五、低溫冷凝法
本方法是目前各國(guó)從天然氣中提取氦氣廣泛采用的方法。通常由氣源預(yù)處理凈化、粗氦提取及氦氣精制等工序構(gòu)成。
六、含氦天然氣預(yù)處理凈化
含氦氣源中的H2S、CO、水分,甚至汞等雜質(zhì)在進(jìn)入低溫裝置前須凈化處理,以免在低溫下使管道、閥門和設(shè)備產(chǎn)生堵塞、腐蝕和惡化工藝條件。常用的酸氣脫除方法有:醇胺法、熱鉀堿法、砜胺法。提氦工藝對(duì)天然氣中H2S、CO殘留量要求是:H2S≤4 ppm[1 ppm—M/22.4(mg/m),M 為分子量,下同,CO≤ 100 ppm。鑒于提氦效益考量,應(yīng)優(yōu)選有利于降低提氦成本的脫除方法。脫水工藝方法:天然氣提氦一般選擇分子篩來精脫水,脫水深度要求小于1 ppm,同時(shí)進(jìn)一步吸附脫除殘余酸性氣體。脫汞工藝方法:HgSIV脫汞分子篩可以再生并循環(huán)使用,但設(shè)備和控制復(fù)雜;而浸硫活性炭不能循環(huán)使用,需定期更換,但設(shè)備和操作簡(jiǎn)單。
七、粗氦提取
天然氣經(jīng)二次冷凝后制得氦含量為60 ~70的粗氦,冷凝所需冷量由常壓液甲烷、常壓液氮或負(fù)壓液甲烷供給。一次冷凝要求無乙烷以上的餾分,二次冷凝要求甲烷含量小于1 。同時(shí)釜液液烴中的氦含量要小于10ppm,以提高氦氣回收率。
八、氦氣精制
天然氣中較難液化的氫隨著氦氣的提濃被濃縮在粗氦中,需要在精制前將其除去。工業(yè)上一般采用催化氧化脫氫法,儲(chǔ)氫合金等脫氫工藝也在發(fā)展中。小于10 ppm 的殘留氫在其后的高壓冷凝吸附過程中與氮、少量的甲烷等其他雜質(zhì)同時(shí)除去。冷源一般由常壓液氮提供,可制得純度99.99 以上的高純氦氣。其他精制法如洗滌吸收法,甲烷、丙烷等天然氣組分均可作為吸收劑。