[发明专利]一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法

权利要求书

1.一种自热式钯膜纯化装置，其特征在于，包括：

套管组件，包括第一套管、第二套管、第三套管、第一封板及第二封板，所述第二套管内置于所述第一套管，且第三套管内置于所述第二套管，并将所述第一套管的内部分隔成相互连通的第一空腔、第二空腔及第三空腔，所述第一空腔、第二空腔及第三空腔沿所述第一套管的径向依次设置，所述第一封板和第二封板分别连接于所述第一套管的两端，用于封堵所述第一套管的两端，且所述第二套管的一端和所述第三套管的一端与所述第一封板均相连接；

进气组件，所述进气组件包括至少一个第一进气管、至少一个第一阀门、至少一个第二进气管、至少一个第二阀门、粗氢气体入口及至少一个空气入口，所述第一进气管与所述第一空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第一空腔通入粗氢气体，所述第一阀门与所述第一进气管一一对应设置，并设置于所述第一进气管上，所述第二进气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第二空腔通入粗氢气体，所述第二阀门与所述第二进气管一一对应设置，并设置于所述第二进气管上，所述粗氢气体入口与所述第一进气管和第二进气管均相连通，所述空气入口与第一进气管相连通；

出气组件，所述出气组件包括至少一个第一出气管、至少一个第三阀门、至少一个第二出气管、至少一个第四阀门、第三出气管及尾气出口，所述第一出气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第二封板，用于排出经所述纯化件纯化后的氢气，所述第三阀门与所述第一出气管一一对应设置，并设置于所述第一出气管上，所述第二出气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于排出经所述纯化件纯化后的尾气，所述第四阀门与所述第二出气管一一对应设置，并设置于所述第二出气管上，所述第三出气管与所述第三空腔相连通，并连接于所述第二封板，用于排出经所述加热件燃烧后的尾气，所述尾气出口与所述第一出气管、第二出气管及第三出气管均相连通；

纯化组件，包括至少一个纯化件，所述纯化件内置于所述第二空腔，用于纯化流经所述第二空腔的粗氢气体；

加热组件，包括加热件，所述加热件均匀内置于所述第一空腔，用于提供粗氢气体燃烧的空间，并将粗氢气体燃烧所产生的热量传递至所述纯化组件，以使得所述纯化组件均匀受热。

2.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述纯化件包括第四套管和至少一个钯膜纯化管，所述第四套管内置于所述第二空腔，并沿所述第二套管的周向均匀设置，所述钯膜纯化管沿所述第一套管的轴向设置，并均匀内置于所述第四套管。

3.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述加热件包括至少两个第一翅片、至少两个第二翅片及燃烧催化剂，所述第一翅片沿所述第一套管的径向设置于所述第一套管的周向内壁，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述第二翅片设置于两个相邻地所述第一翅片之间，且所述第二翅片与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述燃烧催化剂均匀涂覆于所述第二翅片上。

4.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述加热组件还包括筛网，所述筛网均匀内置于所述第一空腔，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的另一端外壁均相连接。

5.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，还包括测温件，所述测温件连接于所述第一套管的外壁，且其测量端内置于所述第二空腔。

6.根据权利要求5所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，还包括至少一个第三翅片，所述第三翅片沿所述第三套管的径向设置，并连接于所述第三套管的周向内壁。

7.一种自热式钯膜纯化方法，根据权利要求1~6中任一项所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，包括如下步骤：

S1、关闭所述第一阀门、第三阀门及第四阀门，打开所述第二阀门，利用抽真空设备与所述粗氢气体入口相连，并将所述第一空腔、第二空腔及第三空腔内部抽真空至0.01MPa~0.05 MPa，然后关闭所述第二阀门；

S2、打开所述第一阀门，将粗氢气体沿粗氢气体入口通入，同时从所述空气入口通入空气，将混合气体在加热件中点燃，使得所述纯化组件升温，燃烧后的尾气经由所述尾气出口排出；

S3、控制所述第一阀门的流速，并通过所述测温件监测所述钯膜纯化管的温度，使得所述钯膜纯化管的温度维持在350℃~400℃；

S4、打开所述第二阀门、第三阀门及第四阀门，使得粗氢气体进入所述钯膜纯化管，并经纯化后，氢气由所述第一出气管排出，纯化后的尾气和燃烧后的尾气均由所述尾气出口排出；

S5、关闭所述第三阀门和第四阀门，按S1中步骤将所述第一空腔、第二空腔及第三空腔内部抽真空至0.01MPa~0.05 MPa，并关闭所述第一阀门和第二阀门，使得所述纯化件自然冷却。