МЕМБРАННОЕ УСТРОЙСТВО ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ ВОДОРОДА

Мембранное устройство для выделения водорода относится к устройствам для разделения многокомпонентных газовых смесей за счет избирательной проницаемости мембран. Устройство может быть использовано в химической, нефтехимической, нефтеперерабатывающей промышленности и энергетике.
Задачей полезной модели является создание устройства, способного отделять водород от других газов без использования дорогостоящих химических процессов (абсорбция, адсорбция, десорбция) и компрессорных и вакуумных машин.
7
Известно мембранное устройство [RU 2005105093 А, МПК В01D 69/12, В01D 61/00, В01D 53/22], включающее селективно проницаемую мембрану, выполненную в виде слоя элементов, например гранул, выполненных из материала с заданной избирательной проницаемостью, адсорбирующего сопутствующий и пропускающего целевой продукт. Недостатком устройства является то, что для создания движущей силы процесса необходимо дополнительное оборудование для транспортировки и сжатия газа.
7
Существует так же устройство [RU 78690 U1 МПК В01D 61/00], включающее в себя корпус, технологические штуцера для ввода исходной газовой смеси, вывода водорода и остаточного газа и палладиевой мембраны. Недостатком данного устройства является то, что при такой конструкции палладиевая мембрана должна иметь существенную толщину для обеспечения механической прочности. Однако увеличение толщины мембраны приведет к падению скорости процесса разделения.
Предлагаемое устройство состоит из корпуса 1, патрубка ввода водородсодержащей смеси 2, направляющего устройства 3, стакана из пористого материала 4, палладиевой мембраны 5, патрубка выхода газа 6 и патрубка выхода водорода 7.
Поток водородсодержащего газа подается в аппарат через патрубок 2, расположенный тангенциально к корпусу, приобретает поступательно-вращательное движение и проходит над поверхностью мембраны 5. Отличие вихревого течения газов в том, что на периферии аппарата создается избыточное давление (которое тем выше, чем выше степень крутки потока), а в центре - разряжение. Таким образом, за счет вихревого течения газа, создается существенная движущая сила процесса разделения. Конструктивная особенность аппарата в том, что мембрана выполнена в виде тонкого слоя палладия нанесенного на стакан и пористого термостойкого материала. Преимущество палладия в том, что через его кристаллическую решетку диффундируют только атомы водорода, а конструкция, состоящая из тонкого слоя палладия и основы из пористого материала, обеспечит механическую прочность мембраны при высокой пропускной способности. Так же для поддержания крутки потока внутренняя поверхность стакана выполнена спиральной с определенным шагом. Шаг спирали совпадает с шагом шнекового направляющего устройства 3. Такое сочетание позволяет увеличить длину пути газа над поверхностью мембраны, увеличить рабочую площадь мембраны, время пребывания газа в аппарате, способствует созданию избыточного давления над мембраной. Все это, в конечном счете, приведет к увеличению эффективность процесса мембранного отделения водорода от других газов.