一种bog气体提取纯氦气体的工艺方法及设备
阅读说明：本技术 一种bog气体提取纯氦气体的工艺方法及设备 (Process method and equipment for extracting pure helium gas from BOG gas ) 是由 陈兵 朱代希 韩泽 郑勇 王伟平 陈耀武 于 2021-08-11 设计创作，主要内容包括：本发明涉及BOG中提取氦气技术领域,尤其是一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法,包括如下步骤：准备一种BOG气体提取纯氦气体的设备,所述BOG气体提取纯氦气体的设备包括：脱氢装置,所述脱氢装置包括等温脱氢反应器、排水组件、第一进气组件、第二进气组件、导气管和第一压缩机,所述排水组件、所述第一进气组件、所述第二进气组件和所述导气管均固定在所述等温脱氢反应器上,所述第一压缩机固定在所述导气管上；氦气粗分离装置,所述氦气粗分离装置包括分离箱、分离机构和导气机构,所述导气管远离等温脱氢反应器的一端连通固定在所述分离箱上。本发明不仅技术路线短,而且全程都是自动化完成,更加安全,成本低。(The invention relates to the technical field of extracting helium from BOG (boil off gas), in particular to a process method for extracting pure helium from BOG gas, which comprises the following steps: preparing a BOG gas pure helium gas extraction apparatus, the BOG gas pure helium gas extraction apparatus comprising: the dehydrogenation device comprises an isothermal dehydrogenation reactor, a water drainage assembly, a first air inlet assembly, a second air inlet assembly, an air guide pipe and a first compressor, wherein the water drainage assembly, the first air inlet assembly, the second air inlet assembly and the air guide pipe are all fixed on the isothermal dehydrogenation reactor, and the first compressor is fixed on the air guide pipe; the device comprises a helium gas crude separation device, wherein the helium gas crude separation device comprises a separation box, a separation mechanism and a gas guide mechanism, and one end of the gas guide pipe, which is far away from the isothermal dehydrogenation reactor, is fixedly communicated with the separation box. The invention has short technical route, and the whole process is automatically completed, thereby being safer and having low cost.)
技术领域
本发明涉及BOG中提取氦气技术领域，尤其涉及一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法及设备。
背景技术
氦气是一种无色、无味的惰性气体。氦气在航天、国防、低温超导研究、半导体生产、核磁共振成像、特种金属冶炼及气体检漏等方面具有非常重要的用途。在我国，随着我国国防工业技术的发展，氦气的需求量越来越大。但是我国自有的氦气的量非常少，主要依靠国外进口，且价格高、供货周期长。一旦在非常时期发生氦气禁运，会因无液氦供应导致现有的许多涉及液氦的科研和医疗项目无法实施，必将在大范围内影响我国的国防安全和经济发展。鉴于此，我国不能继续完全依赖进口，寻找自己的氦资源迫在眉睫。
