[发明专利]从LNG工厂的BOG尾气中回收氦气的方法、系统及回收的氦气

说明书

本发明涉及一种从LNG工厂的BOG尾气中回收氦气的方法及回收的氦气。该方法包括以下步骤：S1，将富氦BOG尾气送入燃烧单元进行燃烧处理，获得燃烧后的气体；S2，将所述燃烧后的气体送入脱碳、脱水单元，进行脱碳脱水处理，获得脱碳脱水后的气体；S3，将所述脱碳脱水后的混合气体送入深冷单元，进行深冷处理，获得深冷处理后的气体；S4，将所述深冷处理后的气体送入到吸附单元，进行吸附处理，获得回收氦气。该方法针对LNG工厂富氦的特点，创造性地将燃烧法脱除CH₄、H₂等和深冷法脱除N₂结合，可以高效地从富氦BOG尾气中回收氦气，且回收成本低，回收的氦气浓度可达99.99％以上。

技术领域

本发明属于氦气分离提纯技术领域，具体涉及一种液化天然气(LNG)工厂的BOG尾气中回收氦气的方法、系统及回收的氦气。

背景技术

氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有资源之一，广泛应用于半导体制造、航空航天、医疗卫生等领域。随着我国经济的不断发展，对氦气的需求量逐年递增。我国氦气资源相当贫乏，含量很低，提取难度大，成本高。目前我国氦气的需求主要依赖从美国、澳大利亚、俄罗斯等国家进口。为满足我国日益增长的氦气需求以及用氦独立自主安全，亟需研发新型天然气提氦技术对我国富氦天然气进行加工获取氦气资源。

氦气是自然界中含量极少的不可再生资源，主要分布于地幔、空气、矿石及天然气中。空气中的氦气含量极少，仅为5ppm，难以达到经济开发的目的。在富氦天然气中，氦气的浓度为0.02％～5％。到目前为止，从天然气中提取氦气仍是氦气的主要工业来源。在富氦天然气加工过程中，氦气在BOG(boil offgas)气体中的浓度较高，BOG尾气的组成也较为简单，主要为He、CH₄、N₂、H₂、O₂、Ar等。目前国内BOG气体的处理途径有两种，一种是将BOG气体循环再液化，部分BOG气体当做工厂锅炉燃料烧掉，一部分是将BOG气体排到火炬燃烧，大量的氦气资源因此而被浪费掉，十分可惜。国内某LNG工厂的BOG尾气中氦气浓度为15％左右，是一种非常具有经济价值的氦气资源。

目前天然气提氦的主要方法有变压吸附法(PSA)、吸收法、膜渗透分离法和深冷法。深冷法是最先在天然气提氦工业得到应用，也是最成熟、最常用的天然气提氦方法，也是目前天然气工业上从天然气中提取氦气的主要方法。基本原理为：根据He难以液化的特点(沸点：-268.9℃)，在深冷条件下，CH₄(沸点：-161.5℃)、N₂(沸点：-195.8℃)和部分氧气(沸点：-183℃)被液化，而He仍然为气体状态。但是采用深冷法从天然气中提取粗氦，然后采用变压吸附的方法提取高纯氦气，这种方法需要耗费大量的能量将甲烷液化，成本较高。另外，由于BOG尾气中的氢气含量较高，氢气的临界温度(-253℃)较低，将其液化需要更多的冷量，其生产成本更高。

发明内容

本发明针对现有技术中对液化天然气(LNG)工厂的BOG尾气中氦气回收成本高的问题，提供了一种新的从LNG工厂的BOG尾气中回收氦气的方法，该方法针对LNG工厂富氦的特点，创造性地将燃烧法脱除CH₄、H₂等和深冷法脱除N₂结合，可以高效地从富氦BOG尾气中回收氦气，且成本较低。

为此，本发明第一方面提供了一种从LNG工厂的BOG尾气中回收氦气的方法，其包括以下步骤：

S1，将富氦BOG尾气送入燃烧单元进行燃烧处理，获得燃烧后的气体；

S2，将所述燃烧后的气体送入脱碳、脱水单元，进行脱碳脱水处理，获得脱碳脱水后的气体；

S3，将所述脱碳脱水后的混合气体送入深冷单元，进行深冷处理，获得深冷处理后的气体；

S4，将所述深冷处理后的气体送入到吸附单元，进行吸附处理，获得回收氦气。