Мембранный элемент для выделения особо чистого водорода
Изобретение относится к мембранной технологии и может быть использовано в химической и электронной отраслях промышленности. Целью изобретения является повышение прочности мембранных элементов. Элемент содержит мембраны 1, рамки 2, разделительный элемент 3, патрубок 4 отвода чистого водорода. На рамках выполнены прямой 5 и кольцевой 6 гофры, на мембранах прямые гофры под углом 5-30° к радиальному направлению. Рамки и патрубок выполнены из материала с коэффициентом термического расширения, большим чем у материала мембран. Использование описанной конструкции позволяет более чем на прорядок повысить время эксплуатации элемента при высоких давлениях ( @ 10 МПа) и температурах ( @ 700 К) за счет компенсации термических и концентрационных дилатаций и, как следствие, исключения возникновения значительных механических напряжений в элементе. 1 з.п.ф-лы, 2 ил.
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИК
А1 щ)5 В 01 П 63/00
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К А BTOPGHOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ МОМИТЕТ
ПО ИЗОБРЕТЕНИЯМ И QTHPblTHRM
ПРИ ГННТ СССР
1 (21) 4682256/23-26 (22) 25, 01 ° 89 (46) 07, 12.90, Бюп. В 45 (72) Е.М, Чистов, В.И,Кошель, С.М.Сапежинский, Г.Д.Ульянова и М.В.Алексеева (53) 66,071,61 ° 8 (088. 8) (56) Патент СНА У 3469372, refry. В 01 D13/00,,1969. (54) МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ ДЛЯ ВЫДЕЛЕНИЯ
ОСОБО ЧИСТОГО ВОДОРОДА (57) Изобретение относится к мембран.ной технологии и может быть использовано в химической H электронной отраслях промьппленности. Целью изобретения,является повьппение прочности мембранных элементов. Элемент содержит мембраны 1, рамки 2, разделитель2 ный элемент 3, патрубок 4 отвода чистого водорода. На рамках выполнены прямой 5 и кольцевой 6 гофры, на мембранах - прямые гофры под углом
5-30 к радиальному направлению. Рамки и патрубок выполнены из материала с коэффициентом термического расширения, большим чем у материала мембран, Использование описанной конструкции позволяет более, чем на порядок повысить время эксплуатации элемента
I при высоких давлениях (10 МЛа) и температурах (700 К) за счет компенсации термических и концентрационных дилатаций и, как следствие, исключения возникновения значительных механических напряжений в элементе, 1 з. п.ф лы, 2 ил., 1611421
Изобретение относится к мембран- . ной технологии и может быть использоВано в химической и электронной отраслях промышленности.
Целью изобретения являешься повышение прочности мембранных элементов.
На фиг, 1 изображен мембранный элеМ нт, разрез; на фиг.2 — вид А на фиг. 1. 10
Элемент содержит мембраны 1, рамки 2, разделительный элемент 3, пат >убок 4 отвода чистого водорода. На рамках выполнены прямой гофр 5 и коль цевой 6, на мембранах — прямые гоф-, ры 7. Кольцевые гофры рамок образуют
-;:полость 8 для сбора проникшего через
:мембраны водорода. Рамки и патрубок
::отвода чистого водорода выполнены из
:материала с коэффициентом термическо- 20
:го расширения ot,, большим, чем у ма. :териала мембран {для палладиевых мембран g = 14. 10 град ), 3<емент,работает следующим обра" зом. 25
Вначале его разогревают в вакууме или H инертном газе до температуры
623 К, При этом рамки 2 растягивают мембраны 1, Гофры на мембране компенсируют эти растяжения, исключая воз- 10 никновение высоких механических напря™ жений. При подаче водородсодержащей газовой смеси гофры 7 частично сжимают ся за счет концентрационной дилатации мембр аны, От сут ст вие жест кой свя зи мембраны с инертным разделителем 3 не препятствует указ анным перемещениям.
В итоге исключаются коробления, ликвидируются напряжения в мембране, Элемент сохраняет свою герметичность и 0 работоспособность в теч ние 500 ч в азотводородной смеси (75 об, Н ) при перепаде давления на мембранах 10 NIIa и температуре 733 К. Известные устройства работают в аналогичных усло- 45 виях 48 ч, Элементы с прямыми гофрями 7 на мембранах, выполненными под углом С к радиальному направлению, меньшим 5О, теряют герметичность после 40-70 термобароциклов, при(р 30 — после 120, Элементы же, для которых 5 ((с30 выдерживают более 300 термобароциклов.
Таким образом, изобретение позволяет существенно повысить прочность мембранных элементов в условиях их эксплуатации и, как следствие, время наработки на отказ.
Формулаизобретения
1. Мембранный элемент для выделения особо чистого водорода из газовых смесей, содержащий селективные мембраны иэ палладия или его сплавов, патрубок отвода чистого водорода и газопроницаемый разделитель, о т л и— ч а ю шийся -.ем, что, с целью повышения прочности элемента путем компенсации механических напряжений, возникающих за счет термической и концентрационной делатаций в процессе наводораживания, он снабжен двумя герметично соединенными по периметру рамками с зеркально расположенными кольцевыми гофрами, образующими кбльцевой коллектор для чистого водорода, при этом патрубок отвода герметично присоединен к коллектору, а наружный край разделителя расположен в коллекторе, причем рамки и патрубок отвода чистого водорода выполнены из материала с коэффициентом термического расширения, большим, чем у материала мембран, ! °
2, Элементпо п.1, о тли чаюшийся тем,,что на мембранах выполнены прямые гофры, расположенные под углом 5-30 > относительно радиального направления.
161142 1
ВидФ
Фиг. 2
Составитель Н. Крыкин
Техред Л.Олийнык
Редактор Н,Лазаренко
Корректор-M.Ð1àðîíè Заказ 3787 Тираж 543 Подписное
ВНИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР
113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5
Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101
