液化天然气提氦制氢 工艺
天然气低温提氦工艺优化研究
天然气低温提氦工艺优化研究作者：李元涛来源：《科技资讯》2021年第23期摘要：天然气低温提氦工艺在工业中应用越来越广泛。
该文首先对两种低温提氦的工艺进行了介绍，分析了主要的检测及控制措施，进一步阐述了优化低温提氦工艺的相关技术研究，最后诠释了后膨胀+氮循环制冷两塔分离提氦工艺实现的可能性，通过分析得出结论，在天然气提氦工艺中，上述的分离工艺方法普适性更强，应该得到纵深程度的大力推广和应用。
关键词：天然气低温提氦工艺主要特点控制措施优化研究中图分类号：TE8 文献标识码：A文章编号：1672-3791（2021）08（b）-0042-03Optimization of Helium Extraction from Natural Gas at Low TemperatureLI Yuantao（Shaanxi Yanchang Petroleum（Group） Co.， Ltd.， Yanchang， Shaanxi Province，717100 China）Abstract： Low temperature helium extraction from natural gas is more and more widely used in industry. Firstly， this paper introduces two low-temperature helium extraction processes， analyzes the main detection and control measures， further expounds the relevant technical research on optimizing the low-temperature helium extraction process， and finally explains the possibility of realizing the separation and helium extraction process of two towers of post expansion + nitrogen cycle refrigeration. Through the analysis， it is concluded that in the helium extractionprocess of natural gas， The above separation process is more universal and should be vigorously promoted and applied in depth.Key Words： Natural gas low temperature helium extraction process; Main features; Control measures; Optimization research现如今，工业领域中一般使用两种低温提氦工艺：克劳特循环工艺、膨胀制冷+氮气循环制冷分离工艺。
天然气制氢工艺技术规程
天然气制氢装置工艺技术规程1.1装置概况规模及任务本制氢装置由脱硫造气工序、变换工序、PSA制氢工序组成1.2工艺路线及产品规格该制氢装置已天然气为原料，采用干法脱硫、3.8MPa压力下的蒸汽转化，一氧化碳中温变换，PSA工艺制得产品氢气。
1.3消耗定额（1000Nm3氢气作为单位产品）2.1工艺过程原料及工艺流程2.1.1工艺原理1.天然气脱硫本装置采用干法脱硫来解决该原料气中的硫份。
