一种BOG浓缩提氦方法及装置与流程

本发明涉及化工，具体而言，涉及一种bog浓缩提氦方法及装置，该方法可适用于原料气中惰性气体含量变化。

背景技术：

1、氦气具有低密度、低沸点、导热性好、化学性质稳定等独特的物理化学特性，目前已经广泛应用于航空航天、大科学工程、医用核磁共振、半导体/光纤等高端装备制造领域。然而，氦气作为一种稀缺资源，主要存在于天然气中，含氦量很低，提取技术与成本极高。

2、目前主要通过浓缩bog气体提取氦气，bog中氦气含量直接决定了最终氦气产品的收率。而bog组分往往与原料气中组分密切相关，当原料气中惰性气体组分(氮气和氦气)波动很大时，会导致装置产生的bog量的变化，而目前的lng工厂对bog的需求量是相对固定的，因此当bog量因原料气组分中惰性气体含量增加而急剧时，多余的bog只能通过放空处理，造成能量和资源的浪费。

3、因此，亟需开发一种可适用于原料气中惰性气体含量变化的bog浓缩提氦工艺，本发明中，通过增加低压闪蒸部分装置，可以最大程度的减少bog没有必要的浪费，充分回收这部分bog中的冷量和氦气资源，且可以通过调节最优的低压闪蒸压力，得到最优的氦气收率。

4、鉴于此，特提出本发明。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种bog浓缩提氦方法及装置，旨在保证氦气收率和纯度的前提下，对不同组分范围的原料进行高效提氦。

2、本发明是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种bog浓缩提氦方法，包括：将lng存储设备产生的bog气体进行增压、冷却后得到二次lng；将二次lng进行高压闪蒸之后得到二次bog和底液；将二次bog进入脱氢反应器脱除氢气，将脱氢反应器输出的气体通入吸附塔进行变压吸附，以脱除气体中的氮气；

4、由于原料气中惰性组分增加时，会使整个装置的bog总量增加；当bog的增加量处于装置bog处理能力范围时，则将所述高压闪蒸之后得到的底液直接返回至所述lng存储设备中；当bog的增加量超出装置bog的处理量时，则将所述高压闪蒸之后得到的底液进行低压闪蒸，将闪蒸汽进行增压之后再进行膜分离，将分离得到的气体返回至用于对所述bog气体增压的压缩机进口，实现氦气富集。

5、在可选的实施方式中，高压闪蒸的闪蒸压力为2.3mpa.a。

6、在可选的实施方式中，将二次bog复温至30℃～50℃后，通入脱氢反应器中与氧气反应，之后将脱氢反应器输出的气体通入吸附塔进行变压吸附，将吸附塔输出的气体进行氦气含量检测，当氦气含量小于99.9995％时，将气体返回至用于对bog气体增压的压缩机进口；当氦气含量大于等于99.9995％时，将得到的气体加压后保存。

7、在可选的实施方式中，二次lng的制备过程包括：将lng存储设备产生的bog气体复温后加压至2.4mpa.a，之后冷却至-170℃～-160℃。

8、在可选的实施方式中，将低压闪蒸产生的闪蒸汽复热后加压至2.5mpa.a-3.0mpa.a，将增压后的闪蒸汽进入选择性渗透膜进行膜分离，将得到的渗透气返回至用于对bog气体增压的压缩机进口，将得到的非渗透气放空。

9、第二方面，本发明提供一种用于实施前述实施方式中任一项bog浓缩提氦方法的bog浓缩提氦装置，包括bog再液化单元、二次bog提氦纯化单元和根据惰性气体含量选择投入使用或关闭的底液闪蒸单元；

10、bog再液化单元包括冷箱、bog压缩机和高压闪蒸罐，lng存储设备产生的bog气体与冷箱进口连通，冷箱出口与bog压缩机连通，bog压缩机的出口与冷箱的进口连通，冷箱的出口与高压闪蒸罐的进口连通；

11、二次bog提氦纯化单元包括脱氢反应器和变压吸附塔，高压闪蒸罐的气体出口与脱氢反应器连通，脱氢反应器的出口与变压吸附塔的进口连通；

12、底液闪蒸单元包括低压闪蒸罐、低压闪蒸压缩机和膜分离器，高压闪蒸罐的底液出口与低压闪蒸罐的进口连通，低压闪蒸罐的出口与低压闪蒸压缩机连通，低压闪蒸压缩机的出口与膜分离器连通，膜分离器的渗透气出口与bog压缩机的进口连通。

