一种没有氦气损失的含氦水溶气脱湿方法

摘要

本发明公开了一种没有氦气损失的含氦水溶气脱湿方法，包括如下步骤：（1）采用压缩机将含氦水溶气进行压缩；进行冷却、分液，其中水含量降至0.5‑2%；分液后的压缩含氦水溶气送入冷干机进一步脱湿，将水含量降至5000 ppm以下；冷干机出口的较为干燥的含氦气体送入脱湿膜分离器，将含水量降至100ppm以下；脱湿膜非渗透气出口的干燥气体送入氦气提取膜分离器提取氦气；氦气提取膜分离器非渗透侧出口部分气体返回脱湿膜分离器渗透侧入口吹扫；渗透气由渗透侧出口送往界外；脱湿膜分离器渗透侧水汽及吹扫气出口得到的含水气体通过真空泵抽送出界外。

说明书

技术领域

本发明涉及氦气提取领域，具体为含氦水溶气脱湿方法。

背景技术

随着现代科技的飞速发展，氦气应用领域愈加广阔，我国氦气资源贫乏。含氦水溶气的发现为我国氦气资源开发指出了一个新的方向，而我国乃至全世界水溶氦气提取技术尚无先例。含氦水溶气中含有大量的水蒸气，对氦气精制影响很大，无论用何种方式提取氦气都需要将水蒸气除掉。

发明内容

本发明所解决的技术问题在于提供一种没有氦气损失的含氦水溶气脱湿方法，从而解决上述背景技术中的问题。

本发明所解决的技术问题采用以下技术方案来实现：（1）采用压缩机将含氦水溶气（常温-100℃，含水约1-80%，含氦气0.1%～10%，其余为甲烷、氮气）进行压缩，一般压缩至0.2-1.0MPa；

（2）将步骤（1）得到的压缩含氦水溶气进行冷却、分液，其中水含量降至约0.5-2%；

（3）将步骤（2）分液后的压缩含氦水溶气送入冷干机进一步脱湿，将水含量降至5000 ppm以下（0-10℃）；

（4）将步骤（3）冷干机出口的较为干燥的含氦气体送入脱湿膜分离器，脱湿膜为强亲水性材料，仅水汽可透过，其它气体组分不透过。可将含水量降至100ppm以下；

（5）将步骤（4）脱湿膜非渗透气出口的干燥气体（0.2-1.0MPa）送入氦氦气提取膜分离器提取氦气；

（6）将步骤（5）的氦气提取膜分离器非渗透侧（0.2-1.0MPa）出口部分气体返回步骤（3）中的脱湿膜分离器渗透侧入口吹扫；渗透气（含氦10%～90%）由渗透侧出口送往界外；

（7）将步骤（6）脱湿膜分离器渗透侧水汽及吹扫气出口得到的含水（根据温度及吹扫气量不同，含水量可达0.1～4%）气体通过真空泵抽送出界外。

步骤（4）脱湿膜渗透侧吹扫气体为步骤（6）的非渗透气（尾气）。

步骤（7）脱湿膜分离器渗透侧气体水含量约为0.1～4%。

由于采用了以上技术方案，本发明具有以下有益效果：本发明含氦水溶气脱湿方法所用脱湿膜为强亲水性材料，仅水汽可透过，其它气体组分不透过，在脱湿过程中不会造成氦气损失。本发明含氦水溶气脱湿方法利用了膜分离技术膜分离器非渗透气（尾气）含水量低的特点，同时非渗透气压力又较低（0.05～0.1MPa），利用其中一部分作为脱湿膜分离器渗透侧吹扫气，不需要额外设置干燥的吹扫气源，同时可有效降低脱湿膜渗透测水汽分压，保证脱湿效果。

附图说明

图1为本发明的流程示意图。

图中1、压缩机；2、冷干机；3、脱湿膜分离器；4、脱湿膜分离器非渗透侧；5、脱湿膜分离器渗透侧；6、脱湿膜分离器非渗透气；7、真空泵；8、脱湿膜分离器渗透气；9、氦膜分离器；10、氦膜分离器非渗透侧；11、氦膜分离器渗透侧；12、氦膜分离器渗透气；13、吹扫气；14、氦膜分离器非渗透气。

具体实施方式

如图1所示，（1）采用压缩机1将含氦水溶气（常温-100℃，含水约1-80%，含氦气0.1%～10%，其余为甲烷、氮气）进行压缩，一般压缩至0.2-1.0MPa；

（2）将步骤（1）得到的压缩含氦水溶气进行冷却、分液，其中水含量降至约0.5-2%；

（3）将步骤（2）分液后的压缩含氦水溶气送入冷干机2进一步脱湿，将水含量降至5000 ppm以下（0-10℃）；

（4）将步骤（3）冷干机2出口的较为干燥的含氦气体送入脱湿膜分离器3，脱湿膜为强亲水性材料，仅水汽可透过，其它气体组分不透过。可将含水量降至100ppm以下。其优选的脱湿膜为全富磺酸聚合膜。

（5）将步骤（4）脱湿膜非渗透气4出口的干燥气体（0.2-1.0MPa）送入氦气提取膜分离器9提取氦气；

（6）将步骤（5）的氦气提取膜分离器9的非渗透侧10（0.2-1.0MPa）出口部分气体返回步骤（3）中的脱湿膜分离器渗透侧5入口吹扫；渗透气12（含氦10%～90%）由渗透侧11出口送往界外；

（7）将步骤（6）脱湿膜分离器渗透侧5水汽及吹扫气13出口得到的含水（根据温度及吹扫气量不同，含水量可达0.1～4%）气体通过真空泵7抽送出界外。

步骤（4）脱湿膜渗透侧5吹扫气体为步骤（6）的非渗透气14（尾气）。

步骤（7）脱湿膜分离器渗透侧5气体水含量约为0.1～4%。

步骤1）将含氦水溶气进行压缩至0.2-1.0MPa。

本发明含氦水溶气脱湿方法所用脱湿膜为强亲水性材料，仅水汽可透过，其它气体组分不透过，在脱湿过程中不会造成氦气损失。本发明含氦水溶气脱湿方法利用了膜分离技术膜分离器非渗透气（尾气）含水量低的特点，同时非渗透气压力又较低（0.05～0.1MPa），利用其中一部分作为脱湿膜分离器渗透侧吹扫气，不需要额外设置干燥的吹扫气源，同时可有效降低脱湿膜渗透测水汽分压，保证脱湿效果。