CN109734052A - 氢气提纯装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种氢气提纯装置，包括过滤装置，所述过滤装置从上至下包括顶板、钯银合金膜、不锈钢滤网及支撑板，所述顶板上设有混合气体进口及废气出口，所述支撑板上设有第一氢气出口，所述顶板与支撑板通过螺栓压合整个过滤装置，所述支撑板靠近不锈钢滤网的一侧还设有若干呈阵列排布的圆柱。在高温高压的条件下，通过对过滤装置及加热装置进行结构改进，将整个氢气提纯装置设置为层压结构，不但结构强度大而且可有效避免“氢脆”等问题。

Description

氢气提纯装置

技术领域

本发明涉及氢气处理技术领域，尤其涉及一种氢气处理过程中的氢气提纯装置。

背景技术

氢气作为一种可再生能源，其具有清洁、能量密度高、应用形式多等诸多优点。近年来，为减少化工生产中的能耗和降低成本，利用先进的甲醇蒸气重整──变压吸附技术制取纯氢气体，从而替代被称为“电老虎”的“电解水制氢”的工艺。

甲醇重整制氢主要是指甲醇与水在高温、高压下反应，生成氢气和二氧化碳的混合气体，再经过提纯制得纯氢气。在甲醇重整制氢的氢气提纯过程中，混合气体需加压透过钯银合金膜，从而过滤掉二氧化碳并制得纯氢气。

为避免氢气提纯装置在高温高压环境下出现“氢脆”，需对氢气提纯装置进行结构的改造，从而适用于甲醇重整制氢过程中的氢气提纯。

有鉴于此，确有必要对氢气提纯装置进行改进，以解决上述问题。

发明内容

本发明的目的在于提供一种耐高温、高压的氢气提纯装置。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种氢气提纯装置，包括过滤装置，所述过滤装置从上至下包括顶板、钯银合金膜、不锈钢滤网及支撑板，所述顶板上设有混合气体进口及废气出口，所述支撑板上设有第一氢气出口，所述顶板与支撑板通过螺栓压合整个过滤装置，所述支撑板靠近不锈钢滤网的一侧还设有若干呈阵列排布的圆柱。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述氢气提纯装置还包括位于过滤装置下方的加热装置，所述加热装置包括上下设置的加热片及底板。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述加热装置还包括导热组件，所述导热组件包括第一云母片及第二云母片，所述第一云母片、加热片、第二云母片及底板依次层叠设置。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述加热装置还包括密封胶圈，所述导热组件与加热片的边缘收容于密封胶圈内，所述密封胶圈位于支撑板与底板之间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一氢气出口位于支撑板的一侧边缘，所述底板与支撑板的对应位置设有第二氢气出口。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述第一云母片及第二云母片的放置位置均避开第一氢气出口及第二氢气出口设置。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述顶板的四角开设有第一安装孔，所述支撑板、底板与顶板的对应位置分别开设有第二安装孔、第三安装孔，所述螺栓组装于第一安装孔、第二安装孔及第三安装孔内。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述过滤装置还包括间隔设置的密封组件，所述密封组件包括第一石墨密封圈、第二石墨密封圈及第三石墨密封圈，所述第一石墨密封圈设于所述顶板和所述钯银合金膜之间，所述第二石墨密封圈位于所述钯银合金膜和所述不锈钢滤网之间，所述第三石墨密封圈位于所述不锈钢滤网和所述支撑板之间。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述顶板及支撑板均为不锈钢材料，所述不锈钢滤网为纳米级网孔的滤网。

作为本发明进一步改进的技术方案，所述钯银合金膜的厚度为5～15um，所述钯银合金膜按重量组分包括：钯77％～78％及银22％～23％。

本发明的有益效果是：在高温高压的条件下，通过对过滤装置及加热装置进行结构改进，将过滤装置及加热装置设置为层压结构，进而将整个氢气提纯装置设置为层压结构，不但结构强度大而且可有效避免“氢脆”等问题。

