[发明专利]氢纯化设备

说明书

本公开内容提供了氢纯化设备及其部件。在一些实施方式中，所述设备可包括设置在第一端部框架和第二端部框架之间并固定至第一端部框架和第二端部框架的至少一个箔片微孔筛网装置。所述至少一个箔片微孔筛网装置可以包括至少一个氢选择性膜和至少一个微孔筛网结构，所述微孔筛网结构包括具有形成多个流体通道的多个孔的非多孔平面片。所述平面片可以包括构造为向渗透侧提供支撑的大致上相对的平面表面。所述多个流体通道可在所述相对的表面之间延伸。所述至少一个氢选择性膜可以冶金结合到所述至少一个微孔筛网结构。在一些实施方式中，所述设备可包括具有至少一个膜支撑结构的渗透框架，该膜支撑结构跨过开放区的至少大部分并且构造为支撑至少一个箔片微孔筛网装置。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2018年1月4日提交的名称为“氢纯化设备”的美国专利申请号15/862,474的优先权，该申请是2013年3月14日提交的名称为“制氢装置和氢纯化设备”的美国专利申请序列号13/829,766、现授权美国专利号9,187,324的部分继续申请，现授权美国专利号9,187,324的申请是2012年8月30日提交的名称为“制氢装置”的美国专利申请序列号13/600,096的部分继续申请。上述申请的全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。

背景技术

制氢装置是将一种或多种原料转化为包含氢气作为主要成分的产物流的装置。原料可包括含碳原料，并且在一些实施方式中，还可包括水。原料从原料输送系统输送到制氢装置的产氢区，通常是在压力和升高的温度下输送原料。产氢区常常与温度调节装置(例如加热装置或冷却装置)相关联，该温度调节装置消耗一个或多个燃料流以使产氢区维持在合适的温度范围内，以便有效地产生氢气。制氢装置可通过任何合适的(一个或多个)机制，诸如例如蒸汽重整、自热重整、热解和/或催化部分氧化等机制产生氢气。

然而，所生成或产生的氢气可能具有杂质。该气体可以称为包含氢气和其他气体的混合气体流。在使用混合气体流之前，必须对其进行纯化，以除去至少一部分其他气体。制氢装置因此可以包括用于提高混合气体流的氢纯度的氢纯化设备。氢纯化设备可以包括至少一个氢选择性膜，以将混合气体流分离成产物流和副产物流。产物流包含来自混合气体流的较高浓度的氢气和/或浓度得以降低的其他气体中的一种或多种。使用一个或多个氢选择性膜的氢纯化是压力驱动的分离过程，其中一个或多个氢选择性膜包含于压力容器中。混合气体流接触(一个或多个)膜的混合气体表面，并且产物流由渗透穿过(一个或多个)膜的至少一部分混合气体流形成。压力容器通常是密封的，以防止气体进入或离开压力容器，除非通过限定的入口和出口或导管进入或离开。

产物流可用于多种应用中。一种这样的应用是能量生产，诸如生产电化学燃料电池。电化学燃料电池是将燃料和氧化剂转化为电力、反应产物和热量的设备。例如，燃料电池可以将氢和氧转化为水和电力。在这些燃料电池中，氢为燃料，氧为氧化剂，并且水为反应产物。燃料电池堆包括多个燃料电池，并且可以与制氢装置一起使用以提供能量生产装置。

在美国专利第5,861,137、6,319,306、6,494,937、6,562,111、7,063,047、7,306,868、7,470,293、7,601,302、7,632,322、8,961,627号以及美国专利申请公开号2006/0090397、2006/0272212、2007/0266631、2007/0274904、2008/0085434、2008/0138678、2008/0230039和2010/0064887中描述了制氢装置、氢处理装置和/或这些装置的部件的示例。上述专利和专利申请公开文本的全部公开内容出于所有目的通过引用并入本文。

发明内容