[發(fā)明專利]一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810079982.6
• 申請(qǐng)日: 2018-01-27
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108212163B
• 公開(kāi)（公告）日: 2020-09-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 汪強(qiáng)兵;李廣忠;康新婷;李燁;楊保軍;李亞寧;郭瑜;荊鵬
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 西北有色金屬研究院
• 主分類號(hào): B01J23/755
• 分類號(hào): B01J23/755;B01J35/02;C01B3/50
• 代理公司: 西安創(chuàng)知專利事務(wù)所 61213
• 代理人: 譚文琰

本發(fā)明公開(kāi)了一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管，包括基體管和覆于基體管表面的金屬鎳膜，所述基體管內(nèi)且沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有多個(gè)通孔，所述基體管和金屬鎳膜均為多孔結(jié)構(gòu)，所述基體管的孔徑不大于6μm，所述基體管的孔隙率為30％～48％，所述基體管的材質(zhì)為鎳合金；所述金屬鎳膜的厚度為5μm～30μm，孔徑范圍在0.05～0.3μm；本發(fā)明還公開(kāi)了一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管的制備方法。本發(fā)明制備的Ni基復(fù)合膜管可在≤650℃的條件下分離氫氣，成本低，孔徑分布均勻，對(duì)原料氣的要求較低，具有處理量大，具有易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合金屬多孔材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管及其制備方法。

背景技術(shù)

氫的分離方法有：膜分離法、變壓吸附(PSA)法、深冷分離法等，其中膜分離法具有投資少、占地小、能耗低、操作方便等特點(diǎn)。鈀膜或鈀合金膜用于氫氣的分離純化已有近50年的歷史。在近20年，為了降低膜厚以及提高氫通量，負(fù)載型鈀膜得到了迅速發(fā)展。

但是，鈀膜不僅成本高，且在溫度高于500℃的環(huán)境應(yīng)用時(shí)，壽命急劇降低，而且對(duì)原料氣的成分具有嚴(yán)格的要求，以抑制鈀膜的中毒及失效，從而制約了鈀膜的大規(guī)模應(yīng)用。

目前，氫分離用金屬膜材料的研究重點(diǎn)轉(zhuǎn)向其它相對(duì)便宜的金屬膜材料，如鈦合金，或者鉭合金等超薄毛細(xì)管，但是由于金屬毛細(xì)管一般在非晶狀態(tài)下，才具有高的氫分離性能，而金屬毛細(xì)管在超過(guò)500℃的條件下由非晶狀態(tài)轉(zhuǎn)化成晶態(tài)，從而限制了金屬膜管在≥500℃高溫條件下應(yīng)用于氫分離。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問(wèn)題在于針對(duì)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管。該Ni基復(fù)合膜管可在溫度≤650℃的條件下分離氫氣，解決了現(xiàn)有金屬膜管在≥500℃高溫的條件下的應(yīng)用的問(wèn)題，而且具有成本低，透氣均勻，孔徑分布均勻等特點(diǎn)，能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模生產(chǎn)，將所述Ni基復(fù)合膜管應(yīng)用于氫分離時(shí)，對(duì)原料氣的要求較低，不易發(fā)生膜中毒的問(wèn)題，且具有處理量大，具有易于安裝等優(yōu)點(diǎn)。

為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是：一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管，其特征在于，該Ni基復(fù)合膜管包括基體管和覆于基體管表面的金屬鎳膜，所述基體管內(nèi)且沿長(zhǎng)度方向設(shè)置有多個(gè)通孔，所述基體管和金屬鎳膜均為多孔結(jié)構(gòu)，所述基體管的孔徑不大于6μm，所述基體管的孔隙率為30％～48％，所述基體管的材質(zhì)為鎳合金。

上述的一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管，其特征在于，所述Ni基復(fù)合膜管的外徑為6mm～16mm，所述通孔的孔徑為1mm～3mm，通孔的數(shù)量為4～20個(gè)；所述金屬鎳膜的厚度為5μm～30μm，金屬鎳膜的孔徑0.05μm～0.3μm。

上述的一種氫分離用Ni基復(fù)合膜管，其特征在于，所述鎳合金為Inconel625合金。

另外，本發(fā)明還公開(kāi)了一種制備上述的氫分離用Ni基復(fù)合膜管的方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：

步驟一、將鎳合金粉末和增塑劑混合均勻，得到混料；

步驟二、采用擠壓設(shè)備對(duì)步驟一中得到的混料進(jìn)行薄壁多通道Ni基復(fù)合膜管的擠壓成型，得到基體管坯體；

步驟三、將步驟二中得到的基體管坯體置于氣氛爐中，在高純氬氣氣氛的保護(hù)下進(jìn)行預(yù)燒結(jié)處理；所述預(yù)燒結(jié)處理的溫度為750℃～850℃，時(shí)間為1.5h～2.5h；

步驟四、將步驟三中經(jīng)預(yù)燒結(jié)處理后的基體管坯體置于真空爐中，在真空度小于10^-2Pa，溫度為950℃～1200℃的條件下進(jìn)行0.5h～2.5h的燒結(jié)處理，得到基體管；

步驟五、將粒徑小于1μm的鎳粉和聚乙烯醇水溶液混合均勻，得到漿料，所述漿料中鎳粉的質(zhì)量含量為15％～28％；

步驟六、將步驟五中得到的漿料噴涂到步驟四中得到的基體管的外表面上，然后置于氫氣爐中進(jìn)行燒結(jié)，最終得到氫分離用Ni基復(fù)合膜管。