附图说明

图1为本发明氢气提纯装置的立体图。

图2为图1的分解图。

图3为本发明氢气提纯装置中支撑板的立体图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述。

结合图1及图2所示，氢气提纯装置包括过滤装置1及加热装置2，加热装置2位于过滤装置1下方，加热装置2可持续对过滤装置1进行加热，从而使过滤装置1保持恒温，进而增强过滤装置1的结构强固性且可有效避免“氢脆”等问题。

过滤装置1包括顶板11、密封组件12、钯银合金膜13、不锈钢滤网14及支撑板15，其主要用于氢气的提纯。顶板11与支撑板15通过螺栓3压合整个过滤装置1，从而将过滤装置1设置为层压结构，有利于加强过滤装置1的结构强度及安装简易性。

顶板11位于过滤装置1的最上层，其主要用于过滤装置1顶部的防护。顶板11上设有混合气体进口111及废气出口112，混合气体进口111用于供二氧化碳及氢气的进入，废气出口112用于供二氧化碳的排出。顶板11的四角开设有第一安装孔113，用于螺栓3的安装。此外，顶板11采用不锈钢材料制成，从而保证顶板11结构的强固性，避免“氢脆”问题。

密封组件12间隔设置在过滤装置1内，其主要用于加强过滤装置1的密封性。密封组件12包括第一石墨密封圈121、第二石墨密封圈122及第三石墨密封圈123，石墨材质主要用于适应高温高压的环境，顶板11、第一石墨密封圈121、钯银合金膜13、第二石墨密封圈122、不锈钢滤网14、第三石墨密封圈123及支撑板15依次层叠设置。即第一石墨密封圈121设于顶板11和钯银合金膜13之间，第二石墨密封圈122位于钯银合金膜13和不锈钢滤网14之间，第三石墨密封圈123位于不锈钢滤网14和支撑板15之间。

钯银合金膜13位于顶板11下方，其主要用于过滤二氧化碳并提纯氢气。钯银合金膜13的厚度约为5～15um，从而有效提纯氢气并保证钯银合金膜13的轻薄性。此外，为了进一步提高氢气提纯效率，钯银合金膜13按重量组分包括：钯77％～78％及银22％～23％。

不锈钢滤网14位于钯银合金膜13下方，其主要用于支撑钯银合金膜13。不锈钢滤网14为纳米级网孔的滤网，从而有效阻隔二氧化碳。

具体如图3所示，支撑板15位于不锈钢滤网14下方，其主要用于过滤装置1底部的支撑。支撑板15上设有第一氢气出口151，第一氢气出口151位于支撑板15的一侧边缘，用于供提纯后的氢气流出。支撑板15与顶板11的对应位置开设有第二安装孔152，用于螺栓3的安装。此外，支撑板15采用不锈钢材料制成，从而保证支撑板15结构的强固性，避免“氢脆”问题。

进一步地，为了增强过滤装置1中提纯后的氢气流通性，支撑板15靠近不锈钢滤网14的一侧还设有若干呈阵列排布的圆柱153，在圆柱153之间形成间隙，进而与第一氢气出口151相连通。从而使提纯后的氢气汇集到圆柱153之间的间隙中，再通过第一氢气出口151流出。

加热装置2包括导热组件21、加热片22、密封胶圈23及底板24，其主要用于加热过滤装置1。支撑板15与底板24通过螺栓3压合整个加热装置2，从而将加热装置2设置为层压结构，不但结构强度大而且可有效避免“氢脆”等问题。

导热组件21位于加热片22的上下两侧，其主要用于均匀地导热。导热组件21包括第一云母片211及第二云母片212，第一云母片211、加热片22、第二云母片212及底板24依次层叠设置。

加热片22位于第一云母片211与第二云母片212之间，其主要用于提供热源。密封胶圈23位于支撑板15与底板24之间，导热组件21与加热片22的边缘收容于密封胶圈23内，用于增强加热装置2的密封性。

