[发明专利]一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法

说明书

本发明公开了一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，包括：套管组件、纯化组件及加热组件，套管组件包括第一套管、第二套管及第三套管，第二套管内置于第一套管，且第三套管内置于第二套管，并将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，第一空腔、第二空腔及第三空腔沿第一套管的径向依次设置，纯化组件包括至少一个纯化件，纯化件内置于第二空腔，用于纯化流经第二空腔的粗氢气体，加热组件包括加热件，加热件均匀内置于第一空腔，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纯化组件，以使得纯化组件均匀受热。本发明能解决因缺乏外部电能或其他加热方式的条件下，从而导致无法对氢气进行纯化的问题。

技术领域

本发明涉及氢气纯化技术领域，尤其涉及一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法。

背景技术

近年来，随着氢能源等行业的快速发展，高纯氢气的需求量迅猛增大，促进人们对高纯氢气生产和分离技术的研究，钯膜扩散法是获得超纯氢气的方法之一，氢在钯膜中的溶解是自发放热的过程，溶解度随温度的升高而降低。钯膜在高于300℃的温度范围内为α相，当温度由300℃逐渐降低时，氢的溶解度逐渐增大，β相开始形成。由于α相和β相具有不同的晶胞参数，当钯膜经过数次氢气吸附/脱附或升温/降温循环，晶体结构在α相和β相之间反复变化，导致钯膜产生扭曲甚至断裂，成为“氢脆”。为了避免这一现象产生，钯膜进行氢气分离与纯化时，工作温度要高于300℃。因此在设计钯膜纯化器时，需增加相应的预热装置对纯化器进行升温。

例如申请号为：CN202010365262.3的中国发明专利，名称为：原料气及钯膜纯化器独立加热的氢气纯化装置和方法，包括原料气管道和钯膜纯化器；所述原料气管道依次通过原料气出气管、纯化器进气管与钯膜纯化器连通；且所述原料气管道布置在钯膜纯化器的外侧；所述原料气管道在靠近钯膜纯化器的内侧设置有第一加热器，用于对原料气管道进行加热；所述钯膜纯化器与第一加热器之间还设置有第二加热器，用于对钯膜纯化器进行加热。并且提供了原料气及钯膜纯化器独立加热的氢气纯化方法。本发明氢气纯化装置的结构简单，可均匀加热且可控温，能够提高氢气提纯效率；相应的，本发明的氢气纯化方法操作简便，加热均匀、控温准确，能够提高氢气提纯效率，当与此类似的纯化器中均采用加热装置进行升温的方式，且实际的使用环境下，并不具备外部电能或者其他外部加热装置加热的条件，导致纯化器无法及时提高温度，从而影响氢气纯化的效果。

因此，亟需一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，用于解决现有技术中因不具备外部电能或者其他加热方式的条件，从而导致该装置无法对氢气进行纯化的问题。

发明内容

有鉴于此，有必要提供一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，解决现有技术中因不具备外部电能或者其他加热方式的条件，从而导致该装置无法对氢气进行纯化的技术问题。

为达到上述技术目的，本发明的技术方案提供一种自热式钯膜纯化装置，包括：

套管组件，包括第一套管、第二套管及第三套管，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；

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。

进一步的，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。