CN115806272A - 高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法 - Google Patents

Abstract

一种高分子膜结合钯膜的氢纯化***，包含：高分子膜过滤装置；气体压缩装置，其与该高分子膜过滤装置流体连接；以及钯膜过滤装置，其与该气体压缩装置流体连接。一种高分子膜结合钯膜的氢纯化方法，包含：(a)通过高分子膜将气体过滤，以初步去除该气体中的氮气；(b)压缩经步骤(a)过滤的气体；(c)通过钯膜过滤经步骤(b)压缩的气体，以进一步去除该气体中的氮气。本发明的高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法适用于纯化氢气。

Description

高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法

技术领域

本发明涉及一种氢纯化***，特别是一种高分子膜结合钯膜的氢纯化***。本发明也涉及一种氢纯化方法，特别是一种高分子膜结合钯膜的氢纯化方法。

背景技术

氢气纯化技术在市面常见的技术为钯膜纯化(以下简称PdM)以及变压吸附***(以下简成PSA)，此两种方法皆为高纯度氢气再纯化，从原本纯度为99.9～99.995％的氢气纯化至99.9999％(含以上)，无法直接将低纯度的氢气纯化至高纯度，且纯化过程须将气体加压至高压，经济效益以及回收效率皆低。

如上所述，氢气纯化技术的经济效益以及回收效率皆低，因此，有必要提供一种氢纯化***及方法，以提升经济效益以及回收效率。

发明内容

有鉴于上述现有技术的不足，本发明结合高分子膜(以下简称PolyM)以及PdM技术，PolyM具有较简易的运作***，较低的能量需求，占地面积较小以及可以连续运作等优点，再利用PdM进行高度纯化，可以得到99.999％～99.9999％的氢气。

为达成上述目的所采取的主要技术手段是令前述的高分子膜结合钯膜的氢纯化***，包含：

高分子膜过滤装置；

气体压缩装置，其与该高分子膜过滤装置流体连接；以及

钯膜过滤装置，其与该气体压缩装置流体连接。

为达成上述目的所采取的又一主要技术手段是令前述的高分子膜结合钯膜的氢纯化方法，包含：

(a)通过高分子膜将气体过滤，以初步去除该气体中的氮气；

(b)压缩经步骤(a)过滤的气体；

(c)通过钯膜过滤经步骤(b)压缩的气体，以进一步去除该气体中的氮气。

相较于传统的氢气纯化技术，本发明的高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法中所使用的压力相对较低，因此，所需消耗的能源较少，具有优选的经济效益以及回收效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是实施例1的氢纯化***的示意图。

图2是实施例2的氢纯化***的示意图。

图3是实施例3的氢纯化方法的流程图。

图4是测试例的测试结果。

附图标记

10 高分子膜结合钯膜的氢纯化***

11 高分子膜过滤装置

12 气体压缩装置

13 钯膜过滤装置

20 高分子膜结合钯膜的氢纯化***

21 高分子膜过滤装置

22 气体压缩装置

23 钯膜过滤装置

24 第一槽体

25 第二槽体

26 第一压力传送器

27 第二压力传送器

S101 步骤

S102 步骤

S103 步骤

具体实施方式

以下藉由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟习此技艺的人士可由本说明书所揭示的内容了解本发明的其他优点与功效。本发明也可藉由其他不同的具体实施例加以实施或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不悖离本发明的精神下进行各种修饰与变更。

本文中所述的“流体连接”包含直接“流体连接”与间接“流体连接”，举例来说，A装置与B装置“流体连接”可包含：A装置与B装置直接“流体连接”；以及A装置与B装置之间通过C装置间接“流体连接”等形式。

实施例1

如图1所示，实施例1的高分子膜结合钯膜的氢纯化***10，包含：高分子膜过滤装置11；气体压缩装置12，其与该高分子膜过滤装置11流体连接；以及钯膜过滤装置13，其与该气体压缩装置12流体连接。

其中，该高分子膜过滤装置11适用于将气体过滤，以初步去除该气体中的氮气。

其中，该气体压缩装置12适用压缩经该高分子膜过滤装置11过滤的气体。于优选实施方式中，该气体压缩装置12适用将经该高分子膜过滤装置11过滤的气体压缩至4～7barg。

