一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺及设备
技术领域
1.本发明涉及技术领域，具体为一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺及设备。
背景技术：
2.氦气是国防军工和高科技产业发展不可或缺的稀有战略性物资之一。含氦天然气迄今仍是工业化生产氦气的唯一来源。天然气提氦工业主要集中在美国、俄罗斯等氦气资源丰富、氦含量高的极少数国家。但是由于氦气资源的有限性，目前多国陷入氦气短缺状态，预计在短期内这种形势不会改变，在未来的发展中，氦气提取技术将会有进一步的提高。
3.氦原材料的生产以美国为主。近年来，氦的战略性资源的地位越来越突出，市场前景也越来越被看好，卡塔尔、阿尔及利亚、美国与俄罗斯都有计划扩大产能。
4.油田产生的伴生气含有较少的氦气，目前采油厂将含氦气的油田伴生气直接外售至lng厂家进行液化并回收附加值高的高纯氦产品，而油田伴生气产量大，直接采油厂将其完全用于生产lng产品，投资是巨大的。导致回收油田伴生气中的氦气只是处于理论阶段。
技术实现要素：
5.针对现有技术的不足，本发明提供了一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺及设备，解决了现有油田伴生气不便于回收氦气，成本较高的问题。
6.为实现以上目的，本发明通过以下技术方案予以实现：一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺，包括以下步骤：油田伴生气经过油井开采后汇总送至气液分离器，经气液分离器的出口送至原料气膜分离组入口端的原料气加热器内，经原料气加热器出口送至原料气膜分离组入口，原料气膜分离组的非渗透气压力不损失，送至原管网外售至下游用气单位，原料气膜分离组的渗透气出口设置真空泵，经真空泵的气体送至缓冲罐，再经过原料气压缩机进入到天然气lng液化工序，经过液化工序后的产品lng外售，天然气lng液化工序的bog富含氦气经过送至bog气加热器，bog气加热器出口接至bog膜分离组，bog膜分离组的非渗透气送至缓冲罐，bog膜分离组的渗透气进入到产品气压缩机，产品气压缩机出口接至高纯氦纯化器，产品高纯氦装瓶外售。
7.进一步地，油田伴生气分布广阔，需通过管道输送汇总至原料气膜分离组。油田伴生气的压力≥5.0mpa，含氦气万分之三以上。
8.进一步地，所述气液分离器上部设置除沫网，用以扑集伴生气中的固体颗粒和液体，保护对膜的损害。
9.进一步地，所述加热器为蒸汽加热或者电加热。
10.进一步地，所述原料气膜分离组，bog膜分离组由单根膜或者多根膜组成。
11.进一步地，上述原料气膜分离组采用高压膜。膜前后压差不大于8mpag。
12.进一步地，上述产品气气膜分离组采用低压膜。膜前后压差不大于2.0mpag。
13.进一步地，所述真空泵入口压力为
‑
0.09～
‑
0.08mpag，真空泵出口压力为0.05～0.1mpag。
14.进一步地，上述真空泵设置备用。
15.进一步地，所述原料气压缩机入口压力为0.02～0.05mpag，出口压力设置为1.2～1.8mpag。
16.进一步地，上述压缩机采用隔膜压缩机或者柱塞压缩机，并设置一台备用。
17.进一步地，所述lng液化工序采用国内运行稳定的工艺包。
18.进一步地，所述产品气压缩机后气体压力为0.8～1.6mpag。
19.进一步地，上述压缩机采用隔膜压缩机或者柱塞压缩机，并设置一台备用。
20.进一步地，所述高纯氦纯化器采用带有自动控制的变压吸附工艺，除去提浓后的产品气中的杂质气体。
21.一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺的设备，包括通过管线依次连接的气液分离器，原料气加热器，原料气膜分离组，真空泵，缓冲罐，原料气压缩机，lng液化工序，bog气加热器，bog膜分离组，产品气压缩机以及氦气纯化器；
22.所述原料气膜分离组渗透气出口与所述真空泵连接，所述bog膜分离组非渗透气出口与所述缓冲罐之间通过管线连接，且渗透气出口与所述产品气压缩机通过管线连接。
23.有益效果
24.1、本发明利用伴生气高压的特性，将从伴生气源头提取高纯氦气变为可实施的方案。
25.2、伴生气提取氦气后的压力非渗透气压力不损失，不影响伴生气的后续供气销售工作。
26.3、用膜法将伴生气中的氦气浓度提高十倍以上，伴生气的体积缩小十倍以上，氦气的回收率95％以上，利用该渗透气的量建立lng液化工厂变为可行。
27.4、利用该工艺设备将富氦的气体制成lng和高纯氦，是传统工艺和新技术的完美结合，特别适用于伴生气中氦气浓度不高，需要回收的场所。
28.5、bog膜分离器的非渗透气富含甲烷，送至缓冲罐进一步回收甲烷，增加lng产品。
29.5、流程合理，最大程度回收利用原料气的有效成分。
30.6、能量消耗低、投资低，产品质量好。
附图说明
31.图1为本发明的结构示意图。
32.图中：1、气液分离器；2、原料气加热器；3、原料气膜分离组；4、真空泵；5、缓冲罐；6、原料气压缩机；7、lng液化工序；8、bog气加热器；9、bog膜分离组；10、产品气压缩机；11、氦气纯化器。
具体实施方式
33.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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他
实施例，都属于本发明保护的范围。
34.实施例：如图1所示，一种基于膜分离的天然气氦气联产lng生产工艺及设备主要包括气液分离器1，原料气加热器2，原料气膜分离组3，真空泵4，缓冲罐5，原料气压缩机6，lng液化工序7，bog气加热器8，bog膜分离组9，产品气压缩机10，氦气纯化器11。
35.伴生气自采采油站汇总后送至装置，伴生气的压力≥5.0mpag，经过气液分离器1除去伴生气中可能携带的固体颗粒和液滴，用于保护膜组件。气液分离器1的出口进入到原料气加热器2，将伴生气温度升高至65
‑
75℃，提高气体的渗透系数。原料气加热器2的出口送至原料气膜分离组3入口，原料气膜分离组3的非渗透气出口直接送至原有管道，供下游用气点进行外售。原料气膜分离组3渗透气出口接至真空泵4的入口，真空泵4的入口压力为
‑
0.09mpag，增大原料气膜分离组3的压差和压比，增大气体的分离系数。将伴生气的氦气浓度提高了十倍以上，真空泵4的出口压力为0.05mpag，进入到缓冲罐5。缓冲罐5的出口接至原料气压缩机6，原料气压缩机6的出口送至lng液化工序7，lng液化工序7采用国内成熟的生产工艺，保证lng产量及质量。lng液化工序7的产品lng直接装车外售，lng液化工序7的bog气体富含氦气可达3％以上，再经过bog气加热器8将产品气温度升高至65
‑
75℃，提高气体的渗透系数。bog气加热器8出口接至bog膜分离组9，bog膜分离组9非渗透气送至缓冲罐5，进一步回收bog气体中的甲烷组分，增加lng产量。bog膜分离组9渗透气出口送至产品气压缩机10，产品气压缩机10后气体压力为1.5mpag，送至氦气纯化器11，氦气纯化器11的出口为纯度达到99.999％以上的高纯氦，用以装瓶或装压缩罐车外售。
36.本发明自油田开采的伴生气直接分为三个产品，贫氦的天然气，lng以及高纯氦，极大了回收了伴生气中的有效成分，提高了产品的价值。
37.需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。
38.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。