底板24位于加热装置2的最下层，其主要用于加热装置2底部的支撑。底板24与支撑板15的对应位置设有第二氢气出口241，用于供提纯后的氢气流出。底板24与顶板11的对应位置开设有第三安装孔242，用于螺栓3的安装。此外，为了保证提纯后氢气的流出，第一云母片211及第二云母片212的放置位置均避开第一氢气出口151及第二氢气出口241设置，从而有效避免第一云母片211及第二云母片212的放置位置阻碍提纯后的氢气流出。

过滤装置1及加热装置2通过螺栓3组装于第一安装孔113、第二安装孔152及第三安装孔242内，从而将整个氢气提纯装置的组装在一起。

综上所述，本发明提供一种氢气提纯装置，包括过滤装置1及加热装置2。为了使氢气提纯装置在高温高压的条件下进行氢气提纯，通过对过滤装置1及加热装置2的结构改进，将过滤装置1及加热装置2设置为层压结构，从而将整个氢气提纯装置设置为层压结构，此氢气提纯装置结构强固且可有效避免“氢脆”等问题。

本文使用的例如“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、等表示空间相对位置的术语是出于便于说明的目的来描述如附图中所示的一个特征相对于另一个特征的关系。可以理解，根据产品摆放位置的不同，空间相对位置的术语可以旨在包括除了图中所示方位以外的不同方位，并不应当理解为对权利要求的限制。另外，本文使用的描述词“水平”并非完全等同于沿着垂直于重力方向，允许有一定角度的倾斜。

另外，以上实施例仅用于说明本发明而并非限制本发明所描述的技术方案，对本说明书的理解应该以所属技术领域的技术人员为基础，尽管本说明书参照上述的实施例对本发明已进行了详细的说明，但是，本领域的普通技术人员应当理解，所属技术领域的技术人员仍然可以对本发明进行修改或者等同替换，而一切不脱离本发明的精神和范围的技术方案及其改进，均应涵盖在本发明的权利要求范围内。

Claims (10)

1.一种氢气提纯装置，其特征在于：包括过滤装置，所述过滤装置从上至下包括顶板、钯银合金膜、不锈钢滤网及支撑板，所述顶板上设有混合气体进口及废气出口，所述支撑板上设有第一氢气出口，所述顶板与支撑板通过螺栓压合整个过滤装置，所述支撑板靠近不锈钢滤网的一侧还设有若干呈阵列排布的圆柱。

2.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述氢气提纯装置还包括位于过滤装置下方的加热装置，所述加热装置包括上下设置的加热片及底板。

3.根据权利要求2所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述加热装置还包括导热组件，所述导热组件包括第一云母片及第二云母片，所述第一云母片、加热片、第二云母片及底板依次层叠设置。

4.根据权利要求3所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述加热装置还包括密封胶圈，所述导热组件与加热片的边缘收容于密封胶圈内，所述密封胶圈位于支撑板与底板之间。

5.根据权利要求3所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述第一氢气出口位于支撑板的一侧边缘，所述底板与支撑板的对应位置设有第二氢气出口。

6.根据权利要求6所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述第一云母片及第二云母片的放置位置均避开第一氢气出口及第二氢气出口设置。

7.根据权利要求2所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述顶板的四角开设有第一安装孔，所述支撑板、底板与顶板的对应位置分别开设有第二安装孔、第三安装孔，所述螺栓组装于第一安装孔、第二安装孔及第三安装孔内。

8.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述过滤装置还包括间隔设置的密封组件，所述密封组件包括第一石墨密封圈、第二石墨密封圈及第三石墨密封圈，所述第一石墨密封圈设于所述顶板和所述钯银合金膜之间，所述第二石墨密封圈位于所述钯银合金膜和所述不锈钢滤网之间，所述第三石墨密封圈位于所述不锈钢滤网和所述支撑板之间。

9.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述顶板及支撑板均为不锈钢材料，所述不锈钢滤网为纳米级网孔的滤网。

10.根据权利要求1所述的氢气提纯装置，其特征在于：所述钯银合金膜的厚度为5～15um，所述钯银合金膜按重量组分包括：钯77％～78％及银22％～23％。