[发明专利]从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统和方法

权利要求书

1.一种从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统，其特征在于，所述系统设于原液化天然气出冷箱的节流阀后的手阀旁通管道上，所述系统包括：

闪蒸汽压力和流量控制装置，用于控制进入后续装置的闪蒸汽的压力和流量，并保证氦气的回收率；

逐级分离装置，连通于所述闪蒸汽压力和流量控制装置，能够充分利用所述闪蒸汽的冷量而使所述闪蒸汽逐级深冷分离，以形成粗氦；所述逐级分离装置包括自下而上依次设置的多个温度区间，所述多个温度区间自下而上温度逐渐变低；所述闪蒸汽自下而上能够依次通过所述多个温度区间，使得所述多个温度区间能够对所述闪蒸汽进行逐级深冷；

深度冷却分离纯化装置，连通于所述逐级分离装置，用于提纯所述粗氦，形成纯氦；

液化装置，连通于所述深度冷却分离纯化装置，用于采用纯氦循环膨胀、纯氦液化膨胀和纯氦节流液化工艺液化所述纯氦，以形成液态氦和制冷氦气；以及

循环装置，用于在所述逐级分离装置、所述深度冷却分离纯化装置和所述液化装置间循环冷却介质，并能够向所述逐级分离装置、所述深度冷却分离纯化装置和所述液化装置提供冷量；

其中，所述冷却介质包括所述制冷氦气。

2.根据权利要求1所述的从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统，其特征在于，所述闪蒸汽压力和流量控制装置包括气液分离装置、流量控制阀、压力控制阀及压力控制器，所述流量控制阀的入口连通于所述气液分离装置的气相出口，所述流量控制阀的出口连通于所述逐级分离装置；

所述压力控制阀和所述压力控制器设置在所述气液分离装置的入口。

3.根据权利要求1所述的从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统，其特征在于，所述逐级分离装置包括四个所述温度区间，自下而上依次为第一温度区间、第二温度区间、第三温度区间和第四温度区间；

所述循环装置内的冷却介质自上而下通过所述第四温度区间，以向所述第四温度区间提供冷量，并通过所述第三温度区间的上部空间，以向所述第三温度区间的上部空间提供冷量；

所述闪蒸汽通过所述第四温度区间后分离出第一液态物质，所述第一液态物质自上而下通过所述第三温度区间，以向所述第三温度区间提供冷量；

所述闪蒸汽通过所述第三温度区间后分离出第二液态物质，所述第二液态物质能够向所述第二温度区间提供冷量；

所述逐级分离装置包括罐体、第一隔板和第二隔板，所述第一隔板和所述第二隔板自下而上相间隔地设置在所述罐体内；

所述第一隔板与所述罐体的底壁间的空间为所述第一温度区间；

所述第二隔板的上方空间为所述第四温度区间；所述第二隔板上设有集液箱，闪蒸汽能够通过所述集液箱进入所述第四温度区间；

所述第一隔板的上表面设有多个管束；在竖直方向上，所述第二液态物质淹没各所述管束，所述第二液态物质淹没的空间为所述第二温度区间；

所述第一隔板和所述第二隔板间除了所述第二温度区间的其他空间为所述第三温度区间；

其中，每个所述管束分别连通于所述第一温度区间和所述第三温度区间，以使所述闪蒸汽能够由所述第一温度区间通过所述管束进入所述第三温度区间，并在经过所述第二温度区间后分离出第三液态物质；

所述系统还包括液位控制装置，用于控制所述第二液态物质的液位，以使所述第二液态物质淹没各所述管束；

所述第一温度区间的温度介于-165℃～-140℃；所述第二温度区间的温度介于-181℃～-165℃；所述第三温度区间的温度介于-205℃～-185℃；所述第四温度区间的温度介于-230℃～-210℃。

4.根据权利要求3所述的从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统，其特征在于，所述系统还包括一外接冷源，所述外接冷源能够向所述第三温度区间提供冷量。

5.根据权利要求4所述的从液化天然气的闪蒸汽中提纯氦气并液化的系统，其特征在于，所述系统还包括总冷箱，所述总冷箱连通于所述逐级分离装置；所述总冷箱为所述粗氦、所述冷却介质、所述纯氦、所述制冷氦气和所述外接冷源提供热交换的场所。