目前，我国通过对天然气液化过程中产生的不凝气和LNG汽化产生的蒸发气体(BOG)进行成分测试(为简便，该气体混合物统称为BOG)，发现其中的氦含量高达3％左右。因此将BOG气体提氦作为我国获取氦资源的一种新方式，具有重大的战略意义。我国的氦气资源几乎只能从天然气中获得，而且含量普遍很低，体积含量不超过2％。单纯提氦的工艺和设备具备技术路线长、自动化程度低和成本高的缺点。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的技术路线长、自动化程度低和成本高的缺点，而提出的一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法及设备。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
设计一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法，包括如下步骤：
S1、准备一种BOG气体提取纯氦气体的设备，所述BOG气体提取纯氦气体的设备包括：
脱氢装置，所述脱氢装置包括等温脱氢反应器、排水组件、第一进气组件、第二进气组件、导气管和第一压缩机，所述排水组件、所述第一进气组件、所述第二进气组件和所述导气管均固定在所述等温脱氢反应器上，所述第一压缩机固定在所述导气管上；
氦气粗分离装置，所述氦气粗分离装置包括分离箱、分离机构和导气机构，所述导气管远离等温脱氢反应器的一端连通固定在所述分离箱上，所述分离机构固定在所述分离箱的内部，所述导气机构固定在所述分离箱的侧壁上；
变压吸附装置，所述导气机构固定在所述变压吸附装置上。
S2、将所述BOG气体提取纯氦气体的设备电性连接在电源设备上，并将第一进气组件密封连接在二氧化碳的供应管道上，第二进气组件密封连接在BOG的供应管道上；
S3、启动等温脱氢反应器，按照比例向等温脱氢反应器中投入二氧化碳和BOG气体，让BOG气体在等温脱氢反应器中进行脱氢反应；
S4、在第一压缩机的协助下，除去氢气的BOG气体通过导气管被排到分离箱中，利用分离箱中的分离机构对BOG气体进行分离，将分离处的氦气通过导气机构排到变压吸附装置中，分离箱中剩余气体通过排杂管道排到液化系统及燃气管网。
优选的，所述分离机构包括多个隔板、多个氦气富集膜、多个第一导气组件、多个杂质空腔和多个氦气空腔，所述导气管远离等温脱氢反应器的一端固定在所述分离箱上，多个所述隔板等距固定在所述分离箱的内部，多个所述隔板将所述分离箱内部分为多个空间，多个所述氦气富集膜分别固定在多个所述空间中，所述氦气富集膜将所述空间分为杂质空腔和氦气空腔，多个所述第一导气组件均固定在所述分离箱上，所述第一导气组件分别和两个相邻的所述杂质空腔相连通，所述导气机构和多个所述氦气空腔均相互连通。
优选的，所述导气机构包括多个第二导气组件，多个所述第二导气组件分别和多个所述氦气空腔相连通，多个所述第二导气组件均和变压吸附装置相连通；
所述S具体为：
BOG气体在分离箱中经过多个氦气富集膜的分离，并且经过多个第一导气组件的加压，产生的氦气通过多个第二导气组件排到变压吸附装置中，剩余气体通过排杂管道排到液化系统及燃气管网。
优选的，所述第一压缩机为无油润滑压缩机。
优选的，所述氦气富集膜是用聚砜膜、聚酰亚胺膜和醋酸纤维膜共同制成。
优选的，变压吸附装置中的吸附剂为氦气提纯专用的吸附剂。
本发明提出的一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法及设备，有益效果在于：该BOG气体提取纯氦气体的工艺方法在BOG气体提取纯氦气体的设备的辅助下完成，先用等温脱氢反应器1对BOG气体进行安全的除氢操作，然后利用多个氦气富集膜8对BOG气体进行分离氦气的操作，最后利用变压吸附装置对氦气富集膜8分离出的氦气进行提纯，本发明不仅技术路线短，而且全程都是自动化完成，更加安全，成本低。
附图说明
图1为本发明提出的一种气体提取纯氦气体的设备的正视图；
图2为本发明提出的一种气体提取纯氦气体的设备的俯视图。
图中：等温脱氢反应器1、排水组件2、第一进气组件3、导气管4、第一压缩机5、分离箱6、隔板7、氦气富集膜8、第一导气组件9、第二导气组件10、变压吸附装置11、杂质空腔12、氦气空腔13、第二进气组件14。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
实施例1
参照图1和2，一种BOG气体提取纯氦气体的工艺方法，包括如下步骤：
S1、准备一种BOG气体提取纯氦气体的设备，BOG气体提取纯氦气体的设备包括：
