本发明专利技术公开了一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，包括：套管组件、纯化组件及加热组件，套管组件包括第一套管、第二套管及第三套管，第二套管内置于第一套管，且第三套管内置于第二套管，并将第一套管的内部分隔成相互连通的第一空腔、第二空腔及第三空腔，第一空腔、第二空腔及第三空腔沿第一套管的径向依次设置，纯化组件包括至少一个纯化件，纯化件内置于第二空腔，用于纯化流经第二空腔的粗氢气体，加热组件包括加热件，加热件均匀内置于第一空腔，用于提供粗氢气体燃烧的空间，并将粗氢气体燃烧所产生的热量传递至纯化组件，以使得纯化组件均匀受热。本发明专利技术能解决因缺乏外部电能或其他加热方式的条件下，从而导致无法对氢气进行纯化的问题。氢气进行纯化的问题。氢气进行纯化的问题。
【技术实现步骤摘要】
一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法
[0001]本专利技术涉及氢气纯化
，尤其涉及一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法。
技术介绍
[0002]近年来，随着氢能源等行业的快速发展，高纯氢气的需求量迅猛增大，促进人们对高纯氢气生产和分离技术的研究，钯膜扩散法是获得超纯氢气的方法之一，氢在钯膜中的溶解是自发放热的过程，溶解度随温度的升高而降低。钯膜在高于300℃的温度范围内为α相，当温度由300℃逐渐降低时，氢的溶解度逐渐增大，β相开始形成。由于α相和β相具有不同的晶胞参数，当钯膜经过数次氢气吸附/脱附或升温/降温循环，晶体结构在α相和β相之间反复变化，导致钯膜产生扭曲甚至断裂，成为“氢脆”。为了避免这一现象产生，钯膜进行氢气分离与纯化时，工作温度要高于300℃。因此在设计钯膜纯化器时，需增加相应的预热装置对纯化器进行升温。
[0003]例如申请号为：CN202010365262.3的中国专利技术专利，名称为：原料气及钯膜纯化器独立加热的氢气纯化装置和方法，包括原料气管道和钯膜纯化器；所述原料气管道依次通过原料气出气管、纯化器进气管与钯膜纯化器连通；且所述原料气管道布置在钯膜纯化器的外侧；所述原料气管道在靠近钯膜纯化器的内侧设置有第一加热器，用于对原料气管道进行加热；所述钯膜纯化器与第一加热器之间还设置有第二加热器，用于对钯膜纯化器进行加热。并且提供了原料气及钯膜纯化器独立加热的氢气纯化方法。本专利技术氢气纯化装置的结构简单，可均匀加热且可控温，能够提高氢气提纯效率；相应的，本专利技术的氢气纯化方法操作简便，加热均匀、控温准确，能够提高氢气提纯效率，当与此类似的纯化器中均采用加热装置进行升温的方式，且实际的使用环境下，并不具备外部电能或者其他外部加热装置加热的条件，导致纯化器无法及时提高温度，从而影响氢气纯化的效果。
[0004]因此，亟需一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，用于解决现有技术中因不具备外部电能或者其他加热方式的条件，从而导致该装置无法对氢气进行纯化的问题。
技术实现思路
[0005]有鉴于此，有必要提供一种自热式钯膜纯化装置及纯化方法，解决现有技术中因不具备外部电能或者其他加热方式的条件，从而导致该装置无法对氢气进行纯化的技术问题。
[0006]为达到上述技术目的，本专利技术的技术方案提供一种自热式钯膜纯化装置，包括：
[0007]套管组件，包括第一套管、第二套管及第三套管，所述第二套管内置于所述第一套管，且第三套管内置于所述第二套管，并将所述第一套管的内部分隔成相互连通的第一空腔、第二空腔及第三空腔，所述第一空腔、第二空腔及第三空腔沿所述第一套管的径向依次设置；
[0008]纯化组件，包括至少一个纯化件，所述纯化件内置于所述第二空腔，用于纯化流经所述第二空腔的粗氢气体；
[0009]加热组件，包括加热件，所述加热件均匀内置于所述第一空腔，用于提供粗氢气体燃烧的空间，并将粗氢气体燃烧所产生的热量传递至所述纯化组件，以使得所述纯化组件均匀受热。
[0010]进一步的，所述纯化件包括第四套管和至少一个钯膜纯化管，所述第四套管内置于所述第二空腔，并沿所述第二套管的周向均匀设置，所述钯膜纯化管沿所述第一套管的轴向设置，并均匀内置于所述第四套管。
[0011]进一步的，所述加热件包括至少两个第一翅片、至少两个第二翅片及燃烧催化剂，所述第一翅片沿所述第一套管的径向设置于所述第一套管的周向内壁，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述第二翅片设置于两个相邻地所述第一翅片之间，且所述第二翅片与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述燃烧催化剂均匀涂覆于所述第二翅片上。
[0012]进一步的，所述加热组件还包括筛网，所述筛网均匀内置于所述第一空腔，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的另一端外壁均相连接。
[0013]进一步的，所述套管组件还包括第一封板和第二封板，所述第一封板和第二封板分别连接于所述第一套管的两端，用于封堵所述第一套管的两端，且所述第二套管的一端和所述第三套管的一端与所述第一封板均相连接。
[0014]进一步的，所述套管组件还包括第一封板和第二封板，所述第一封板和第二封板分别连接于所述第一套管的两端，用于封堵所述第一套管的两端，且所述第二套管的一端和所述第三套管的一端与所述第一封板均相连接。
