一种地下产氢分离提纯工艺制造技术

本申请涉及化学提纯技术领域，具体关于一种地下产氢分离提纯工艺。该工艺包括以下步骤：(1)将待分离提纯的混合气通入

【技术实现步骤摘要】
一种地下产氢分离提纯工艺


[0001]本申请涉及气体提纯
，具体关于一种地下产氢分离提纯工艺。

技术介绍

[0002]传统的氢气通常由天然气、原油和煤等化石燃料生产，世界上96％的氢气生产来自化石燃料，而3.9％来自电解水和0.1％来自其他生产方法。而关于制氢的生物方法，是现在热门关注的领域。由于常规氢气和生物氢气的生产反应物、生产方法、气体成分和气体条件等条件均不相同，因此气体成分也有所不同，为了使得氢气的分离和提纯过程简化，可以通过限制产甲烷菌的繁殖和发酵过程，使得地下产氢获得的混合气主要成分为氢气、二氧化碳、一氧化碳和其他少量的气体，并且由于地下微生物产氢的特点，导致混合气中还包括大部分的水需要去除。
[0003]传统的氢气分离提纯技术有低温分离法、变压吸附法(PSA)、化学吸附法和膜分离法等，其中低温分离法作为最早期广泛使用的分离方法，虽然不需要引入过多的化学成分，但是需要消耗大量的能源用于维持低温，成本消耗大，而化学吸附法也需要消耗大量的氢氧化钠，而变压吸附法最大的缺陷就在于氢气的回收率非常低，由于地下微生物产氢的特点，获得的混合气中氢气含量本就比较低，因此这种方式也不可行，最重要的是上述三种方式获得的氢气纯度也比较低。
[0004]而采用膜分离法是最热门的方式，然而由于微生物产氢过程中生成的气体相较于常规石油裂解方式产生的混合气组成不同，微生物发酵过程会产生二氧化碳以及氢气产物，除此之外还可能产生少量硫化氢，为此需要对专门针对微生物产氢进行分离提纯进行研究和探索，并且还需要尽量提高分离效率。

