專利名稱：帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型屬氫氣純化器技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化
o
背景技術(shù)：
利用鈀膜來進(jìn)行H2的純化是目前常見的一種H2純化方案。鈀管純化氫的原理是，在300-500°C下，把待純化的氫通入鈀管的一側(cè)時，氫被吸 附在鈀管壁上，鈀的4d電子層缺少兩個電子，它能與氫生成不穩(wěn)定的化學(xué)鍵(鈀與氫的這 種反應(yīng)是可逆的)，在鈀的作用下，氫被電離為質(zhì)子其半徑為1.5X 1015m，而鈀的晶格常數(shù) 為3. 88X 10-10m(20°C時)，故可通過鈀管，在鈀的作用下質(zhì)子又與電子結(jié)合并重新形成氫 分子，從鈀管的另一側(cè)逸出。在鈀管表面，未被離解的氣體是不能透過的，故可利用鈀管獲 得高純氫。鈀膜純化器的產(chǎn)出效率和與鈀膜兩側(cè)壓差相關(guān)，壓差越大，產(chǎn)出量越大。圖2是目前常見的鈀膜純化器的結(jié)構(gòu)，粗氫氣經(jīng)過熱交換器E1后進(jìn)入純化器P1， 純化后的高純氫氣經(jīng)過閥門VI輸出。而純化過程不能通過鈀膜的雜質(zhì)氣體經(jīng)過流量計F1 后排出。這種結(jié)構(gòu)的純化器原理上能夠工作，可是在實際應(yīng)用中卻有很大問題。在 300-50(TC下高溫下，氫氣分子吸附在鈀金屬表面，氫氣原子滲入鈀金屬內(nèi)。在這一情形下， 由于鈀金屬的機(jī)械性能極差，若由于某些原因，例如斷電，導(dǎo)致加熱中斷，在鈀膜的溫度下 降過程中，若不把吸附在鈀金屬表面的氫氣分子清除，會導(dǎo)致鈀膜的破裂，無法繼續(xù)進(jìn)行氫 氣的純化。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種在最短的時間內(nèi)把吸附在鈀膜上的 氫氣分子主動吹除的一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器。本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是提供一種帶自動吹掃的鈀管氫 氣純化器，包括閥門、純化器、熱交換器和流量計，所述的純化器與熱交換器相連，并經(jīng)過端 點(diǎn)與相互并聯(lián)的第一真空控制閥、第二單向閥及第一單向閥相連，所述的第一單向閥與粗 氫入口手動控制閥、粗氫入口氣動控制閥相互串聯(lián)，所述的第二單向閥與吹掃氮?dú)馐謩涌?制閥、吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y相互串聯(lián)，所述的純化器通過熱交換器還與相互并聯(lián)的第二真 空控制閥、高純氫氣氣動控制閥相連，所述的高純氫氣氣動控制閥與高純氫氣手動控制閥 串聯(lián)，所述的純化器與排氣旁通氣動控制閥相連，壓縮空氣控制閥經(jīng)過吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂?閥、粗氫入口氣動控制閥及高純氫氣氣動控制閥與排氣旁通氣動控制閥相連，排氣旁通氣 動控制閥與流量計并聯(lián)后與第三單向閥連接。所述的各個閥門根據(jù)需求選擇性的關(guān)閉或打開。所述的裝置正常純化過程中時，所述的粗氫入口手動控制閥，粗氫入口氣動控制
3閥，高純氫氣氣動控制閥高純氫氣手動控制閥打開，其他閥門關(guān)閉，粗氫氣經(jīng)過打開的粗氫 入口手動控制閥，粗氫入口氣動控制閥，經(jīng)過鈀膜純化器后經(jīng)過打開的高純氫氣氣動控制 閥，高純氫氣手動控制閥后輸送；雜質(zhì)氣體經(jīng)過流量計后排出。所述的裝置處于斷電或其他緊急狀況時，所述的吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎y，吹掃氮?dú)?氣動控制閥，排氣旁通氣動控制閥打開，其他閥門關(guān)閉，氫氣的純化工藝中斷；氮?dú)饨?jīng)過打 開的吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎y，吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y吹掃鈀膜，然后經(jīng)過大流量排出。所述的裝置處于維護(hù)狀態(tài)時，第一真空控制閥或第二真空控制閥打開。有益效果本實用新型能夠在斷電或其他緊急狀況下自動用大流量氮?dú)獯祾哜Z膜，在最短的 時間內(nèi)把吸附在鈀膜上的氫氣分子主動吹除。從而避免了快速降溫的鈀膜由于表面吸附的 氫氣分子而破裂，大大延長的鈀膜純化器的使用壽命。

圖1為背景技術(shù)中利用鈀膜純化H2的原理圖。圖2為背景技術(shù)中鈀膜純化器的基本結(jié)構(gòu)圖。圖3為本實用新型結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
下面結(jié)合具體實施例，進(jìn)一步闡述本實用新型。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本 實用新型而不用于限制本實用新型的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本實用新型講授的內(nèi)容 之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本實用新型作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申 請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。