[實用新型]一種金屬鎳中空纖維膜組件

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201721752861.0
• 申請日: 2017-12-15
• 公開（公告）號: CN208049724U
• 公開（公告）日: 2018-11-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 譚小耀;張明智;李淵;王晨;陳宗蓬
• 申請（專利權(quán)）人: 天津工業(yè)大學(xué);上海穗杉實業(yè)股份有限公司
• 主分類號: B01D71/68
• 分類號: B01D71/68;B01D71/42;B01D71/64;B01D69/08;B01D67/00;B01D63/02;B01D53/22;C01B3/50
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本實用新型提供了一種金屬鎳中空纖維膜組件，所述組件從上到下依次設(shè)置上殼體、安置盤和下殼體；其中，所述上殼體設(shè)置進氣口，所述安置盤設(shè)置金屬鎳中空纖維膜束，所述下殼體設(shè)置第一出氣口。本實用新型提供的金屬鎳中空纖維膜組件可用于直接從高溫混合氣體中直接分離出氫氣，避免了設(shè)置冷卻系統(tǒng)，并且使用金屬鎳，降低了制氫成本，可用作在線制氫系統(tǒng)。

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型屬于膜分離制氫技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬鎳中空纖維膜組件。

背景技術(shù)

氫氣不僅是一種重要的化工原料，而且廣泛應(yīng)用于金屬焊接或切割、金屬冶煉、火箭或?qū)椀母吣苋剂稀⒏咝剂想姵氐龋珰渲饕曰衔锏男问酱嬖谟谧匀唤缰校仨毥?jīng)過制備、分離和提純才能獲得。目前氫氣分離主要采用低溫蒸餾或變壓吸附技術(shù)，這些方法操作復(fù)雜，工藝路線長，成本高；膜分離法操作比較簡單，但采用有機膜由于分離系數(shù)不高，需要多級分離，增加了生產(chǎn)成本，而且有機膜不耐高溫，不能直接用于高溫反應(yīng)氣的氫氣分離。

目前可用于高溫氫氣分離的分離膜主要是金屬鈀(Pd)及其合金膜，它是基于氫氣在金屬Pd膜內(nèi)的溶解并解離成氫原子，通過氫原子在膜內(nèi)的擴散實現(xiàn)行氫氣分離，具有100％的H₂分離選擇性，因而可用于分離純氫。但金屬Pd非常昂貴，而且金屬Pd膜的制備工藝復(fù)雜，并且由于氫脆以及高溫下Pd膜與多孔支撐體間互相滲透反應(yīng)而顯著降低Pd膜的穩(wěn)定性，難以大規(guī)模生產(chǎn)和工業(yè)化應(yīng)用。金屬鎳(Ni)也具有一定的透氫性能，但其氫滲透速率遠(yuǎn)低于金屬鈀膜，因此常規(guī)的金屬Ni膜也難以實際應(yīng)用。CN105195030A公開了一種金屬鎳合金中空纖維膜及其制備方法和應(yīng)用，其應(yīng)用相轉(zhuǎn)化-燒結(jié)技術(shù)制備金屬鎳合金中空纖維膜，這種中空纖維膜比表面積大，有效分離層厚度薄，因而可以獲得高透氫速率，又由于金屬Ni價格便宜，膜制備工藝和設(shè)備簡單，且具有很好的穩(wěn)定性，從而可望大大降低氫分離成本。然而，應(yīng)用這種中空纖維膜組裝膜組件時很難解決高溫密封和連接問題，而如果用常規(guī)低溫密封和連接方法制得的膜組件，其實際利用膜面積很小，難以實際生產(chǎn)應(yīng)用，迄今還沒有應(yīng)用金屬鎳中空纖維膜從高溫含氫氣體中直接分離出高純度氫氣的報道。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本實用新型提供了一種金屬鎳中空纖維膜組件。

為達(dá)到此實用新型目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案：

一方面，本實用新型提供了一種金屬鎳中空纖維膜組件，所述組件從上到下依次設(shè)置上殼體、安置盤和下殼體。

其中，所述上殼體設(shè)置進氣口，所述安置盤設(shè)置金屬鎳中空纖維膜束，所述下殼體設(shè)置第一出氣口。

在本實用新型中，所述上殼體為中空纖維膜束容器，提供足夠大的空腔以確保可以將設(shè)置于安置盤上的金屬鎳中空纖維膜束全部容納進去；并且上殼體提供了足夠的空間使通入上殼體內(nèi)的氫氣可以透過金屬鎳中空纖維膜束進入下殼體內(nèi)。所述下殼體為收集裝置，收集過濾得到的氫氣，氫氣通過金屬鎳中空纖維膜束進入氫氣收集裝置(下殼體)，然后由第一出氣口處排出，因此。進氣口也可以稱為原料氣入口，第一出氣口也可以稱為滲透氣出口。

金屬鎳中空纖維膜組件用于高溫氫氣分離時，混合氣體從上殼體的進氣口進入上殼體空腔內(nèi)，然后通過設(shè)置于安置盤上的金屬鎳中空纖維膜束進行過濾得到高純氫氣，得到的高純氫氣進入下殼體空腔內(nèi)，從下殼體的第一出氣口排出，得到高純氫氣。本實用新型提供的金屬鎳中空纖維膜組件可用于直接從高溫混合氣體中直接分離出氫氣，避免了設(shè)置冷卻系統(tǒng)，并且使用金屬鎳，降低了制氫成本，可用作在線制氫系統(tǒng)。

優(yōu)選地，所述安置盤上設(shè)置有至少一束金屬鎳中空纖維膜束，可根據(jù)實際分離所需膜面積均勻放置金屬鎳中空纖維膜束，可以是1束、2束、5束、10束、 15束、20束等。

優(yōu)選地，所述金屬鎳中空纖維膜束通過密封圈密封連接于所述安置盤上。所述密封圈可以是石墨密封圈，也可以是金屬密封圈。