为了脱除有机硫，采用铁锰系转化吸取型脱硫催化剂，并在原料气中加入约1-5%的氢，在约400℃高温下发生下述反映：RSH+H2=H2S+RHH2S+MnO=MnS+H2O经铁锰系脱硫剂初步转化吸取后，剩余的硫化氢，再在采用的氧化锌催化剂作用下发生下述脱硫反映而被吸取：H2S+ZnO=ZnO+H2OC2H5SH+ZnS+C2H5+H2O氧化锌吸硫速度极快，因而脱硫沿气体流动方向逐层进行，最终硫被脱除至0.1ppm以下，以满足蒸汽转化催化剂对硫的规定。
2.蒸汽转化和变换原理原料天然气和蒸汽在转化炉管中的高温催化剂上发生烃—蒸汽转化反映，重要反映如下：CH4+H2O= CO+3H2-Q (1)一氧化碳产氢CO+H2O=CO2+H2+Q (2)前一反映需大量吸热，高温有助于反映进行；后一反映是微放热反映，高温不利于反映进行。
因此在转化炉中反映是不完全的。
在发生上述反映的同时还伴有一系列复杂的付反映。
涉及烃类的热裂解，催化裂解，水合，蒸汽裂解，脱氢，加氢，积碳，氧化等。
在转化反映中，要使转换率高，残余甲烷少，氢纯度高，反映温度要高，但要考虑设备承受能力和能耗，所以炉温不宜太高。
为缓和积碳，增长收率，要控制较大的水碳比。
3.变化反映的反映方程式如下：CO+H2O=CO2+H2+Q这是一个可逆的放热反映，减少温度和增长过量的水蒸气，均有助于变换反映向右侧进行，变换反映假如不借助于催化剂，其速度是非常慢的，催化剂能大大加速其反映速度。
天然气制氢简介演示
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甲醇生产
甲醇是重要的化工原料， 也是燃料添加剂，天然气 制氢可用于甲醇的生产。
石油工业
在石油工业中，天然气制 氢可用于石油加工和裂化 等过程，提高石油产品的 质量和产量。
氢能源汽车
燃料电池汽车
氢燃料电池汽车是未来可持续交 通的重要组成部分，天然气制氢 可以为燃料电池汽车提供清洁的 能源。
混合动力汽车
将天然气经过净化处理，除去 其中的硫、氯等杂质，得到纯
净的甲烷气体。
反应
将纯净的甲烷气体与水蒸气在 催化剂的作用下进行反应，生
成氢气和二氧化碳。
产物分离
通过一系列的物理和化学方法 ，将生成的氢气和二氧化碳进 行分离，得到高纯度的氢气。
氢气压缩
将得到的氢气进行压缩，以便 于储存和运输。
02
天然气制氢的技术
天然气制氢的原理
天然气的主要成分是甲烷（CH4）， 在一定条件下，甲烷与水蒸气反应生 成氢气和二氧化碳，反应方程式为： CH4 + (x+1)H2O → H2 + CO2 + xH2O。
反应过程中需要使用催化剂来加速反 应，同时需要控制反应温度和压力。
天然气制氢的工艺流程
01
02
03
04
原料准备
天然气制氢简介演示
汇气制氢的技术 • 天然气制氢的应用 • 天然气制氢的挑战与前景 • 天然气制氢的案例分析
01
天然气制氢概述
天然气制氢的定义
• 天然气制氢：是指利用天然气为原料，通过化学反应将天 然气中的主要成分甲烷转化为氢气的过程。
资源消耗
大规模的天然气制氢需要大量的水资 源和土地资源，对环境产生一定压力 。
液化天然气提氦制氢 工艺
液化天然气提氦制氢工艺液化天然气（LNG）是指将天然气在低温下压缩成液体的过程。
在这个过程中，除了甲烷等主要成分之外，还含有一定量的其它气体，其中包括氦气。
液化天然气中含有丰富的氦气资源，因此可以通过液化天然气提取氦气，进一步制取氢气。
液化天然气提氦制氢的工艺主要分为以下几个步骤：1. 液化天然气的分离：首先，将液化天然气从储罐中抽出，进入分离装置。
在分离装置中，通过控制温度和压力，将液化天然气中的氦气与其它气体进行分离。
分离出的氦气可以进一步用于制取氢气。
2. 氦气的提取：分离出的氦气经过一系列的处理步骤，如压缩、冷却和过滤等，将氦气从液化天然气中提取出来。
这些处理步骤可以通过管道、过滤器等设备完成。