[0015]进一步的，还包括进气组件，所述进气组件包括至少一个第一进气管、至少一个第一阀门、至少一个第二进气管、至少一个第二阀门、粗氢气体入口及至少一个空气入口，所述第一进气管与所述第一空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第一空腔通入粗氢气体，所述第一阀门与所述第一进气管一一对应设置，并设置于所述第一进气管上，所述第二进气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第二空腔通入粗氢气体，所述第二阀门与所述第二进气管一一对应设置，并设置于所述第二进气管上，所述粗氢气体入口与所述第一进气管和第二进气管均相连通，所述空气入口与第一进气管相连通。
[0016]进一步的，还包括出气组件，所述出气组件包括至少一个第一出气管、至少一个第三阀门、至少一个第二出气管、至少一个第四阀门、第三出气管及尾气出口，所述第一出气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第二封板，用于排出经所述纯化件纯化后的氢气，所述第三阀门与所述第一出气管一一对应设置，并设置于所述第一出气管上，所述第二出气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于排出经所述纯化件纯化后的尾气，所述第四阀门与所述第二出气管一一对应设置，并设置于所述第二出气管上，所述第三出气管与所述第三空腔相连通，并连接于所述第二封板，用于排出经所述加热件燃烧后的尾气，所述尾气出口与所述第一出气管、第二出气管及第三出气管均相连通。
[0017]进一步的，还包括测温件，所述测温件连接于所述第一套管的外壁，且其测量端内置于所述第二空腔。
[0018]进一步的，还包括至少一个第三翅片，所述第三翅片沿所述第三套管的径向设置，并连接于所述第三套管的周向内壁。
[0019]本专利技术的技术方案还提供一种自热式钯膜纯化方法，包括如下步骤：
[0020]S1、关闭所述第一阀门、第三阀门及第四阀门，打开所述第二阀门，利用抽真空设备与所述粗氢气体入口相连，并将所述第一空腔、第二空腔及第三空腔内部抽真空至0.01MPa～0.05MPa，然后关闭所述第二阀门；
[0021]S2、打开所述第一阀门，将粗氢气体沿粗氢气体入口通入，同时从所述空气入口通入空气，将混合气体在加热件中点燃，使得所述纯化组件升温，燃烧后的尾气经由所述尾气出口排出；
[0022]S3、控制所述第一阀门的流速，并通过所述测温件监测所述钯膜纯化管的温度，使得所述钯膜纯化管的温度维持在350℃～400℃；
[0023]S4、打开所述第二阀门、第三阀门及第四阀门，使得粗氢气体进入所述钯膜纯化管，并经纯化后，氢气由所述第一出气管排出，纯化后的尾气和燃烧后的尾气均由所述尾气出口排出；
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【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种自热式钯膜纯化装置，其特征在于，包括：套管组件，包括第一套管、第二套管及第三套管，所述第二套管内置于所述第一套管，且第三套管内置于所述第二套管，并将所述第一套管的内部分隔成相互连通的第一空腔、第二空腔及第三空腔，所述第一空腔、第二空腔及第三空腔沿所述第一套管的径向依次设置；纯化组件，包括至少一个纯化件，所述纯化件内置于所述第二空腔，用于纯化流经所述第二空腔的粗氢气体；加热组件，包括加热件，所述加热件均匀内置于所述第一空腔，用于提供粗氢气体燃烧的空间，并将粗氢气体燃烧所产生的热量传递至所述纯化组件，以使得所述纯化组件均匀受热。2.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述纯化件包括第四套管和至少一个钯膜纯化管，所述第四套管内置于所述第二空腔，并沿所述第二套管的周向均匀设置，所述钯膜纯化管沿所述第一套管的轴向设置，并均匀内置于所述第四套管。3.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述加热件包括至少两个第一翅片、至少两个第二翅片及燃烧催化剂，所述第一翅片沿所述第一套管的径向设置于所述第一套管的周向内壁，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述第二翅片设置于两个相邻地所述第一翅片之间，且所述第二翅片与所述第一套管的内壁和所述第二套管的外壁均相连接，所述燃烧催化剂均匀涂覆于所述第二翅片上。4.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述加热组件还包括筛网，所述筛网均匀内置于所述第一空腔，并与所述第一套管的内壁和所述第二套管的另一端外壁均相连接。5.根据权利要求1所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，所述套管组件还包括第一封板和第二封板，所述第一封板和第二封板分别连接于所述第一套管的两端，用于封堵所述第一套管的两端，且所述第二套管的一端和所述第三套管的一端与所述第一封板均相连接。6.根据权利要求5所述的自热式钯膜纯化装置，其特征在于，还包括进气组件，所述进气组件包括至少一个第一进气管、至少一个第一阀门、至少一个第二进气管、至少一个第二阀门、粗氢气体入口及至少一个空气入口，所述第一进气管与所述第一空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第一空腔通入粗氢气体，所述第一阀门与所述第一进气管一一对应设置，并设置于所述第一进气管上，所述第二进气管与所述第二空腔相连通，并连接于所述第一封板，用于往所述第二空腔通入粗氢气体，所述第二阀门与所述第二进气管一...
【专利技术属性】
技术研发人员：张浩，朱玉厚，黄润伍，马骏驰，袁智，
申请(专利权)人：武汉船用电力推进装置研究所中国船舶重工集团公司第七一二研究所，
类型：发明
国别省市：
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