[发明专利]一种常温浓缩氦气的方法及装置系统

权利要求书

1.一种常温浓缩氦气的装置系统，其特征在于，所述装置系统按照天然气的流通方向包括依次连接设置的预处理单元、第一增压组件、膜分离单元以及气体收集单元；

所述膜分离单元包括依次连接设置的第一膜分离单元以及第二膜分离单元；

所述第一膜分离单元以及第二膜分离单元之间设置有第二增压组件。

2.根据权利要求1所述的常温浓缩氦气的装置系统，其特征在于，所述气体收集单元包括杂质收集罐以及气体收集罐。

3.根据权利要求1或2所述的常温浓缩氦气的装置系统，其特征在于，所述第一膜分离单元包括膜分离装置；

优选地，所述膜分离装置的杂质出口通过第一背压阀与所述杂质收集罐相连接；

优选地，所述膜分离装置的气体出口通过第二背压阀与所述第二增压组件相连接。

4.根据权利要求2或3所述的常温浓缩氦气的装置系统，其特征在于，所述第二膜分离单元包括一级膜分离组件、二级膜分离组件以及三级膜分离组件；

优选地，所述一级膜分离组件与二级膜分离组件串联设置；

优选地，所述二级膜分离组件通过第三背压阀与所述杂质收集罐相连接；

优选地，所述三级膜分离组件与一级膜分离组件或二级膜分离组件并联设置；

优选地，所述三级膜分离组件的杂质出口通过第一单向阀与所述第二增压组件相连接；

所述三级膜分离组件的气体出口通过第四背压阀与所述气体收集罐相连接；

优选地，所述第一单向阀与第二增压组件之间设置有第五背压阀。

5.根据权利要求4所述的常温浓缩氦气的装置系统，其特征在于，所述一级膜分离组件或二级膜分离组件的气体出口通过第二单向阀与所述第二增压组件相连接。

6.一种常温浓缩氦气的方法，其特征在于，所述方法采用权利要求1-5任一项所述的常温浓缩氦气的装置系统；

所述方法包括如下步骤：

(1)将天然气依次经过预处理、一次增压以及一级膜分离后得到杂质气体以及混合气体；

(2)将步骤(1)所得混合气体经过二次增压以及至少两级膜分离后得到杂质气体以及浓缩氦气。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤(2)所述至少两级膜分离如下所述：

(a)将步骤(1)所得混合气体依次经过一级膜分离组件与二级膜分离组件，得到杂质气体；

(b)将步骤(a)一级膜分离组件或二级膜分离组件分离得到的含氦气体通过三级膜分离组件后得到所述浓缩氦气。

8.根据权利要求6或7所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述预处理后天然气的温度为20-70℃；

优选地，步骤(1)所述一次增压后的气体压力为16-45bara；

优选地，步骤(1)所述一次膜分离后杂质气体出口压力为20-45bara；

优选地，步骤(1)所述一次膜分离后混合气体出口压力为1-2bara；

优选地，步骤(2)所述二次增压后的气体压力为16-25bara；

优选地，步骤(2)所述至少两级膜分离后杂质气体出口压力为16-25bara；

优选地，步骤(2)所述至少两级膜分离后浓缩氦气出口压力为1-10bara。

9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，步骤(b)所述三级膜分离组件分离得到的杂质气体通过二级增压返还至一级分离组件；

优选地，所述三级膜分离组件的杂质气体出口压力为1-3bar。

10.根据权利要求6-9任一项所述的方法，其特征在于，步骤(1)所述天然气的压力为1-100bara；

优选地，步骤(1)所述天然气中氦气含量为0.01-2％vol；

优选地，步骤(1)所述天然气中氢气含量为0.003-1％vol。