技术实现思路

[0005]为了解决上述问题，提供了一种地下产氢分离提纯工艺，该方法采用由钯层、钒层和聚砜基层组成的复合渗透膜，能够提高氢气的分离纯度和速度，并且考虑到微生物制氢中产生的少量硫化氢和大量的水分特点，首先通过两步除水和两步除硫化氢，再通过复合渗透膜进行分离，从而能够保护钯层，进而提高复合渗透膜对氢气的分离效果，同时采用钯层、钒层和聚砜基层三层复合结构，其中钯层具有较高的氢气吸附效率，而钒层具有较高的氢气传导效率，并且配合硬度较强的聚砜基层，不仅能够提高整体复合渗透膜的强度，还能进一步提高氢气的分离效果。
[0006]根据本申请的一个方面，提供了一种地下产氢分离提纯工艺，包括以下步骤：
[0007](1)将待分离提纯的混合气通入
‑
5～
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1℃四氯甲烷溶液中进行初步除水后，再通入氯化钙干燥器中去除残余水分；
[0008](2)将去除水分后的混合气通过平铺有50～60℃铬渣的反应床进行初步除硫后，再通入硫化氢吸收液中去除残余硫化氢；
[0009](3)将去除硫化氢后的混合气经复合渗透膜过滤后获得分离提纯后的氢气；
[0010]所述复合渗透膜包括钯层、钒层和聚砜基层，所述钒层位于所述钯层和聚砜基层之间。
[0011]可选的，所述复合渗透膜的厚度为90～120μm。
[0012]可选的，所述钯层、钒层和聚砜基层的厚度之比为(1～2)：(3～5)：10。
[0013]可选的，所述钯层、钒层和聚砜基层的厚度之比为1：4：10。
[0014]可选的，所述复合渗透膜的制备步骤包括：
[0015](a)清洗衬底表面并放置于真空室，充入氩气作为保护气，溅射镀制钒膜，获得钒层；
[0016](b)使用化学镀，将钒层进入镀钯液中，在钒层的外侧覆盖钯膜，除去衬底后获得钒层和钯层；
[0017](c)将聚砜加热至熔融状态后，使用喷涂设备将聚砜喷涂至钒膜远离钯层的另一侧，冷却后得到所述复合渗透膜。
[0018]可选的，所述步骤(b)之前先对钒层的外侧进行抛光打磨。
[0019]可选的，所述镀钯液包含钯盐、EDTA、脲醛、盐酸和氨水。
[0020]可选的，所述脲醛浓度为10～15g/L。
[0021]可选的，所述镀钯液还包含乙二醇。
[0022]可选的，所述乙二醇浓度为50～100ml/L。
[0023]本申请的有益效果包括但不限于：
[0024]1.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，采用了由钯层、钒层和聚砜基层组成的复合渗透膜，其中钯层能够较好地对氢气进行吸附和解离，而其中钒层具有较好的氢气渗透效果，可以将钯层吸附解离的氢气进行传导，而且钒层的强度较高，能够对钯层起到较好的保护作用，避免钯层发生破裂，进一步使用聚砜基层配合使用，能够进一步对氢气进行分离，提高氢气的分离效果。
[0025]2.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，采用的复合渗透膜的厚度为90～120μm，其中钯层、钒层和聚砜基层的厚度之比为(1～2)：(3～5)：10，聚砜基层厚度最高并且位于与混合气接触的最外层，既能够借助于其厚度和硬度起到对钯层和钒层的保护作用，还能进一步对氢气进行分离，使得获得氢气纯度更高，而钯层对氢气的分离效果好，但是渗透性较差，通过设置最薄的钯层并配合厚度较厚对氢气渗透性好的钒层，能够提高氢气的分离效率。
[0026]3.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，其中复合渗透膜的结构为三层夹心结构，其中钯层、钒层和聚砜基层的厚度依次增加，钯层、钒层和聚砜基层中钒层对氢气的渗透率最好，而两侧的钯层和聚砜基层则对氢气的分离效果好，通过设置上述的复合渗透膜，既能够尽可能提高氢气的分离效率，又能使得氢气的分离效果也较好，还能提高复合渗透膜的强度和使用寿命。
[0027]4.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，由于微生物制氢的特点，混合气中会携带有大量的水分，并且还有微量的硫化氢，而硫化氢和水分的存在会对钯层的活性产生抑制，降低钯层对氢气的吸附和解离效果，因此在提纯工艺中首先除去水分并且还增加了除去硫化氢的步骤。
[0028]5.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，在复合渗透膜分离前，对混合气中的水
和硫化氢均采用了两步进行去除，如此能够完全去除混合气中的水分和硫化氢，起到对复合渗透膜的保护作用，极大延长了复合渗透膜的使用寿命，并提高了复合渗透膜的对氢气的分离效果和分离效率。
[0029]6.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，通过在镀钯液中添加脲醛成分，可以延长化学镀中钯层形成的时间，从而提高刷镀效果，使得沉积的钯层不仅均匀度更高，而且镀层更加致密，还不会导致过多的钯沉积，但是由于钯层过于致密也导致对氢气的渗透性比较差，使得氢气的回收效率过低，进一步在镀钯液中添加乙二醇对钯层进行调整，在保证钯层优秀的过滤效果的同时，还能明显提高氢气的渗透性，从而提高氢气的回收率。
[0030]7.根据本申请的地下产氢分离提纯工艺，由于利用微生物地下产氢所形成的混合气中主要成分为二氧化碳和氢气，与其他氢气的制备方式相比这种方式制备的包含氢气的混合气还具有水汽多以及含有少量硫化氢的特点，鉴于上述混合气体中成分的特点，通过使用复合渗透膜的提纯工艺，而氢气可以特异性、高效地透过该复合渗透膜，从而可以有效分离其中的二氧化碳和氢气，并且在提纯工艺前期去本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种地下产氢分离提纯工艺，其特征在于，包括以下步骤：(1)将待分离提纯的混合气通入
‑
5～
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1℃四氯甲烷溶液中进行初步除水后，再通入氯化钙干燥器中去除残余水分；(2)将去除水分后的混合气通过平铺有50～60℃铬渣的反应床进行初步除硫后，再通入硫化氢吸收液中去除残余硫化氢；(3)将去除硫化氢后的混合气经复合渗透膜过滤后获得分离提纯后的氢气；所述复合渗透膜包括钯层、钒层和聚砜基层，所述钒层位于所述钯层和聚砜基层之间。2.根据权利要求1所述的地下产氢分离提纯工艺，其特征在于，所述复合渗透膜的厚度为90～120μm。3.根据权利要求2所述的地下产氢分离提纯工艺，其特征在于，所述钯层、钒层和聚砜基层的厚度之比为(1～2)：(3～5)：10。4.根据权利要求3所述的地下产氢分离提纯工艺，其特征在于，所述钯层、钒层和聚砜基层的厚度之比为1：4：10。5.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔仕章，宋新旺，王黎明，刘骁，张向红，侯青怡，郑志微，徐佳慧，公斌，高琪琪，
申请(专利权)人：德仕能源科技集团股份有限公司德仕能源科技集团股份有限公司青岛分公司，
类型：发明
国别省市：