基于深冷—膜分离的天然气蒸发气联合提氦流程模拟与效果对比

摘要：

为保障氦气作为军工、医疗、科研等领域发展的重要应用要素,应充分利用含氦资源,从提氦技术及流程的改进、创新等方面实现低能耗、高效率的自主提氦.为此,以液化天然气蒸发气(LNG-BOG)为原料气,基于某一正在运行的BOG提氦液化工艺流程,提出了 BOG深冷—膜分离—PSA法与深冷—两级膜分离法2种改进流程,采用Aspen Hysys建立了流程模型,分析了 深冷塔塔板数等流程参数对关键设备的影响情况,最后综合分析了以上3种流程氦气产品浓度、回收率及能耗情况.研究结果表明:①当深冷塔总塔板数从3增加到4或5时,再沸器功率增加、冷凝器功率降低较为显著,而当总塔板数大于5时,塔板数变化对对冷凝器和再沸器功率、塔顶出口气体流量及氦浓度这4个指标的影响不大;②随着进料塔板位置下移,再沸器和冷凝器功率均下降,当进料位置接近冷凝器或再沸器时,功率受进料位置变化影响更大;③当级切或膜渗透侧浓度一定时,膜面积越大,对应膜渗透侧氦浓度或级切越大,且膜面积越小,渗透侧氦浓度受级切的影响越显著.结论认为,改进的深冷—膜分离—PSA法提氦流程和深冷—两级膜分离法提氦流程的氦气产品浓度分别可达99.996 4％和99.999 6％,回收率分别为99.57％和98.07％,能耗分别为6.682 0 kWh/m3 和6.786 3 kWh/m3,均较原BOG提氦液化流程有一定优势;深冷—膜分离—PSA法提氦流程综合提氦效果优于深冷—两级膜分离法提氦流程.

关键词：液化天然气、蒸发气、氦气、深冷、膜分离、变压吸附、Aspen Hysys、MATLAB、能耗

所属期刊栏目：43

分类号：TQ018;TE646;TQ223.121

在线出版日期：2023-09-25（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共13页

页码：170-182