ВОДОРОДОПРОНИЦАЕМАЯ МЕМБРАНА, ФИЛЬТРУЮЩИЙ ЭЛЕМЕНТ И МЕМБРАННЫЙ АППАРАТ

б
1. Водородопроницаемая мембрана на основе палладиевого сплава с рельефной наружной поверхностью с чередующимися выступами и окружающими каждый выступ впадинами, отличающаяся тем, что палладиевый сплав содержит один или несколько элементов из I, III, IV и VIII групп Периодической системы элементов, а отношение длины дуги L на поверхности выступов в их поперечном сечении к длине ее проекции на площадь основания D находится в пределах от 1,05 до 1+δ, где δ - пластичность материала мембраны.
2. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что указанные выступы выполнены с выпуклой поверхностью.
3. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что указанные выступы выполнены в виде сферического, параболического или эллипсоидного сегмента.
4. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что указанные выступы расположены равномерно по поверхности мембраны.
5. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что указанные впадины сообщены между собой.
6. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она имеет со стороны подачи газовой смеси металлическую рамку, герметично соединенную с ней по периметру, внутренний размер рамки меньше, а внешний размер - больше наружного размера мембраны.
7. Водородопроницаемая мембрана по п.7, отличающаяся тем, что указанная рамка выполнена из металла с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента теплового расширения палладиевого сплава, из которого изготовлена мембрана.
8. Водородопроницаемая мембрана по п.7, отличающаяся тем, что указанная рамка выполнена из конструкционного материала.
9. Водородопроницаемая мембрана по п.1, отличающаяся тем, что она выполнена в виде пластины с формой плоской фигуры.
10. Водородопроницаемая мембрана по п.9, отличающаяся тем, что пластина выполнена в форме круга, эллипса, квадрата или прямоугольника.
б
11. Фильтрующий элемент, включающий две стенки, одна из которых выполнена в виде водородопроницаемой мембраны из палладиевого сплава с размещенным между ними разделительным газоотводящим элементом, газоотводящие каналы которого сообщены с кольцевым коллектором для сбора водорода с отводящим патрубком, отличающийся тем, что другая стенка выполнена в виде водородопроницаемой мембраны или сплошной металлической подложки, каждая водородопроницаемая мембрана выполнена с рельефной наружной поверхностью с чередующимися выступами и окружающими каждый выступ впадинами, причем палладиевый сплав содержит один или несколько элементов из I, III, IV и VIII групп Периодической системы элементов, а отношение максимальной длины поверхности выступа L к максимальной длине основания выступа D находится в пределах от 1,05 до 1+δ, где δ - пластичность материала мембраны, при этом разделительный газоотводящий элемент выполнен пористым с минимально возможным гидравлическим сопротивлением чистому водороду, каждая мембрана герметично соединена со стороны подачи газовой смеси с рамкой, внутренний размер которой меньше, а внешний размер - больше наружного размера мембраны или равен наружному размеру сплошной металлической подложки, а рамки между собой или рамка и сплошная металлическая подложка герметично соединены по периметру с образованием кольцевого коллектора для сбора водорода.
12. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что разделительный газоотводящий элемент выполнен в виде набора плетеных сеток, покрытых инертным материалом, исключающим его сварку с мембранами в среде водорода, а его линейные размеры больше либо равны линейным размерам мембраны, но меньше линейных размеров рамки или сплошной металлической подложки.
13. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что указанные выступы водородопроницаемой мембраны выполнены с выпуклой поверхностью, которая обращена в сторону питающей смеси.
14. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что указанные выступы водородопроницаемой мембраны выполнены в виде сферического, параболического или эллипсоидного сегмента.
15. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что указанные выступы водородопроницаемой мембраны расположены равномерно по поверхности мембраны.
16. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что указанные впадины водородопроницаемой мембраны сообщены между собой.
17. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что указанная рамка выполнена из металла с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента теплового расширения палладиевого сплава, из которого изготовлены мембраны.
18. Фильтрующий элемент по п.11, отличающаяся тем, что указанная рамка выполнена из конструкционного материала.
19. Фильтрующий элемент по п.11, отличающийся тем, что водородопроницаемая мембрана выполнена в виде пластины с формой плоской фигуры.
