[发明专利]一种氢气分离组件

说明书

本发明公开了一种氢气分离组件，所述分离组件包括：进气管、脱硫吸附腔、主体腔、钯管件、金属法兰和出气管；所述进气管焊接在脱硫吸附腔的底部使混合气体通过进气管进入脱硫吸附腔，脱硫吸附腔与主体腔连通，在主体腔内部设置钯管件，混合气体从脱硫吸附腔进入主体腔并与钯管件接触，所述钯管件的一端密闭，而另一端为通管，所述钯管件的通管端焊接在金属法兰的下方，金属法兰的上方焊接出气管。本发明可对原料气硫化物高达10000ppm的氢气进行分离，防止硫化物气体对钯管的毒化，提高氢气分离组件的使用寿命。

技术领域

本发明涉及氢气分离纯化技术领域，特别是涉及氢气分离组件。

背景技术

氢作为原料、保护气、载带气广泛应用于合成氨、石油化工、冶金和电子等行业。氢气的分离纯化是氢制备、应用过程中的重要一环。氢气分离纯化方法主要有变压吸附法、催化吸附、金属氢化物吸附和膜分离法等。钯分离法属于膜分离法，其原理是利用金属钯对氢气具有唯一透过性，非氢气体无法透过，实现氢气的分离纯化。

纯钯金属存在氢脆、易受杂质气体毒化的问题，限制了钯在氢分离纯化中的应用。氢气中的硫化物杂质与钯生成硫化钯，对金属钯造成不可逆毒化，降低钯使用寿命。采用Ag、Cu、Au等对钯进行合金化，可以解决纯钯金属的氢脆问题，钯分离组件的氢分离效率也得到显著提升。此外，合金化还可以在一定程度上改善钯杂质气体毒化的问题。但是，对于高含量杂质气体，钯分离组件仍然存在易受毒化而造成寿命降低的问题，例如，Pd₈₅Au₁₅和Pd₇₀Cu₃₀合金在含20ppm硫化氢的氢气中，合金膜微观表面形貌粗糙化伴随晶粒生长，晶粒边界出现许多小凹坑，氢气通量明显下降。

因此希望有一种氢气分离组件能够解决现有技术中高含硫氢气的分离纯化问题，提高钯分离组件的使用寿命。

发明内容

本发明公开了一种氢气分离组件,所述分离组件包括：进气管、脱硫吸附腔、主体腔、钯管件、金属法兰和出气管；所述进气管焊接在脱硫吸附腔的底部使混合气体通过进气管进入脱硫吸附腔，脱硫吸附腔与主体腔连通，在主体腔内部设置钯管件，混合气体从脱硫吸附腔进入主体腔并与钯管件接触，所述钯管件的一端密闭，而另一端为通管，所述钯管件的通管端焊接在金属法兰的下方，金属法兰的上方焊接出气管。

优选地，所述脱硫吸附腔内部填充脱硫吸附剂。

优选地,所述脱硫吸附剂为氧化锌基脱硫剂，所述脱硫吸附剂用于脱除原料进气中的硫化物，防止硫化物气体对所述钯管件的毒化。

优选地,所述分离组件还包括多孔金属片，所述多孔金属片焊接在所述主体腔下方，并置于所述脱硫吸附腔的上方，使原料气均匀的进入所述主体腔，且避免所述脱硫吸附剂进入所述主体腔内部。

优选地,所述分离组件还包括部气金属片，所述部气金属片焊接固定在钯管件的上端，使通过所述主体腔内部的气体进行均匀部气，提高氢气回收率。

优选地，所述出气管包括尾气管和分离氢气管，其中分离氢气管与所述钯管件的通管端通过所述金属法兰连通，而尾气管通过所述金属法兰与所述主体腔连通。

优选地,所述金属法兰采用铜垫片刀口密封方式，组件氦漏率低于10^-9Pa·m³/s。

优选地，所述钯管件为钯管、钯合金管、多孔材料负载钯管或多孔材料负载钯合金膜管中的一种。

优选地，所述钯合金管的材料包括Pd-Ag、Pd-Y、Pd-Au、Pd-Cu、Pd-Pt、Pd-Ru、Pd-Ag-Cu和Pd-Ni-Au中的一种或多种。

优选地，所述多孔材料负载钯管和多孔材料负载钯合金膜管中的多孔材料包括氧化铝、氧化锆、钛、不锈钢和高温镍基合金中的一种或多种。