提取出的氦气可以用于工业、医疗和科学研究等领域。
3. 氦气的制氢：提取出的氦气可以用于制取氢气。
首先，将氦气经过进一步的处理，如蒸馏和压缩等，使其纯度达到制取氢气的要求。
然后，将氦气与水蒸气进行反应，通过催化剂的作用，将氦气中的氧气与水蒸气中的氢气发生反应生成氢气。
最后，通过分离和纯化等步骤，将制取出的氢气得到。
液化天然气提氦制氢的工艺具有以下优点：1. 资源丰富：液化天然气中含有丰富的氦气资源，可以满足氦气的需求。
2. 环保节能：液化天然气提氦制氢的过程中，可以利用天然气中的氦气和水蒸气进行反应，从而减少对其它资源的依赖。
同时，液化天然气的制备过程中，可以通过回收利用废气和废热等方式，实现能源的循环利用，降低能源消耗。
3. 适用性广泛：液化天然气提氦制氢的工艺可以应用于工业、医疗和科学研究等领域。
制取的氦气和氢气可以用于气体焊接、气体分析、气体灭火等多个方面。
液化天然气提氦制氢的工艺在实际应用中仍面临一些挑战：1. 工艺复杂：液化天然气提氦制氢的工艺涉及多个步骤和设备，需要对温度、压力和流量等参数进行精确控制，以确保工艺的稳定和高效运行。
2. 资源浪费：在液化天然气提氦制氢的过程中，可能会产生一定量的废气和废水。
天然气制氢装置工艺过程原料及工艺流程
天然气制氢装置工艺过程原料及工艺流程
1.原料准备：
天然气是制氢的主要原料，通常以管道天然气为主。
其他辅助原料包括水蒸汽、空气和甲醇。
2.蒸汽重整：
天然气经过预处理后，进入蒸汽重整反应器。
在该反应器中，天然气与催化剂接触，重整出一氧化碳和氢气。
催化剂通常是镍基或白金基的催化剂。
3.蒸汽甲烷重整：
经过蒸汽重整的气体流向蒸汽甲烷重整反应器，继续重整反应。
在该反应器中，一氧化碳与蒸汽反应，生成二氧化碳和氢气。
该反应需要高温和高压条件，通常在镍基催化剂存在下进行。
4.CO转化：
重整产生的废气通常包含一氧化碳、二氧化碳和少量的甲烷等杂质。
这些杂质需要通过CO转化反应来去除。
在该反应中，一氧化碳与二氧化碳反应，生成二氧化碳和氢气。
5.甲醇水蒸气变换：
甲醇可以通过与水蒸气反应，产生氢气和二氧化碳。
这个反应可以通过温度和催化剂的选择来控制产物的选择。
6.分离纯化：
在上述反应过程中，产生的氢气和二氧化碳混有其他杂质。
这些杂质需要通过分离纯化工艺来去除，以获取高纯度的氢气。
以上就是天然气制氢装置的工艺流程及其原料介绍。
需要注意的是，具体的工艺流程会因应用领域和工艺设备的不同而有所差异，以上仅为一个基本的参考。
实际应用中还需要根据具体情况进行工艺设计和优化。
天然气液化及氦资源高效利用关键技术和装备与工业化应用
天然气液化及氦资源高效利用关键技术和装备与工业化应用天然气是我们生活中不可或缺的能源之一，它可以为我们的家庭和工业提供温暖和动力。
但是，天然气资源并不是无穷无尽的，我们需要找到一种方法来高效利用它。
这就是天然气液化技术的作用所在。
天然气液化是一种将天然气转化为液体燃料的过程。
这样做的好处是可以将天然气储存在低温条件下，从而延长其使用寿命。
液化后的天然气可以通过管道运输，方便快捷地到达需要的地方。
最重要的是，液化后的天然气可以用于各种不同的用途，包括发电、供暖和工业生产等。
要实现高效利用天然气资源并不容易。
这就需要我们掌握一些关键技术和装备。
其中最重要的一项技术就是氦资源高效利用技术。
氦是一种非常稀有的气体，但是它却有着广泛的应用领域。
例如，在医疗领域中，氦被用来制造放射性同位素；在工业领域中，氦则被用来制造半导体材料。
因此，如何高效利用氦资源成为了一项非常重要的任务。
为了解决这个问题，科学家们开发了一系列关键技术和装备。
其中最著名的一项技术就是氦离心机。
这种机器可以将氦气压缩到极高的压力下，并将其转化为液体状态。
