[发明专利]一种氢气分离装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种氢分离膜装置，所述的一种氢气分离装置能使氢气从含有氢气的混合气体中分离出来，并且涉及一种氢气分离方法。

背景技术

随着近些年来的全球变暖等环境问题备受关注，对环境负担小的研究和开发形式也越来越被重视。这些如氢气以及氢燃料电池等等能源开始被使用。下文中专利文献1描述了将氢气从含氢气的气体体中分离的技术，更具体地说，是一种具有管状钯合金膜的氢气提纯装置。

氢气通过如甲烷在水蒸汽中反应（见公式（1））生成，并且当加入一氧化碳时会加快氢气的生成（见公式（2））。

（1）CH4+H2O→CO+3H2

（2）CO+H2O→CO2+H2

通过向焚烧炉中供应城市气体煤油，通常会在含有氢气和其他气体的焚烧炉中产生混合气体。这些混合气体包括二氧化碳、甲烷和水蒸气。虽然根据原料组成和反应条件的类型不同，但混合气体中氢气大约会占总体积70%，二氧化碳在其中的浓度约占总体积的30%。

根据本发明者的研究，当如用传统的氢气分离膜组件分离上述含有大量氢气的混合气体时，即使氢气纯度很高，沿用单一的措施也不能让效率增加。问题即在于如何解决低分离效率，这可能是因为传统的分离膜装置只要求通过进一步提高氢气浓度超过99%的待处理气体纯度的主要部件。

本发明提供一种氢气分离装置，能够高效率地从待处理的混合气体中分离出氢气，所述的氢气分离装置包括：管状氢气分离膜、氢气分离膜的内表面、氢气分离膜的外表面、封板、外壳、氢气排出口、嵌入件、嵌入件内管的外表面、内管、气体输送管、气体流动路径、氢分离膜组件、供气口、气体排出口，所述的管状氢气分离膜可选择性透过氢气，所述的氢气分离膜含有通孔；所述的氢气排出口在外壳内。所述的供气口可输送未处理气体到氢气分离膜内部；所述的气体排出口可输送不能透过氢气分离膜的气体；所述的氢气排出口能排出渗透过氢气分离膜的氢气，所述的氢气分离膜上的通孔使得氢分子在接触氢气分离膜后能够渗透到氢气分离膜的另一边；所述的嵌入件有一个气体输送管，并且供气口和排出口被气体输送管分流；所述的管状氢气分离膜末端的开口紧挨着封板，并且嵌入件的外表面延伸至封板的附近。

在本发明中，所述的管状分离膜的末端的出口设有一个封板，并且所述的嵌入件的外表面相外伸出封板。根据此结构，所述的气体流动路径使得待处理的混合气体沿着管状分离膜的内表面流至出口，以此增大待分离的混合气体与所述管状分离膜的面积，从而提高氢气的分离效率。

本发明还提供一种使用上述氢气分离装置的氢气分离方法，包括提供一种管状氢气分离膜，所述的管状氢气分离膜使气体在管状分离膜的内表面和嵌入件的外表面构成的气体流动路径中流动，且氢气可以从待处理的含氢的混合气体中通过管状氢气分离膜滤出。

根据所述的氢气分离方法以及氢气分离装置，待处理的混合气体通过所述的气流路径使待处理的混合气体沿氢气分离膜的内表面流动，以便确保含氢分子的混合气体充分接触氢气分离膜，进一步地，将待处理的混合气体调整到层流的状态以增大过滤效率，从而得到高纯度的氢气。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术中不足，提供了一种氢气分离设备，根据本发明的一种氢气分离装置，使用者可以从待处理气体中分离出高纯氢气并且具有含较好的制氢效率。为达到上述目的，本发明采用了如下技术方案：

一种氢气分离装置，所述的一种氢气分离装置包括：所述的氢气分离装置包括管状氢气分离膜、氢气分离膜的内表面、氢气分离膜的外表面、封板、外壳、氢气排出口、嵌入件、嵌入件内管的外表面、内管、气体输送管、气体流动路径、氢分离膜组件、供气口、气体排出口。所述的管状氢气分离膜可选择性透过氢气，所述的氢气分离膜含有通孔；所述的氢气排出口在外壳内。所述的供气口可输送未处理气体到膜内部；所述的气体排出口可输送不能透过氢气分离膜的气体；所述的氢气排出口能排出渗透过氢气分离膜的氢气，所述的氢气分离膜上的通孔使得氢分子在接触氢气分离膜后能够渗透到氢气分离膜的另一边。

优选是，所述的嵌入件有一个输送管，并且气体供应口和排出口被气体输送管分流。

优选是，所述的管状氢气分离膜末端的开口紧挨着封闭板，并且嵌入件的外表面延伸至封闭板的附近。

一种氢气分离方法，所述的氢气分离装置包括使未处理的混合气体沿管状氢气分离膜与嵌入件外表面构成的流动路径，并且，含氢气的未处理气体中的氢气可以透过氢气分离膜。

优选是，其中管状分离膜的末端的开口紧挨封闭板，并且嵌入件外表面延伸至封闭板的附近。