20. Фильтрующий элемент по п.19, отличающийся тем, что пластина выполнена в форме круга, эллипса, квадрата или прямоугольника.
21. Мембранный аппарат, включающий корпус с размещенными в нем одним или несколькими фильтрующими элементами с размещенными с обеих их сторон газоотводящими и газоподводящими элементами и имеющий подвод исходной газовой смеси, выводы водорода и обедненной газовой смеси, отличающийся тем, что он снабжен коллекторами отвода водорода и отвода обедненной газовой смеси, герметично соединенными, соответственно, с выводами водорода и обедненной газовой смеси, каждый фильтрующий элемент выполнен в виде фильтрующего элемента по п.11, газоотводящие элементы выполнены в виде газоотводящих патрубков, герметично соединенных с коллектором отвода обедненной газовой смеси, газоподводящие элементы выполнены в виде дефлекторов, направляющих исходную газовую смесь вдоль наружной поверхности водородопроницаемых мембран фильтрующих элементов с их периферии к центру, а отводящие патрубки периферийных кольцевых коллекторов для сбора водорода фильтрующих элементов герметично соединены с коллектором отвода водорода.
22. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что дефлектор выполнен из двух одинаковых профилированных дисков, скрепленных между собой по периферии и выполненных с центральным отверстием, с выступами на их внешних боковых сторонах, имеющих протяженность от периферии к центру, и с выступами на внутренних боковых сторонах указанных дисков, образующих канал, в котором размещен газоотводящий патрубок.
23. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что дефлектор выполнен в виде плоского диска, расположенного в прорези газоотводящего патрубка, отходящего от центра водородопроницаемой мембраны и имеющего внутренний диаметр больше толщины диска.
24. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что выступы водородопроницаемой мембраны фильтрующих элементов выполнены с выпуклой поверхностью.
25. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что указанные выступы водородопроницаемой мембраны выполнены в виде сферического, параболического или эллипсоидного сегмента.
26. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что указанные выступы водородопроницаемой мембраны расположены равномерно по поверхности мембраны.
27. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что указанные впадины водородопроницаемой мембраны сообщены между собой.
28. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что водородопроницаемая мембрана выполнена в виде пластины с формой плоской фигуры.
29. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что пластины выполнены в форме круга, эллипса, квадрата или прямоугольника.
30. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что водородопроницаемая мембрана по периметру имеет герметично соединенную с ней металлическую рамку.
31. Мембранный аппарат по п.30, отличающийся тем, что указанная рамка выполнена из металла с коэффициентом теплового расширения, отличным от коэффициента теплового расширения палладиевого сплава, из которого изготовлены мембраны.
32. Мембранный аппарат по п.30, отличающийся тем, что указанная рамка выполнена из конструкционного материала.
33. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что подвод исходной газовой смеси и выводы водорода и обедненной газовой смеси выполнены в виде штуцеров.
34. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что герметичные соединения указанных отводящих патрубков с коллектором отвода водорода выполнены в виде резьбовых соединений с уплотнениями типа шар-конус.
35. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что герметичные соединения указанных отводящих патрубков с коллектором отвода водорода выполнены в виде сварных соединений.
36. Мембранный аппарат по п.21, отличающийся тем, что фильтрующие элементы объединены в модуль, представляющий собой сборку элементов на коллекторе отвода водорода, выполненного в виде отрезка винтовой линии, охватывающего указанную сборку по окружности с поворотом до 270°.
37. Мембранный аппарат по п.36, отличающийся тем, что указанные отводящие патрубки фильтрующих элементов, объединенных в модуль, герметично соединены с вышеуказанным коллектором с поворотом вокруг оси, проходящей через центры мембран перпендикулярно их плоскости, относительно друг друга на угол 10-20°.
38. Мембранный аппарат по п.36, отличающийся тем, что фильтрующие элементы объединены в один или более указанных модулей, а их отводящие патрубки герметично соединены с общим выходным коллектором водорода резьбовым соединением типа шар - конус.
39. Мембранный аппарат по п.35, отличающийся тем, что фильтрующие элементы объединены в один или более указанных модулей, а их отводящие патрубки герметично соединены с общим выходным коллектором водорода сварным соединением.