其中，该钯膜过滤装置13适用于将经气体压缩装置12压缩的气体过滤，以进一步去除该气体中的氮气。

实施例2

如图2所示，实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***20，包含：高分子膜过滤装置21；气体压缩装置22，其与该高分子膜过滤装置21流体连接；以及钯膜过滤装置23，其与该气体压缩装置22流体连接。

实施例2的高分子膜过滤装置21、气体压缩装置22以及钯膜过滤装置23与实施例1相同，于此不再赘述。

相较于实施例1，实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***20，进一步包含：第一槽体24，其与该高分子膜过滤装置21及该气体压缩装置22流体连接；以及第二槽体25，其与该气体压缩装置22及该钯膜过滤装置23流体连接。该第一槽体24及该第二槽体25的设置，使实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***20可以进一步调控气体在各装置之间的流动。

此外，相较于实施例1，实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***20，亦进一步包含：第一压力传送器26，其与该第一槽体24流体连接；以及第二压力传送器27，其与该第二槽体25流体连接。该第一压力传送器26及该第二压力传送器27的设置，也使实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***20可以进一步调控气体在各装置之间的流动。于优选实施方式中，该第一压力传送器26及该第二压力传送器27中的压力低于10barg。

实施例3

如图3所示，实施例3的高分子膜结合钯膜的氢纯化方法，包含：(a)通过高分子膜将气体过滤，以初步去除该气体中的氮气S101；(b)压缩经步骤(a)过滤的气体S102；(c)通过钯膜过滤经步骤(b)压缩的气体，以进一步去除该气体中的氮气S103。

其中，步骤(a)可通过如实施例1及实施例2所述的高分子膜过滤装置将气体过滤。

其中，步骤(b)可通过如实施例1及实施例2所述的气体压缩装置将经步骤(a)过滤的气体压缩。

其中，步骤(c)可通过如实施例1及实施例2所述的钯膜过滤装置将经步骤(b)压缩的气体过滤。

于优选实施方式中，该步骤(b)是将气体压缩至4～7barg。

测试例1

本测试例实际测量实施例1的高分子膜过滤装置的回收率及所获得的氢气的纯度，以了解本发明的高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法的效能。

经测试，本发明的实施例1的高分子膜结合钯膜的氢纯化***可获得纯度达99.999％～99.9999％的氢气，且回收率可达95％以上。

测试例2

本测试例实际测量实施例2的高分子膜过滤装置的回收率及所获得的氢气的纯度，以了解本发明的高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法的效能，其测试结果如图4所示。如图4所示，本发明的实施例2的高分子膜结合钯膜的氢纯化***可获得纯度达99.999％～99.9999％的氢气，且回收率可达95％以上。实施例2的高分子膜过滤装置回收率及所获得的氢气的纯度与实施例1相近，但相较于实施例1，实施例2进一步包含第一槽体、第一压力传送器、第二槽体以及第二压力传送器，当气体压缩装置不稳定时，该第一槽体及第二槽体可具有减缓纯度震荡幅度的功效。

综合上述测试结果可证实，本发明的高分子膜结合钯膜的氢纯化***以及氢纯化方法可获得纯度达99.999％～99.9999％的氢气，且回收率可达95％以上。

上述实施例仅例示性说明本发明，而非用于限制本发明。任何熟习此项技艺的人士均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所载。

Claims (5)

1.一种高分子膜结合钯膜的氢纯化***，其特征在于，包含：

高分子膜过滤装置；

气体压缩装置，其与该高分子膜过滤装置流体连接；以及

钯膜过滤装置，其与该气体压缩装置流体连接。

2.根据权利要求1所述的氢纯化***，其特征在于，进一步包含：

第一槽体，其与该高分子膜过滤装置及该气体压缩装置流体连接；以及

第二槽体，其与该气体压缩装置及该钯膜过滤装置流体连接。

3.根据权利要求2所述的氢纯化***，其特征在于，进一步包含：

第一压力传送器，其与该第一槽体流体连接；以及

第二压力传送器，其与该第二槽体流体连接。

4.一种高分子膜结合钯膜的氢纯化方法，其特征在于，包含：

(a)通过高分子膜将气体过滤，以初步去除该气体中的氮气；

(b)压缩经步骤(a)过滤的气体；

(c)通过钯膜过滤经步骤(b)压缩的气体，以进一步去除该气体中的氮气。

5.根据权利要求4所述的氢纯化方法，其特征在于，该步骤(b)是将气体压缩至4～7barg。

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