[发明专利]氧化法结合膜分离制备氦气的方法

权利要求书

1.一种氧化法结合膜分离制备氦气的方法，其特征在于，所述方法包括：

(1)将含有氦气的原料气进行氧化处理得到混合物I；

(2)将所述混合物I依次进行脱水处理、除氧处理以得到混合物II；

(3)将所述混合物II经过至少一级膜进行膜分离提纯以制得纯化氦气。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述氧化处理采用燃烧和/或催化氧化的方式进行；

优选地，所述燃烧选自直接燃烧和蓄热燃烧中的至少一种；

优选地，所述氧化处理通过纯氧辅助氧化。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述脱水处理采用冷凝、吸附和吸收中的至少一种方式进行；

优选地，所述脱水处理中的吸附采用吸水树脂、草木灰和活性炭中的至少一种进行；

优选地，所述脱水处理中的吸收采用碱、浓硫酸、碱石灰和无水氯化钙中的至少一种进行。

4.根据权利要求1-3中任意一项所述的方法，其特征在于，所述脱水处理采用冷凝的方式进行，所述混合物I经过冷凝后的温度低于90℃；

优选地，控制所述脱水处理的条件，使得所述混合物I经过脱水处理后水蒸气的含量低于1.8体积％。

5.根据权利要求1-4中任意一项所述的方法，其特征在于，所述除氧处理采用吸附和吸收中的至少一种方式进行；

优选地，所述除氧处理中的吸附采用活性炭、炭分子筛、硅胶和沸石分子筛中的至少一种进行；

优选地，所述除氧处理中的吸收采用氧化亚铁、氯化亚铁、硫酸亚铁和纳米铁中的至少一种进行；

优选地，所述除氧处理在分子筛吸收塔中进行。

6.根据权利要求1-5中任意一项所述的方法，其特征在于，控制所述除氧处理的条件，使得所述混合物I进行除氧处理后氧气的含量在2体积％以下。

7.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述膜由合成树脂和金属有机骨架材料中的至少一种材料制备而成；

优选地，所述合成树脂选自聚砜、聚醚砜、聚酰亚胺、聚丙烯、聚乙烯、合成树脂、聚偏氟乙烯、聚四氟乙烯、聚醚醚酮和聚二甲基硅氧烷中的至少一种；

优选地，所述合成树脂选自交替共聚物、嵌段共聚物和接枝共聚物中的至少一种；

优选地，所述膜为均质膜和/或非均质膜；

优选地，所述膜为平板膜、中空纤维和管式膜中的至少一种。

8.根据权利要求1-6中任意一项所述的方法，其特征在于，所述膜的级数为2级以上，优选为2-20级，更优选为2-3级。

9.根据权利要求1-7中任意一项所述的方法，其特征在于，在膜分离过程中，各级膜两侧的压力满足：正压侧压力为0.01Mpa-50Mpa，优选为0.2Mpa-2.0Mpa；

优选地，各级膜两侧的压力满足：透过侧压力低于正压侧压力，透过侧压力与正压侧压力之间的压力差为0.1Mpa-20Mpa，优选为0.3Mpa-2.1Mpa。

10.根据权利要求1-9中任意一项所述的方法，其特征在于，采用2级以上膜进行膜分离提纯，在混合气体经过其中一级膜后，所述方法还包括：将混合气体进行加压后再进入下一级膜进行膜分离提纯。

11.根据权利要求1-10中任意一项所述的方法，其特征在于，所述原料气为天然气、油田伴生气、化工废气和天然气经过处理得到的闪蒸气中的至少一种；

优选地，所述原料气中氦气中的体积分数为5-20％。