[發明專利]金屬鈀復合膜氫氣分離裝置

有效

• 申請號: 201410541577.3
• 申請日: 2014-10-14
• 公開（公告）號: CN104261348A
• 公開（公告）日: 2015-01-07
• 發明（設計）人: 陳崇文
• 申請（專利權）人: 陳崇文
• 主分類號: C01B3/50
• 分類號: C01B3/50;B01D53/22
• 代理公司: 臺州藍天知識產權代理有限公司 33229
• 代理人: 王衛兵

技術領域

本發明涉及氣體分離器的技術領域，尤其是涉及一種具有金屬鈀復合膜的氫氣分離裝置，可以應用于小、中、大規模的氫氣分離與純化。

背景技術

鈀復合膜具有優良的氫滲透性能，可用于氫氣的分離與提純。鈀復合膜的支撐載體材料有很多，但主要是多孔陶瓷管和多孔不銹鋼管，其中又以前者應用最為廣泛，這主要歸功于其優異的化學穩定性和成熟的制備工藝。現有文獻及專利報道中，涉及的鈀膜陶瓷載體幾乎都是單通道型的，鈀復合膜或鍍在陶瓷管外側或鍍在內側。由于每根單通道鈀復合膜的膜面積有限，雖然可以簡單通過增加膜管的數量來增大膜面積，但這又增大了膜管所占據的空間，提高了設備投資并增加了安裝和監測的困難。由于多通道型鈀膜的單位體積能提供更大的膜面積，從而使氫氣分離器在保證氫透量的同時體積更為小巧，尤其適用于便攜式或現場制氫裝置。另外，多通道型鈀膜是內膜型，其超薄金屬層在安裝操作過程中不容易受損。基于以上原因，若能將這種多通道型多孔陶瓷為載體的鈀復合膜做成高效氫氣分離器將會有更好的應用前景。

有文獻報道了一種高效的氫氣分離膜[Hu?Xiaojuan,Huang?Yan,Shu?Shili,Fan?Yiqun,Xu?Nanping,Journal?of?Power?Sources,181(2008)135-139.]，通過采用多通道鈀復合膜，可以獲得高的分離面積/體積比。采用多通道陶瓷載體，以化學鍍在各通道的內表面形成鈀膜，而橫截面通過釉子進行致密封孔。再以石墨密封墊通過致密后的橫截面將鈀復合膜與金屬殼體進行連接。然而，由于多通道鈀復合膜與金屬殼體完全固定在一起，又由于多通道鈀復合膜與金屬殼體的熱膨脹系數不同，所以在加熱和冷卻過程中，必然導致石墨密封墊處有一定程度的泄露，從而難以實際應用。

發明內容

針對上述現有技術存在的不足，本發明的目的是提供一種金屬接頭處不會因熱膨脹系統的不同而造成泄露，使得密封性能增強，在實際應用中可以廣泛使用的金屬鈀復合膜氫氣分離裝置。

為實現上述的目的，本發明提供了以下技術方案：

一種金屬鈀復合膜氫氣分離裝置，包括殼體以及設于殼體內的具有多孔道的支撐體，支撐體的孔道內壁上設有金屬鈀復合膜，殼體上設有與殼體內相通的出氣道，所述支撐體的進口端和出口端分別穿過殼體的兩端面且與殼體的兩端面之間密封連接，進口端和出口端上均套接有金屬接頭，金屬接頭套接的內接面分別與進口端和出口端套接的外表面之間由端口向該端根部依次設有石墨密封圈以及壓緊圈；所述進口端和出口端上均套設有將金屬接頭旋緊固定的鎖緊螺帽，鎖緊螺帽靠近進口端和出口端的根部一側的端部均設有縮口環，縮口環與金屬接頭的端面之間留有間隙，間隙內設有一端頂設于縮口環的環面上、另一端頂設于壓緊圈上的彈簧墊。

本發明進一步設置為：所述殼體兩側的側壁上各設一個出氣道。

本發明進一步設置為：所述殼體與支撐體之間形成環形的腔體。

本發明進一步設置為：所述殼體兩側的側壁上各設一個與環形的腔體相通的出氣道。

本發明進一步設置為：所述殼體內的支撐體的外表面與殼體的內表面相貼合，多孔道外側的支撐體或/和殼體上周向間隔設置有若干個軸向的通氣道，通氣道的兩端與殼體兩端的內壁之間分別形成兩個環形的聚氣腔，所述殼體上的兩側各設一個分別與環形的聚氣腔相通的出氣道。

本發明進一步設置為：所述壓緊圈靠近根部一側的端部沿周向向外延伸成環形的擋環，所述彈簧墊頂靠壓緊圈或/和擋環可使擋環與金屬接頭相對的面貼合密封。

本發明進一步設置為：所述出氣道的端部套接有金屬接頭，金屬接頭套接的內接面與出氣道的端部套接的外表面之間由端口向該端根部依次設有石墨密封圈以及壓緊圈；所述出氣道的端部上套設有將金屬接頭旋緊固定的鎖緊螺帽，鎖緊螺帽靠出氣道的根部一側的的端部設有縮口環，縮口環與金屬接頭的端面之間留有間隙，間隙內設有一端頂設于縮口環的環面上、另一端頂設于壓緊圈上的彈簧墊。

本發明進一步設置為：所述壓緊圈靠近根部一側的端部沿周向向外延伸成環形的擋環，所述彈簧墊頂靠壓緊圈或/和擋環可使擋環與金屬接頭相對的面貼合密封。

本發明進一步設置為：所述殼體和支撐體均為陶瓷材料制成，殼體的外表面上覆蓋有一層陶瓷釉；或殼體與穿出殼體兩端面外的支撐體的外表面上均覆蓋有一層陶瓷釉。

本發明進一步設置為：所述進口端和出口端上套設鎖緊螺帽的部分為縮頸部,石墨密封圈、壓緊圈以及彈簧墊均設于相對應的縮頸部上。