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青岛氩气中天然气提氦技术

2020-04-28 17:35:30

我国天然气提氦始于20世纪60年代的提氦试验I装置,该装置设计规模为5万m3/d,年生产氦2万m3。其特点是采用“氨预冷的高中压林德循环制冷+两段单塔精馏塔分离提氦工艺”,精馏塔分为常压液甲烷冷凝段和减压液甲烷冷凝段,低温换热器为绕管式换热器,现场仪表控制,提氦后的天然气增压后去管网。1989年,建成提氦Ⅱ试验装置,该装置设计规模为10万m3/d,年生产氦4万m3。在提氦I装置的基础上,引入“膨胀机+高压氮循环+甲烷循环制冷”,采用两塔分离工艺取代单塔分离工艺,主换热器采用铝板翅式换热器,用单元仪表控制,提氦后的天然气部分增压去管网。装置单位产品能耗从133kW·h/m3He下降至89kW·h/m3He。 

2012年,在四川省荣县东兴场镇建成天然气提氦装置,这是我国目前运行中的 天然气提氦装置。该装置设计日处理天然气40万m3,氦含量0.18%(y),年生产纯氦约21万m3,氦收率>96.5%,产品粗氦纯度90%(y)~95%(y),单位产品能耗从 89kW·h/m3He下降为55kW·h/m3He。粗氦采用气瓶拖车运输到西南油气田公司成都天然气化工总厂(以下简称成化总厂)后,进行氦的纯化精制,生产出纯度99.999%(y)~99.999 9%(y)的产品供给用户。 

为更好地满足用户需求,在“十二五”期间,成化总厂对氦纯化精制装置进行了技术改造,提高了自动化控制水平。同时,增加氦储存能力,将氦储存能力从2万m3提高到8万m3,氦精制产能达到30万m3/a。 


加之产品质量不断升级,在原高纯度99.999%(y)的基础上,成功研制出氦纯度99.999 9%(y)的产品,更好地满足电子气和标准气对产品质量的需求。 

通过天然气自身为制冷介质,采用膨胀工艺来获得低温的主要冷量,并使天然气液化,然后通过氮气的压缩节流制冷循环,提供液氮温度下的冷量。在分离方面,通过一分离塔实现氦与甲烷的分离,并提高氦的收率;然后,在第二分离塔实现氦与大量氮的分离,获得氦摩尔分数为65%左右的粗氦;最后,粗氦复热到常温后,通过钯催化脱除氦中氢含量至小于500×10-6(φ),通过膜分离获得摩尔分数为90%~95%的粗氦,压缩后去储存运输。

在氦的精制单元,通过进一步将氦中氢脱除到小于5×10-6(φ)后,通过压缩机增压至15MPa,然后经过分子筛两塔脱水进入冷箱,在冷箱中通过液氮为制冷剂,经过冷凝吸附后获得氦纯度99.999%(y)以上的产品。由于产量较小,没有后续的氦液化装置,产品以高压气体状态供给用户。

 


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