[发明专利]一种超高纯氢分离器

说明书

本发明提供了一种超高纯氢分离器，包括形状为圆管状的壳体和螺旋式缠绕在壳体外的盘管，所述壳体端部设置有第一堵头和第二堵头，所述第一堵头上开设有超高纯氢气出口且该出口与超高纯氢气出口管连通，所述第二堵头上开设有混合氢气入口且该入口通过盘管与混合氢气入口管连通，通过设置第一挡板和第二挡板将壳体分隔为三个腔室，所述工作腔内设置有钯膜管和内衬管，所述壳体外壁开设有废气出口且该出口与废气出口管以及废气集气腔连通。本发明公开的超高纯氢分离器具备结构简单紧凑、安全、可靠、使用寿命长、适用于多种混合氢气体系的分离等特点，氢气的分离效率可达90％以上，氢的纯度可达99.9999％以上。

技术领域

本发明属于氢分离器技术领域，具体涉及一种超高纯氢分离器。

背景技术

钯及其合金膜具有非常高的氢渗透选择性、良好械和热稳定性及催化活性等一系列优点，钯及钯膜在催化膜反应及氢分离与纯化应用方面受到人们广泛的关注。钯膜的发展经历了从最初的致密纯钯和钯合金膜(主要为钯银、钯钇合金)到目前备受关注且具有良好应用前景的钯及钯基复合膜(采用化学法薄膜制备技术制备)。20世纪80年代，Wileman等研究了钯合金膜分离氢同位素的设想。中国工程物理研究院的罗德礼等对一系列致密钯合金膜的氢同位素分离效应进行了研究，更进一步证实了钯合金膜用于超高纯氢分离的可行性。

超高纯氢不仅在航空、航天、舰船、武器装备等领域具有广泛的应用，在一些半导体、电子工业等高精尖民用领域亦受到广泛的关注。然而，目前国内市场上还没有致密钯合金膜式超高纯氢分离用工业级产品。主要原因是超高纯氢分离系统中核心部件(超高纯氢分离器)的设计和制造技术未能完全攻克。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种超高纯氢分离器，该分离器完美解决了现有超高纯氢分离系统中核心部件(超高纯氢分离器)的设计和制造技术难题。该超高纯氢分离器具备结构简单紧凑、安全、可靠、使用寿命长、适用于多种混合氢气体系的分离等特点，氢气的分离效率可达90％以上，氢的纯度可达99.9999％以上。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种超高纯氢分离器，其特征在于，包括形状为圆管状的壳体和螺旋式缠绕在壳体外的盘管，所述壳体的一端设置有第一堵头，另一端设置有第二堵头，所述第一堵头上开设有超高纯氢气出口且该出口与超高纯氢气出口管连通，所述第二堵头上开设有混合氢气入口且该入口与盘管的一端连通，所述盘管的另一端与混合氢气入口管连通，所述壳体内通过设置第一挡板和第二挡板将壳体内部分隔为工作腔、废气集气腔、进气集气腔三个腔室，所述工作腔内设置有钯膜管和套装在钯膜管内的内衬管，所述钯膜管一端封闭，另一端与废气集气腔连通，所述内衬管一端与进气集气腔连通，另一端为开放状态，或者是另一端为封闭状态但管壁上开孔，所述壳体外壁开设有废气出口且该出口与废气出口管以及废气集气腔连通；所述超高纯是指氢气的质量纯度不小于99.9999％。

上述的一种超高纯氢分离器，其特征在于，所述工作腔内设置有用于放置热电偶的热电偶放置管，所述热电偶放置管一端封闭，另一端与开设在第一堵头上的热电偶插口连通。

上述的一种超高纯氢分离器，其特征在于，所述壳体的内径为50mm～1000mm，所述超高纯氢气出口管、混合氢气入口管、废气出口管以及盘管的内径均为4mm～20mm。

上述的一种超高纯氢分离器，其特征在于，所述钯膜管的壁厚为0.04mm～0.1mm。

上述的一种超高纯氢分离器，其特征在于，所述钯膜管的材质为Pd-8Y合金或Pd-25Ag合金。

上述的一种超高纯氢分离器，其特征在于，所述钯膜管的氦泄漏率不大于5.0×10^-9Pa˙m³/S。