[实用新型]一种金属镍中空纤维膜组件

说明书

本实用新型提供了一种金属镍中空纤维膜组件，所述组件从上到下依次设置上壳体、安置盘和下壳体；其中，所述上壳体设置进气口，所述安置盘设置金属镍中空纤维膜束，所述下壳体设置第一出气口。本实用新型提供的金属镍中空纤维膜组件可用于直接从高温混合气体中直接分离出氢气，避免了设置冷却系统，并且使用金属镍，降低了制氢成本，可用作在线制氢系统。

技术领域

本实用新型属于膜分离制氢技术领域，具体涉及一种金属镍中空纤维膜组件。

背景技术

氢气不仅是一种重要的化工原料，而且广泛应用于金属焊接或切割、金属冶炼、火箭或导弹的高能燃料、高效燃料电池等，但氢主要以化合物的形式存在于自然界中，必须经过制备、分离和提纯才能获得。目前氢气分离主要采用低温蒸馏或变压吸附技术，这些方法操作复杂，工艺路线长，成本高；膜分离法操作比较简单，但采用有机膜由于分离系数不高，需要多级分离，增加了生产成本，而且有机膜不耐高温，不能直接用于高温反应气的氢气分离。

目前可用于高温氢气分离的分离膜主要是金属钯(Pd)及其合金膜，它是基于氢气在金属Pd膜内的溶解并解离成氢原子，通过氢原子在膜内的扩散实现行氢气分离，具有100％的H₂分离选择性，因而可用于分离纯氢。但金属Pd非常昂贵，而且金属Pd膜的制备工艺复杂，并且由于氢脆以及高温下Pd膜与多孔支撑体间互相渗透反应而显著降低Pd膜的稳定性，难以大规模生产和工业化应用。金属镍(Ni)也具有一定的透氢性能，但其氢渗透速率远低于金属钯膜，因此常规的金属Ni膜也难以实际应用。CN105195030A公开了一种金属镍合金中空纤维膜及其制备方法和应用，其应用相转化-烧结技术制备金属镍合金中空纤维膜，这种中空纤维膜比表面积大，有效分离层厚度薄，因而可以获得高透氢速率，又由于金属Ni价格便宜，膜制备工艺和设备简单，且具有很好的稳定性，从而可望大大降低氢分离成本。然而，应用这种中空纤维膜组装膜组件时很难解决高温密封和连接问题，而如果用常规低温密封和连接方法制得的膜组件，其实际利用膜面积很小，难以实际生产应用，迄今还没有应用金属镍中空纤维膜从高温含氢气体中直接分离出高纯度氢气的报道。

发明内容

为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种金属镍中空纤维膜组件。

为达到此实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：

一方面，本实用新型提供了一种金属镍中空纤维膜组件，所述组件从上到下依次设置上壳体、安置盘和下壳体。

其中，所述上壳体设置进气口，所述安置盘设置金属镍中空纤维膜束，所述下壳体设置第一出气口。

在本实用新型中，所述上壳体为中空纤维膜束容器，提供足够大的空腔以确保可以将设置于安置盘上的金属镍中空纤维膜束全部容纳进去；并且上壳体提供了足够的空间使通入上壳体内的氢气可以透过金属镍中空纤维膜束进入下壳体内。所述下壳体为收集装置，收集过滤得到的氢气，氢气通过金属镍中空纤维膜束进入氢气收集装置(下壳体)，然后由第一出气口处排出，因此。进气口也可以称为原料气入口，第一出气口也可以称为渗透气出口。

金属镍中空纤维膜组件用于高温氢气分离时，混合气体从上壳体的进气口进入上壳体空腔内，然后通过设置于安置盘上的金属镍中空纤维膜束进行过滤得到高纯氢气，得到的高纯氢气进入下壳体空腔内，从下壳体的第一出气口排出，得到高纯氢气。本实用新型提供的金属镍中空纤维膜组件可用于直接从高温混合气体中直接分离出氢气，避免了设置冷却系统，并且使用金属镍，降低了制氢成本，可用作在线制氢系统。

优选地，所述安置盘上设置有至少一束金属镍中空纤维膜束，可根据实际分离所需膜面积均匀放置金属镍中空纤维膜束，可以是1束、2束、5束、10束、 15束、20束等。

优选地，所述金属镍中空纤维膜束通过密封圈密封连接于所述安置盘上。所述密封圈可以是石墨密封圈，也可以是金属密封圈。