[发明专利]一种低浓度氦气的捕集装置及捕集浓缩系统与方法

权利要求书

1.一种氦气捕集装置，其特征在于，所述捕集装置由两层膜材密封，形成中空负压腔，其中一层膜为完全气密性材料制备成的膜，另一层膜为涂有氦渗透性材料的膜，氦气穿过涂有氦渗透性材料的膜聚集在负压腔内。

2.根据权利要求1所述的氦气捕集装置，其特征在于，所述氦气捕集装置为伞状，伞表面为完全气密性材料制成的膜，伞里面为涂有氦渗透性材料的膜。

3.根据权利要求1或2所述的氦气捕集装置，其特征在于，所述涂有氦渗透性材料制成的膜为涂有石墨烯的石墨烯膜；优选的，所述石墨烯膜的孔隙为纳米级。

4.一种低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，包含如下按顺序连接的部件：氦气捕集装置→自动真空泵→稀氦储罐→自动增压机→氦气浓缩器→浓氦储罐。

5.根据权利要求4所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，所述氦气捕集装置为权利要求1-4任一所述的氦气捕集装置。

6.根据权利要求4所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，自动真空泵配有氦气自动检测、启停、储存、排放控制系统，当检测到氦气捕集伞负压腔中氦气含量、压力达到设定值时，自动开启抽空、排放、储存或停泵。

7.根据权利要求4所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，所述自动增压机配有自动检测、启停系统，当检测到氦气捕集稀氦储罐中氦气压力达到设定值时，压缩机自动启停。

8.根据权利要求4所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，所述氦气浓缩器包括外管(1)和内管(2)组成的环形正压空腔(6)，外管(1)为完全气密封性承压金属材料或非金属材料，内管(2)为中空的涂有石墨烯膜的管道，所述石墨烯膜孔隙为纳米级，所述内管(2)一端穿过外管(1)作为氦气浓缩器入口(3)，内管(2)另一端穿过外管(1)作为废气排出口(4)，所述外管(1)上还有一开口(5)，该开口(5)与浓氦储罐或另一氦气浓缩器入口(3)相连。

9.根据权利要求8所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，其特征在于，所述氦气浓缩器为1级或2级以上，所述氦气浓缩器的废气排放到氦气捕集伞下。

10.一种低浓度氦气的捕集浓缩方法，其特征在于，利用权利要求4-9任一所述的低浓度氦气捕集浓缩系统，进行浓氦的制备，包含如下步骤：

(1)低浓度氦气捕集：开启自动真空泵，令氦气捕集装置中空腔形成负压腔，低浓度的氦气将会进入氦气捕集装置的负压腔，经过自动真空泵，进入稀氦储罐储存；

(2)低浓度氦气进行浓缩：步骤(1)中所述稀氦储罐中的低浓度氦气经过自动增压机压缩为高浓度氦气，高浓度氦气经过1级或2级以上氦气浓缩器，形成高纯度浓氦；优选的，所述氦气捕集装置为伞状结构，所述氦气捕集装置放置于含氦气的管道或烟囱上面；优选的，所述氦气捕集装置的伞面边缘与含氦气管道或烟囱的外表面完全气密封连接；优选的，所述氦气捕集装置与含氦气管道或烟囱的外表面完全气密封连接的连接方式为压接、焊接或法兰连。