脱氢装置，脱氢装置包括等温脱氢反应器1、排水组件2、第一进气组件3、第二进气组件14、导气管4和第一压缩机5，排水组件2、第一进气组件3、第二进气组件14和导气管4均固定在等温脱氢反应器1上，排水组件2、第一进气组件3、第二进气组件14中均有控制阀，在确保等温脱氢反应器1内部的气体不会从排水组件2、第一进气组件3、第二进气组件14中排出，第一压缩机5固定在导气管4上；利用第一压缩机5将等温脱氢反应器1中的气体抽到分离箱6中。
氦气粗分离装置，氦气粗分离装置包括分离箱6、分离机构和导气机构，导气管4远离等温脱氢反应器1的一端连通固定在分离箱6上，分离机构固定在分离箱6的内部，导气机构固定在分离箱6的侧壁上；利用分离机构对除去氢气后的BOG气体进行分离，将BOG气体中的氦气出来。
变压吸附装置11，导气机构固定在变压吸附装置11上。分离箱6排到变压吸附装置11中的氦气中仍然含有杂质，利用变压吸附装置11对含有杂质的氦气再次进行提纯操作。
S2、将BOG气体提取纯氦气体的设备电性连接在电源设备上，利用电源设备对BOG气体提取纯氦气体的设备进行供电，让BOG气体提取纯氦气体的设备能够正常会用，并将第一进气组件3密封连接在二氧化碳的供应管道上，第二进气组件14密封连接在BOG的供应管道上；
S3、启动等温脱氢反应器1，按照比例向等温脱氢反应器1中投入二氧化碳和BOG气体，让BOG气体在等温脱氢反应器1中进行脱氢反应；在等温脱氢反应器1中，利用二氧化碳代替传统工艺中的氧气，二氧化碳和BOG气体中的氢气反应后得到甲烷和水，反应比较温和，不存在爆炸的危险，反应结束后，水通过排水组件2排出等温脱氢反应器1即可。
S4、在第一压缩机5的协助下，除去氢气的BOG气体通过导气管4被排到分离箱6中，利用分离箱6中的分离机构对BOG气体进行分离，将分离处的氦气通过导气机构排到变压吸附装置11中，分离箱6中剩余气体通过排杂管道排到液化系统及燃气管网。
第一压缩机5为无油润滑压缩机。无油润滑压缩机的使用，杜绝了润滑油对分离箱6中氦气富集膜8的损害，保证了分离箱6中氦气富集膜8的使用寿命和性能。
氦气富集膜8是用聚砜膜、聚酰亚胺膜和醋酸纤维膜共同制成。氦气富集膜8为中空的纤维结构，氦气富集膜8具有选择性，只能让BOG气体中的氦气通过，进而能够利用氦气富集膜8将BOG气体中的氦气分离出来。
变压吸附装置11中的吸附剂为氦气提纯专用的吸附剂。该吸附剂是对分子筛吸附剂的骨架极性和孔大小加以调变,提高该吸附剂对氦气杂质的吸附容量和分离选择性。
该BOG气体提取纯氦气体的工艺方法在BOG气体提取纯氦气体的设备的辅助下完成，先用等温脱氢反应器1对BOG气体进行安全的除氢操作，然后利用分离机构对BOG气体进行分离氦气的操作，最后利用变压吸附装置对氦气富集膜8分离出的氦气进行提纯，本发明不仅技术路线短，而且全程都是自动化完成，更加安全，成本低。
实施例2
在实施例1的基础上，参照图1和2，作为本发明的另一优选实施例，与实施例1的区别在于，分离机构包括多个隔板7、多个氦气富集膜8、多个第一导气组件9、多个杂质空腔12和多个氦气空腔13，氦气空腔13为氦气，杂质空腔12中为BOG气体中除去氦气剩余的气体、或者是BOG气体中除去部分氦气剩余的气体，导气管4远离等温脱氢反应器1的一端固定在分离箱6上，多个隔板7等距固定在分离箱6的内部，多个隔板7将分离箱6内部分为多个空间，多个氦气富集膜8分别固定在多个空间中，多个氦气富集膜8的设置，为了确保分离箱6中排出的杂质气体中不含有氦气，让BOG气体中的氦气全部排到变压吸附装置11中；
氦气富集膜8将空间分为杂质空腔12和氦气空腔13，多个第一导气组件9均固定在分离箱6上，第一导气组件9分别和两个相邻的杂质空腔12相连通，导气机构和多个氦气空腔13均相互连通。利用导气机构将氦气空腔13的氦气排到变压吸附装置11中以后，在用第一导气组件9将上方的杂质空腔12中的气体排到下一个相邻的杂质空腔12中，进而实现对BOG气体多级过滤氦气的目的，能够将BOG气体中的氦气更彻底的过滤出来。
导气机构包括多个第二导气组件10，多个第二导气组件10分别和多个氦气空腔13相连通，多个第二导气组件10均和变压吸附装置11相连通；
S4具体为：
BOG气体在分离箱6中经过多个氦气富集膜8的分离，并且经过多个第一导气组件9的加压，产生的氦气通过多个第二导气组件10排到变压吸附装置11中，剩余气体通过排杂管道排到液化系统及燃气管网。多个第一导气组件9和多个氦气富集膜8的设置，能够将BOG气体中的氦气全部提取出来，虽然氦气中还会有杂质，但是该氦气再经过变压吸附装置11的再次提纯处理，让变压吸附装置11排出的氦气的纯度就已经很高了。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
- 上一篇：一种医用注射器针头装配设备
- 下一篇：一种环保型可以净化工业废气的加湿设备