[发明专利]用于轻质惰性气体的分离方法和设备

权利要求书

1.一种用于从进料气体产生轻质惰性气体-富集产物流的设备，所述进料气体包含轻质惰性气体和至少一种其他气体组分，所述轻质惰性气体选自氦气和氖气，所述设备包括：

进料薄膜分离单元，具有用于接收进料气体流的入口、渗透物出口和非渗透物出口；

吸附分离单元，其中所述吸附分离单元包括：

多个容器，每个容器包括一床吸附剂；

进料气体集管，与所述多个容器中的每一个选择性地流体连通；

产物气体集管，与所述多个容器中的每一个选择性地流体连通；

尾气集管，与所述多个容器中的每一个选择性地流体连通；

处理气体输送管线，可操作地将所述多个容器连接到所述进料气体集管、所述产物气体集管和所述尾气集管；

所述多个容器中的每一个容器具有与此相关的处理气体输送管线；

所述处理气体输送管线中的多个阀门，包括与每个相应容器相邻并相关的多个阀门；

其中所述吸附分离单元具有与每个相应容器相关的处理气体输送管线的中心体积Vc；

其中每个相应容器的中心体积是下列之和：

(i)与相应容器相关的处理气体输送管线中包含的体积，所述处理气体输送管线将所述相应容器连接到所述相应容器附近的每个阀门，

(ii)所有死端体积，如果有的话，在接合处连接到所述相应容器，和

(iii)所有死端体积，如果有的话，在接合处连接到与相应容器相关的任何处理气体输送管线，所述气体输送管线将所述相应容器连接到与所述相应容器相邻的任何阀门；

其中每个相应容器的中心体积包括第二体积V2，其中所述第二体积是下列之和：

(i)所有死端体积的体积，如果有的话，连接到所述相应容器；

(ii)所有死端体积的体积，如果有的话，在接合处连接到与相应容器相关的任何处理气体输送管线，所述气体输送管线将所述相应容器连接到与所述相应容器相邻的任何阀门；和

(iii)任何处理气体输送管线的体积，如果有的话，具有终止于与所述相应容器相邻的阀门中的第一端，该阀门被配置为允许处理气体在打开时输送到尾气集管，并且具有在接合处终止于任何其他相关的处理气体输送管线的第二端，所述处理气体输送管线将所述相应容器连接到与所述相应容器相邻的任何其他阀门；

其中所述第二体积V2小于每个容器的中心体积Vc的5％；和

导管系统，用于将渗透物流从所述渗透物出口输送到所述吸附分离单元的进料气体集管。

2.根据权利要求1所述的设备，还包括：

净化单元，所述净化单元具有入口、第一出口和第二出口，所述入口与所述吸附分离单元的产物气体集管流体连通；

其中所述导管系统包括气体混合器，具有用于接收所述渗透物流的第一入口、与具有比渗透气体更高的轻质惰性气体浓度的第二气体源流体连通的第二入口、以及与组合气体流体连通的出口，其中所述吸附分离单元的进料气体集管与所述气体混合器的出口在下游流体连通；

传感器，在下列至少一种中：(i)供应所述进料薄膜分离单元的入口的进料气体管线；(ii)将进料薄膜分离单元的渗透物出口连接至气体混合器的第一入口的渗透物流管线；(iii)组合气体流管线，将气体混合器的出口连接到吸附分离单元的进料气体集管；和(iv)进料气体集管；和

控制器，与所述传感器进行信号通信，所述控制器可操作以响应于来自所述传感器的信号来控制轻质惰性气体从所述第二气体源到所述气体混合器的第二入口的流速。

3.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二气体源包括所述净化单元的第一出口。

4.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二气体源包括所述净化单元的第二出口。

5.根据权利要求2所述的设备，其中所述第二气体源包括处理气体输送管线，其可操作地将所述产物气体集管连接到所述净化单元的入口。

6.根据权利要求2所述的设备，其中所述气体混合器具有与所述净化单元的第二出口流体连通的第三入口。