13、在可选的实施方式中，低压闪蒸罐与低压闪蒸压缩机的连通管路上设置有低压闪蒸汽复热器；

14、高压闪蒸罐和脱氢反应器的连通管路上设置有二次bog复热器；

15、bog压缩机与冷箱的连通管路上设置有bog压缩机出口冷却器。

16、本发明具有以下有益效果：通过对lng存储设备产生的bog进行增压、冷却得到二次lng，将二次lng进行高压闪蒸得到二次bog和底液，得到的二次bog经过脱氢、吸附脱氮之后可以得到高纯氦气。根据lng中惰性组分的含量的不同，对高温闪蒸产生的底液采用不同的方式进行处理，当因原料气中惰性组分变化引起的bog的增加量仍处于现有装置bog的处理量时，可以将底液直接返回至lng存储设备；而当bog的增加量超过现有装置bog的处理量时，可以将底液进行低压闪蒸、增压、膜分离之后，将得到的主要成分为氦气的气体返回至用于对bog气体增压的压缩机进口循环，极大程度实现了对氦气的浓缩富集，减少了氦气因随氮气共同逸放而产生的浪费，纯化得到的氦气产品的收率和纯度均较为理想。

技术特征：

1.一种bog浓缩提氦方法，其特征在于，包括：将lng存储设备产生的bog气体进行增压、冷却后得到二次lng；将所述二次lng进行高压闪蒸之后得到二次bog和底液；将所述二次bog进入脱氢反应器脱除氢气，将所述脱氢反应器输出的气体通入吸附塔进行变压吸附，以脱除气体中的氮气；

2.根据权利要求1所述的bog浓缩提氦方法，其特征在于，高压闪蒸的闪蒸压力为2.3mpa.a。

3.根据权利要求1所述的bog浓缩提氦方法，其特征在于，将所述二次bog复温至30℃～50℃后，通入所述脱氢反应器中与氧气反应，之后将所述脱氢反应器输出的气体通入吸附塔进行变压吸附，将所述吸附塔输出的气体进行氦气含量检测，当氦气含量小于99.9995％时，将气体返回至用于对所述bog气体增压的压缩机进口；当氦气含量大于等于99.9995％时，将得到的气体加压后保存。

4.根据权利要求1所述的bog浓缩提氦方法，其特征在于，所述二次lng的制备过程包括：将lng存储设备产生的bog气体复温后加压至2.4mpa.a，之后冷却至-170℃～-160℃。

5.根据权利要求1所述的bog浓缩提氦方法，其特征在于，将所述低压闪蒸产生的闪蒸汽复热后加压至2.5mpa.a-3.0mpa.a，将增压后的闪蒸汽进入选择性渗透膜进行膜分离，将得到的渗透气返回至用于对所述bog气体增压的压缩机进口，将得到的非渗透气放空。

6.一种用于实施权利要求1-5中任一项所述bog浓缩提氦方法的bog浓缩提氦装置，其特征在于，包括bog再液化单元、二次bog提氦纯化单元和根据惰性气体含量选择投入使用或关闭的底液闪蒸单元；

7.根据权利要求6所述的bog浓缩提氦装置，其特征在于，所述低压闪蒸罐与所述低压闪蒸压缩机的连通管路上设置有低压闪蒸汽复热器；

技术总结
本发明公开了一种BOG浓缩提氦方法及装置，可适用于原料气中惰性气体含量变化，涉及化工技术领域。通过对LNG存储设备产生的BOG进行增压、冷却后再液化得到二次LNG，将二次LNG进行高压闪蒸得到二次BOG和底液，得到的二次BOG经过脱氢、吸附脱氮之后可以得到高纯氦气。对于惰性组分含量较低的原料气，可以将底液直接返回至LNG存储设备；对于惰性组分含量较高的原料气，可以将底液再次进行低压闪蒸、增压、膜分离之后，将得到的主要成分为氦气的气体返回至用于对BOG气体增压的压缩机进口循环，极大程度实现了对氦气的浓缩富集，减少了氦气因随氮气共同逸放而产生的浪费，纯化得到的氦气产品的收率和纯度均较为理想。

技术研发人员：张惊涛
受保护的技术使用者：成都赛普能源股份有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/2/8