[發(fā)明專利]一種管束式鈀或鈀合金膜純化器及其制備方法

有效

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• 申請日: 2015-09-06
• 公開（公告）號: CN105169896B
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 吳飛;唐子威;范晶;周晶晶;管道安
• 申請（專利權）人: 中國船舶重工集團公司第七一二研究所;湖北長海新能源科技有限公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C01B3/56
• 代理公司: 武漢凌達知識產權事務所(特殊普通合伙)42221
• 代理人: 劉念濤,宋國榮

技術領域

本發(fā)明屬于氫氣純化技術領域，具體涉及一種純化器，特別涉及一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，以及其制備方法。

背景技術

近年來，隨著氫氧燃料電池、微電子、鋼鐵、石油化工、半導體等行業(yè)快速發(fā)展，高純氫氣的需求量迅猛增大，促進了人們對高純氫氣生產和分離技術的研究。金屬鈀及其合金膜由于具有透氫性能良好和耐高溫的特點，在氫氣分離純化裝置，脫氫、加氫等反應的反應裝置等方面得到廣泛的應用研究。

鈀或鈀合金膜純化器通常由鈀膜管、膜殼、連接管、輔助加熱器等部件組成。其中，膜管是純化器的核心部件。鈀膜管有兩種類型，一種是采用熔融澆鑄卷軋法制備的無支撐型鈀膜管，另一種是采用化學鍍、氣相沉積、電鍍等方法，將鈀或鈀合金負載在多孔陶瓷、多孔不銹鋼等多孔管式支撐體材料表面而得到的支撐型鈀膜管。

根據鈀膜純化氫氣的工作原理可知：鈀純化器對含各種雜質的粗氫進行純化時，需要在較高的溫度（300—450℃）和較高的壓力條件下進行。在一定的范圍內，壓差越大，溫度越高，鈀膜管的透氫速率越大。這種使用環(huán)境對鈀膜純化器的設計和組裝提出很高的要求，特別是鈀膜管與連接管的連接和密封問題。

目前，無支撐型的鈀膜管通常采用氬弧焊接等方式與連接管相連，其缺陷在于無法實現(xiàn)鈀膜管的更換，鈀膜一旦損壞，整個鈀純化器將無法使用；支撐型的鈀膜管通常采用石墨墊片將鈀膜管和連接管密封連接，其不足之處在于鈀純化器的抗震性差，石墨墊片易粉化，使得密封失效，從而影響鈀膜純化器的使用壽命。

鑒于上述原因，目前的鈀或鈀合金膜純化器大多以單根鈀膜管的形式進行組裝，而單根鈀膜管的透氫面積有限，因而難以滿足大流量氫氣的純化需求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的之一是針對現(xiàn)有技術的不足，提供一種透氫速率大、結構緊湊、制備簡便的管束式鈀或鈀合金膜純化器。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，包括圓柱形的外殼以及密封連接在外殼兩端的端板和集成盤，集成盤外固定有蓋板，所述的端板為圓形，所述的外殼上分別設置有吹掃氮氣入口、粗氫入口和尾氣排放口，外殼上呈螺旋狀纏繞有粗氫盤管，粗氫盤管末端與粗氫入口連接，外殼內設置有管束，所述的管束由若干鈀或鈀合金膜管組成，所述的端板內壁面設有與鈀或鈀合金膜管適配的半通孔，所述的集成盤上設有與半通孔對應的通孔，所述的蓋板上設有與管束連接的純氫出口。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，其鈀或鈀合金膜管為無支撐型結構。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，其鈀或鈀合金膜管為支撐型結構。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，其鈀或鈀合金膜管與端板的外徑比為1：10—1：200。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，其外殼呈“Π”形，外殼的底端與端板貼合。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器，其鈀或鈀合金膜管的數(shù)量為5—100根，外徑為2—30mm，管長為50—500mm。

本發(fā)明的目的之二是提供上述純化器的制備方法。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：一種管束式鈀或鈀合金膜純化器的制備方法，包括如下步驟：

a）、制備鈀或鈀合金膜管；

b）、確定端板和集成盤上的孔徑及孔的數(shù)量，并分別在端板鉆取半通孔，在集成盤上鉆取通孔；

c）、將鈀膜管的一端插入端板的半通孔，連接完畢后，采用膠黏劑進行密封粘接，每支鈀膜管重復上述步驟直至全部粘接完畢，形成了鈀膜管束；

d）、將鈀膜管束中的每根鈀膜管的另一端插入集成盤的孔中，采用步驟c）中的膠黏劑進行黏結；

e）、將步驟d）所得的鈀膜管束組件置于烘箱中，使膠黏劑充分固化，具有更高的機械強度；

f）、將步驟e）得到的組件與純化器外殼、蓋板密封連接，得到所述的鈀或鈀合金膜管束式純化器。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器的制備方法，其步驟b）中鈀膜管的的數(shù)量為5—100根，外徑為2—30mm，管長為50—500mm。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器的制備方法，其步驟c）中的無機膠黏劑為單組份磷酸鹽類膠黏劑，其黏度為5000—10000mPa.s，該膠黏劑在室溫至600℃的環(huán)境下的粘接強度大于4MPa。

所述的一種管束式鈀或鈀合金膜純化器的制備方法，其步驟e）中的烘箱升溫速率為0.5—1℃/min。