这样一来，我们就可以更加方便地储存和运输氦资源了。
除了氦离心机之外，还有其他一些关键技术和装备也被广泛应用于天然气液化及氦资源高效利用领域。
例如，低温储罐可以帮助我们在低温条件下储存天然气；高压压缩机可以将天然气压缩到更高的压力下；加氢反应器可以将天然气转化为液体燃料等等。
这些技术和装备的应用，使得我们能够更加高效地利用天然气资源，为我们的日常生活和工业生产提供了更多的动力和保障。
天然气液化及氦资源高效利用关键技术和装备与工业化应用是一个非常重要的领域。
通过不断地研发和创新，我们可以更好地利用天然气资源，为我们的生活和社会做出更大的贡献。
希望这篇文章能够让大家对这个领域有更深入的了解！。
天然气提氦原理流程设计
天然气提氦原理流程设计作者：陈鹏陶真袁东筱来源：《中国科技博览》2018年第20期[摘要]氦气因其独特的性质，在国防军工和科学研究中都有着重要而广泛的用途。
近年来，随着我国国防军工事业的快速发展和航天事业的发展，相关领域对氦气的需求将大幅度增加，而且目前我国还没有大规模化的提氦装置。
[关键词]提氦；天然气；原理流程；中图分类号：G887 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2018）20-0242-01一、低温冷凝法提氦的条件低温冷凝法提氦对天然气原料气介质要求较高，H2S含量小于4ppm，CO2含量小于100ppm，H20含量小于1ppm，因此对天然气提氦之前需考虑对原料气的脱硫、脱碳和脱水，脱硫、脱碳一般采用成熟的MEA+MDEA的配方溶剂工艺，脱水的常规方法有分子筛脱水和三甘醇脱水，但三甘醇脱水的深度很难满足H20含量小于1ppm的要求，为此只能采用分子筛脱水二、原理流程冷凝法提氦装置采用后膨胀+氮循环制冷工艺。
天然气提氦装置的主要工艺设备由膨胀机、原料气冷却器、一级提浓塔、二级提浓塔、深冷器等组成。
原料气首先进入一级提浓塔，通过膨胀机制冷和降压分离出甲烷，然后进入二级提浓塔，通过液氮循环提供的冷量再次分离出剩余的甲烷、氮气等气体，得到70%的粗氦，再经过钯反应和膜分离出去气体中的氢气等气体，得到95%以上的粗氦，最后通过氦气精致得到99.9%以上得氦气，原理流程如下图所示：（见图1）从分子筛脱水装置来的提氦天然气进入原料气冷却器中冷却到后，通过流量调节阀调节，从天然气中抽部分气体进入一级提浓塔塔底作为蒸发器热源被冷却到后，再次进入原料气冷却器与原料气汇合继续预冷。
提氦天然气预冷后进入一级提浓塔中部进行一次提浓。
一级提浓塔塔顶冷凝器出来的一次粗氦浓度可达5%左右；塔底出来的液甲烷部分经过节流作为塔顶冷凝器的冷源，经过塔顶冷凝器换热后，低压返回气体与深冷器来的低压气汇合进入原料气冷却器回收冷量后，一部分经尾气压缩机增压到外输，另一部分作为燃料气进入燃料气系统；而塔底大部分的液体节流后进入原料气冷却器回收部分冷量，进入透平膨胀机，再进入原料气冷却器换热，回收冷量后，再经过同轴压缩机增压进入外输管线。
天然气低温提氦工艺优化探析
74氦气自身具有独特的性质，化学性质相对来说较为稳定，而且在重要的领域当中都有着广泛的应用。
氦气在空气中的含量较低，并不具备工业提取价值，目前主要存在于天然气当中，而且在世界各地的含量分布都存在不同程度的差异，在一些地区氦气含量能高达8%，本文主要研究从天然气当中提取氦气的工业来源，以及相关工艺技术，通过对比研究国内外当前的工艺技术，选取3种低温提氦技术进行分析，并提出控制了生产成本的措施。
1 当前的产业政策背景分析鉴于目前氦气资源安全形势十分严峻的问题，国务院在2015年印发的相关文件明确指出，要贯彻绿色发展的理念。
