā)器(14)、除甲烷塔再沸器(10)、除甲烷塔冷凝蒸發(fā)器(15)、精氬塔再沸器(12)、精氬塔冷凝蒸發(fā)器(16)，所述過冷器(18)還連接有液氮氣液分離器(17)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，其特征在于，還包括有與所述換熱器(4)和過冷器(18)相連接的膨脹機(22)。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，其特征在于，還包括與所述氦氣換熱器(19)相連接的真空栗(24)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，其特征在于，所述粗氦吸附器(21)為兩個。
【專利摘要】本實用新型提供了一種天然氣中提取氦氣和氬氣的裝置，包括有管道連接的原料氣壓縮機、預冷系統(tǒng)、純化系統(tǒng)及主換熱器，還包括有氦氣分離塔、氦氣分離塔再沸器、除氮塔、除甲烷塔、精氬塔、過冷器、氦氣換熱器、粗氦氣液分離器、粗氦吸附器以及將上述部件連接的管路、閥門；本實用新型得到的分離氣體純度高，無輻射，同時本實用新型使用全精餾工藝，連續(xù)運行時間長，設備穩(wěn)定。
【IPC分類】F25J3/02
【公開號】CN204787596
【申請?zhí)枴緾N201520393796
【發(fā)明人】郝文炳, 俞建
【申請人】上海啟元空分技術(shù)發(fā)展股份有限公司
【公開日】2015年11月18日
【申請日】2015年6月8日