发明内容

针对以上情况，本发明采用二次低温催化技术保证了氢气脱除效果，采取恒温脱氢，消除了脱氢环节放热反应的影响；本发明还创新性地引入双回流变压吸附技术，在充分保证氦气纯度可以达到超纯氦气的情况下，还明显降低了设备投资和运行消耗。与国内外目前授权或公开的专利相比具有明显的创新性。

双回流变压吸附技术就是利用三台形式上并联的吸附塔组成一个分离单元，分离单元的顶部和底部分别设有一个缓冲罐，底部缓冲罐与三台吸附塔的塔底之间连有一台压缩机，进料位置在吸附塔底部，难吸附气体排出到分离单元顶部的“轻组分”缓冲罐，通过连接管路上的控制阀实现“轻组分”流股在三台吸附塔内的回流操作；杂质气体排出到分离单元底部的“重组分”缓冲罐，并通过与其相连的压缩机和连接管路上的控制阀实现“重组分”流股在三台吸附塔内的回流操作。气体通过在形式上并联的吸附塔塔顶和塔底之间的多次回流，实现原料气中“轻、重”组分的高精度分离。

低温催化技术就是利用催化剂钯将氧化脱氢反应的温度降低到低于其无催化剂存在下的反应温度时仍能正常反应的技术。为保证反应装置的安全性，在反应器内加装热量转移装置，反应时通过加装在反应器内的热量转移装置将反应热及时转移出去，使体系温度始终维持在恒定温度。

一种常温提取超高纯度氦气的方法，该方法为多技术集群方法，集群技术中包括脱硫脱碳、气体膜分离、变压吸附和低温催化技术，含氦原料气经脱硫脱碳处理后，进入一次膜分离过程；膜分离后的富氦气体进入一次低温催化过程，脱除其中的氢气组分；脱氢后的富氦气体进入二次气体膜分离过程，处理后得到的更高氦气浓度的富氦气体送入一次变压吸附过程；得到较为纯净的氦气进入二次低温催化过程，脱除其中微量的氢；脱氢后的氦气进入二次变压吸附过程；处理后得到的合格的超纯氦气送出界外。

二次膜分离的贫氦尾气返回一次膜分离过程入口，一次变压吸附过程的解吸气返回二次气体膜分离入口，二次变压吸附过程的解吸气返回一次变压吸附过程或二次气体膜分离入口，二次变压吸附采用双回流变压吸附。

进入一次或二次膜分离系统的原料气中二氧化碳体积含量不高于20％，优选不高于0.4％；进入二次变压吸附系统的原料气中氢气体积含量不高于0.08ppm，优选不高于0.01ppm，氦气体积含量不低于90％，优选不低于99％，最优选不低于99.9％。

脱硫脱碳过程之前进行气体加压，脱硫脱碳过程之后进行气体脱水；低温催化过程之前进行气体加压，低温催化过程之后进行气体脱水；气体膜分离过程之前进行气体加压、预处理；变压吸附过程之前进行气体加压、预处理。

为达到上述目的，本发明提供了一种常温提取超高纯度氦气的生产装置，该装置包括脱硫脱碳、低温催化、气体膜分离和变压吸附系统；其中脱硫脱碳系统的净化气出口管道与一次膜分离系统的进口管道相连，一次膜分离系统的富氦气出口管道与一次低温催化系统的进口管道相连，一次催化系统的干燥脱氢气出口管道与二次膜分离系统的进口管道相连，二次膜分离系统的富氦气出口管道与一次变压吸附系统的进口管道相连，一次变压吸附系统的氦气出口管道与二次低温催化系统的进口相连，二次低温催化系统的干燥脱氢气出口管道与二次变压吸附系统的进口管道相连。原料气首先进入脱硫脱碳系统；

所述脱硫脱碳系统包括压缩机、冷却器、脱硫脱碳塔、再生塔、脱水塔，依次相连的设备为压缩机、冷却器、脱硫脱碳塔、脱水塔，脱硫脱碳塔富液出口管道与再生塔进口管道相连，再生塔贫液出口管道与脱硫脱碳塔贫液进口管道相连；低温催化系统包括压缩机、冷却器、低温催化塔、干燥塔，依次相连的设备为压缩机、冷却器、低温催化塔、干燥塔；气体膜分离系统包括压缩机、冷凝器、气液分离器、加热器、膜组件，依次相连的设备为压缩机、冷凝器、气液分离器、加热器、膜组件；变压吸附系统包括压缩机、冷凝器、气液分离器、变压吸附塔群，依次相连的设备为压缩机、冷凝器、气液分离器、变压吸附塔群；所述气体膜分离系统的贫氦气体出口管道直接去界外，一次变压吸附系统的解吸气出口管道与气体膜分离系统的压缩机进口管道相连，二次变压吸附的解吸气出口管道与一次变压吸附系统的压缩机进口管道相连。