首先在当前工业生产的背景下，要坚持将可持续发展作为主要的着立点，不断改进工艺技术，贯彻节能环保的要求，并将其在技术和工艺当中得到有效的推广和应用，通过推行清洁生产等方式，更有利于发展我国的循环经济，促进资源得到有效的回收，并在一定程度上也能提高资源的利用率[1]。
本项目主要研究从天然气当中对低温提氦工艺的优化策略，不仅符合国家产业政策的要求，也能基于当前的政策，支持研发出高附加值的产品和技术。
2 国内外技术研究概况氦气自身稳定的化学性质，使其在科学研究以及国防军工等诸多领域当中都具有重要的作用，因为氦气具有-268.9℃的低沸点，因此可以运用于超低温冷却之中，也可以作为清洗介质以及推进器应用在火箭和航天领域。
目前伴随着氦气的广泛应用和推广，在悬浮列车中也可以促进超导体的应用，并可以作为超导电池体冷却应用于医疗领域。
研究当前所采用的工艺技术，对于后续项目的探究具有一定的作用和价值。
2.1 国外深冷分离工艺技术自从氦气在1908年被物理学家液化处理之后，这项深冷分离工艺技术被广泛地运用在氦气分离过程当中，并且目前已经形成了较为成熟的氦气分离技术，经过了上百年的沉淀和发展。
在国外这项技术主要应用在大型液化天然气（LNG）工厂中，通常也会对生产规模提出较高的要求，分离的工艺原理主要在于：将LNG储罐内的气体（BOG）气体进行低温精馏处理，并采取分阶段液化的处理方法将甲烷、氮气以及氦气进行分离。
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液化天然气提氦制氢工艺
液化天然气提氦制氢工艺
随着人们对能源的需求不断增加，石油和天然气等化石能源的开采与利用也越来越受到关注。
液化天然气（Liquefied Natural Gas，LNG）作为一种清洁能源，具有高能量密度、低碳排放等优势，被广泛应用于能源领域。
然而，除了作为燃料使用外，液化天然气还可以通过提氦制氢工艺来进一步提高能源的利用效率。
液化天然气中含有丰富的氦气资源，而氦气是一种稀有、非可再生的气体，具有广泛的应用价值，尤其在高科技领域。
因此，通过液化天然气提氦制氢工艺，既可以回收氦气资源，又可以产生高纯度的氢气，实现能源的可持续利用。
液化天然气提氦制氢工艺的基本步骤如下：
1. 液化天然气的预处理：液化天然气中含有杂质如水蒸气、硫化氢等，需要进行预处理以提高氦气和氢气的纯度。
预处理包括脱水、脱酸等过程，通过吸附剂或膜分离技术去除杂质。
2. 氦气的分离：经过预处理的液化天然气进入分离装置，通过低温蒸馏的方式将液化天然气中的氦气从其他组分中分离出来。
在分离装置中，根据气体的沸点差异，利用低温冷凝和高温蒸发的原理，将氦气与其他组分分离。
3. 氦气的回收：分离出的氦气经过冷凝或压缩等工艺，转化为液态氦并进行储存。
液态氦具有极低的沸点和密度，可广泛应用于超导材料制备、核磁共振成像等高科技领域。
4. 氢气的制备：分离装置中除氦气外的其他组分主要是氢气，可以通过热解或电解等方式将其转化为纯度较高的氢气。
热解是将液化天然气中的甲烷通过高温反应转化为氢气和固体碳，而电解则是利用电能将水分解成氢气和氧气。
5. 氢气的纯化：经过制备得到的氢气还含有少量杂质，如二氧化碳、甲烷等，需要通过吸附剂或膜分离技术进行纯化，以提高氢气的纯度和质量。
通过以上工艺步骤，液化天然气提氦制氢工艺可以实现对氦气和氢气的有效回收和利用。
这不仅提高了能源的利用效率，减少了能源资源的浪费，还满足了氦气和氢气在高科技领域的需求。
同时，该工艺也具有环保的特点，减少了对环境的污染。
液化天然气提氦制氢工艺通过回收液化天然气中的氦气资源，并制备高纯度的氢气，实现了能源的可持续利用。
该工艺不仅具有经济效益，还对环境友好，为能源领域的可持续发展做出了贡献。
在未来的发展中，液化天然气提氦制氢工艺有望得到更广泛的应用和推广。