荣杨佳 王成雄 赵云昆 胡成星 饶 冬 诸 林

1.昆明贵金属研究所稀贵金属综合利用新技术国家重点实验室 2.西南石油大学化学化工学院 3.中国石油塔里木油田公司油气田产能建设事业部 4.中国石化西南油气分公司采气二厂

0 引言

氦气，是十分宝贵的稀有气体，尤其在国防和尖端科研上被广泛应用[1]。氦的主要来源是含氦天然气，不同地区天然气中的氦浓度不同，高含氦天然气主要集中在美国和俄罗斯，中国属于贫氦国家，氦资源蕴藏量少且品质差，开发利用非常困难，造成了我国氦产量低和提取成本高的现状[2-3]。

低温法是目前天然气提氦技术中最为成熟、应用最为广泛的提氦方法。低温法的适应性和稳定性较好，且装置的处理量大，还可同时副产LNG，有利于提高天然气提氦的经济性。从天然气流中分离氦气的低温过程分为3种：①基于闪蒸的过程；②基于蒸馏的过程；③闪蒸和蒸馏的集成。基于闪蒸流程使用的设备更少，装置更简单，过程的比功率（指压缩机在单位时间内吸入单位气量所消耗的功率，相同压力下比功率越小的压缩机越节能）低于其他类型，而且该方法具有合适的氦气提取速率[4]。美国气体及化工产品工业公司（APCI）是世界上最大的氦气生产商之一，开发了一种多级闪蒸器分离的方法从天然气中回收氦气，适用于低含氦天然气（氦含量大于0.1%），粗氦的摩尔分数达47 %，回收率达91%[5]。

但是，从天然气中单一回收氦仍然是昂贵且能源密集型的，和轻烃联合生产的深冷提氦工艺能有效降低能耗和成本，实现冷量的最大化利用[6]。……