如圖3所示，本實用新型包括閥門、純化器、熱交換器和流量計，所述的純化器與 熱交換器相連，并經(jīng)過端點(diǎn)與相互并聯(lián)的第一真空控制閥VI、第二單向閥C2及第一單向閥 C1相連，所述的第一單向閥C1與粗氫入口手動控制閥V4、粗氫入口氣動控制閥V7相互串 聯(lián)，所述的第二單向閥C2與吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎yV3、吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎yV6相互串聯(lián)，所 述的純化器通過熱交換器還與相互并聯(lián)的第二真空控制閥V5、高純氫氣氣動控制閥V8相 連，所述的高純氫氣氣動控制閥V8與高純氫氣手動控制閥V9串聯(lián)，所述的純化器與排氣旁 通氣動控制閥V10相連，壓縮空氣控制閥V2經(jīng)過吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎yV6、粗氫入口氣動控 制閥V7及高純氫氣氣動控制閥V8與排氣旁通氣動控制閥V10相連，排氣旁通氣動控制閥 V10與流量計并聯(lián)后與第三單向閥C3連接。A.在正常純化過程中，V4，V7，V8，V9打開，其他閥門關(guān)閉；粗氫氣經(jīng)過打開的V4， V7,經(jīng)過鈀膜純化器P1后經(jīng)過打開的V8，V9后輸送；雜質(zhì)氣體經(jīng)過流量計F1后排出B.在斷電或其他緊急狀況，V3, V6, V10打開，其他閥門關(guān)閉，氫氣的純化工藝中 斷。氮?dú)饨?jīng)過打開的V3，V6吹掃鈀膜，然后經(jīng)過V10大流量排出。C.在維護(hù)狀態(tài)，VI或V5打開，用于抽真空后用負(fù)壓側(cè)漏法判斷鈀膜是否有破裂和 泄漏。其中真空控制閥VI用于純化器前段進(jìn)行負(fù)壓檢漏測試。壓縮空氣控制閥V2為系統(tǒng)中氣動閥的控制氣源。[0025]吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎yV3用于在特定情況下手動供應(yīng)氮?dú)?，吹掃鈀膜。粗氫入口手動控制閥V4用于粗氫入口的手動控制。真空控制閥V5用于純化器后段進(jìn)行負(fù)壓檢漏測試。吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎yV6用于在特定情況下自動供應(yīng)氮?dú)?，吹掃鈀膜。粗氫入口氣動控制閥V7用于粗氫入口的自動控制。高純氫氣氣動控制閥V8用于自動控制高純氫氣的輸送。高純氫氣手動控制閥V9用于手動控制高純氫氣的輸送。排氣旁通氣動控制閥V10用于在特定情況下自動大量排氣。鈀膜純化器P1用于氫氣的純化。流量計F1用于控制純化過程中雜質(zhì)氣體的流量。
權(quán)利要求一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器，包括閥門、純化器、熱交換器和流量計，其特征在于所述的純化器與熱交換器相連，并經(jīng)過端點(diǎn)與相互并聯(lián)的第一真空控制閥(V1)、第二單向閥(C2)及第一單向閥(C1)相連，所述的第一單向閥(C1)與粗氫入口手動控制閥(V4)、粗氫入口氣動控制閥(V7)相互串聯(lián)，所述的第二單向閥(C2)與吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎y(V3)、吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y(V6)相互串聯(lián)，所述的純化器通過熱交換器還與相互并聯(lián)的第二真空控制閥(V5)、高純氫氣氣動控制閥(V8)相連，所述的高純氫氣氣動控制閥(V8)與高純氫氣手動控制閥(V9)串聯(lián)，所述的純化器與排氣旁通氣動控制閥(V10)相連，壓縮空氣控制閥(V2)經(jīng)過吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y(V6)、粗氫入口氣動控制閥(V7)及高純氫氣氣動控制閥(V8)與排氣旁通氣動控制閥(V10)相連，排氣旁通氣動控制閥(V10)與流量計并聯(lián)后與第三單向閥(C3)連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器，其特征在于所述的裝 置正常純化過程中時，所述的粗氫入口手動控制閥(V4)，粗氫入口氣動控制閥(V7)，高純 氫氣氣動控制閥(V8)高純氫氣手動控制閥(V9)打開，其他閥門關(guān)閉，粗氫氣經(jīng)過打開的粗 氫入口手動控制閥(V4)，粗氫入口氣動控制閥(V7)，經(jīng)過鈀膜純化器后經(jīng)過打開的高純氫 氣氣動控制閥(V8)，高純氫氣手動控制閥(V9)后輸送；雜質(zhì)氣體經(jīng)過流量計后排出。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器，其特征在于所述的 裝置處于斷電或其他緊急狀況時，所述的吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎y(V3)，吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y (V6)，排氣旁通氣動控制閥(V10)打開，其他閥門關(guān)閉，氫氣的純化工藝中斷；氮?dú)饨?jīng)過打 開的吹掃氮?dú)馐謩涌刂崎y(V3)，吹掃氮?dú)鈿鈩涌刂崎y(V6)吹掃鈀膜，然后經(jīng)過排氣旁通氣 動控制閥(V10)大流量排出。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器，其特征在于所述的裝 置處于維護(hù)狀態(tài)時，第一真空控制閥(VI)或第二真空控制閥(V5)打開。
專利摘要本實用新型涉及一種帶自動吹掃的鈀管氫氣純化器，該純化器由閥門V1-V10；純化器，熱交換器，流量計，單向閥及附帶的控制系統(tǒng)組成。本實用新型通過閥門的組合開關(guān)分別實現(xiàn)在正常純化過程中，在斷電或其他緊急狀況，在維護(hù)狀態(tài)各種不同的功效。本實用新型能夠在斷電或其他緊急狀況下自動用大流量氮?dú)獯祾哜Z膜，在最短的時間內(nèi)把吸附在鈀膜上的氫氣分子主動吹除。從而避免了快速降溫的鈀膜由于表面吸附的氫氣分子而破裂，大大延長鈀膜純化器的使用壽命。
文檔編號C01B3/50GK201605164SQ20092021034
公開日2010年10月13日 申請日期2009年9月29日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月29日
發(fā)明者于鋒 申請人:上海昕通半導(dǎo)體設(shè)備有限公司;上海正帆科技有限公司;上海億欣電子科技有限公司