[发明专利]一种从BOG气体中提氦与能源利用的系统和方法

说明书

本发明涉及一种从BOG气体中提氦与能源利用的系统和方法，所述从BOG气体中提氦与能源利用的系统通过利用纯氧燃烧的方式去除BOG气体中的CH₄和H₂；并通过蒸汽发生单元和空冷器对纯氧燃烧后的混合气体进行处理以脱出H₂O，和利用液化温度不同，通过分级降温的方式分别脱出CO₂、O₂、N₂，并进行纯化和液化得到高纯度的液态二氧化碳、液氧和液氮，其中液氧气化后进入纯氧燃烧室中进行二次利用，液氮气化后排到大气中，脱出CO₂、O₂、N₂后的混合气体进入二级冷箱中进行降温纯化，以得到纯氦，其中纯氧燃烧BOG气体所产生的热能能够满足LNG工厂生产用热和本系统提氦的能耗需求与LNG工厂的电耗需求，系统整体结构简单且能耗小。

技术领域

本发明涉及LNG工厂的BOG气体回收技术领域，特别是涉及一种从BOG气体中提氦与能源利用的系统和方法。

背景技术

在LNG的生产过程中，末级节流阀在节流过程中会产生大量闪蒸气，而常压下氦气、氢气、氮气及甲烷的液化温度分别为-269℃、-253℃、-196℃和-162℃，在储罐压力下氦气、氢气及部分氮气会从LNG中挥发出来，此时相比原料天然气，由于烃类等气体被液化，因此氦气等不凝性气体得到了一次富集。氦气是重要的战略资源，我国在部分天然气田中发现天然气中含氦量约0.04％～0.1％。末级节流阀出口的气液混合物之后通过LNG低温管道进入LNG大贮罐，由于储罐漏热和装车站也会产生蒸发汽(该部分气体主要为甲烷及氮气)，两部分气体混合统称为BOG气体。

BOG气体中氦含量最大会到8％，现已有BOG低温提氦技术的应用，主要有以下两种方案：

深冷分离及纯化技术：BOG闪蒸气经过催化脱氢、低温脱甲烷、催化脱氧、低温脱氮、吸附脱杂质等工艺实现提氦，分气氦和液氦两种产品，此种工艺可提出高纯度氦(99.999％以上)。

低温分离及吸附技术：BOG闪蒸气经过低温脱N2后剩余气体进入膜分离器，分离出其中的氦，最终产品为气氦。

以上两种方案提氦装置相对独立，仅以提氦为目的，BOG气体内的氢气、甲烷等可燃气体首先通过低温分离去除大部分，剩余氢气、甲烷等通过催化氧化进行去除，能耗较高，装置较为复杂，不可控因素较多，而且未能很好的考虑LNG工厂能源平衡及利用问题。

发明内容

本发明的一目的是，提供一种从BOG气体中提氦与能源利用的系统和方法，所述从BOG气体中提氦与能源利用的系统结构简单，能耗小，并能够回收一系列副产品和获得高纯度的氦。

本发明在一方面提供了一种从BOG气体中提氦与能源利用的方法，包括步骤：

S1、将O₂和BOG气体通入纯氧燃烧室中进行纯氧燃烧，除去BOG气体中的CH₄和H₂；

S2、将纯氧燃烧后的混合气体通入蒸汽发生单元中进行处理，产出低压过热蒸汽和低温混合气体并脱出部分H₂O，所述低温混合气体通入空冷器中进行冷凝吸附和干燥脱水，以脱出全部H₂O；

S3、将脱出全部H₂O后的混合气体通入CO₂脱出及液化单元中进行脱CO₂处理，并对脱出的CO₂进行提纯和液化处理，得到高纯度的液态二氧化碳；

S4、将脱出CO₂后的混合气体通入一级冷箱中，进行分级降温处理以依次脱出O₂和N₂，得到粗氦气；以及

S5、将粗氦气通入二级冷箱中，通过降温纯化的方式去除杂质，得到纯氦。