Мембранный элемент

 

Изобретение относится к технике разделения водородсодержащих газовых смесей методом селективной диффузии через металлические мембраны и может быть использовано в металлургической, химической , машиностроительной, пищевой, электронной отраслях промышленности, использующих особо чистый водород. Цель изобретения - повышение производительности и надежности. Элемент состоит из сложенного вдвое листа металлической фольги - мембраны 3, внутри которого размещена дренажная подложка 2 и отводящая трубка 1. Трубка 1 имеет перфорированную часть, доходящую до края дренажной подложки 2. Конец трубки 1 сплющен и помещен в защитный кожух 4. Дренажная подложка огибает отводящую трубку 1. Разделяемую смесь подают вдоль мембраны, через нее диффундирует водород, который ,движется по дренажной подложке 2 к трубке 1, а через нее отводится из элемента. 4 ил.

союз советских социАлистических

РЕСПУБЛИК

ГОСУДАРСТВЕН-Ъ Я КОМИТЕТ

ПО, ИЗОБРЕТЕНИЯМ И ОТКРЫТИЯМ

ПРИ ГКНТ СССР

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ (4б) 30.09.91. Бил. Р Зб (21) 4213169/26 (22) 23.03.87 (71) Всесоюзный научно-исследовательский институт металлургической теплотехники, Уральский государственный университет ° им.А.M.Ãîðüêoãî и Синарский трубный завод (72) В.M.Áàáoøèí, Ю.А.Буевич, А,К.Ивонин, И.В.Кирнос, Г.Г.Куликов, В.М.Македонский, Д.M.00ãðåáèñêèé, Ю.А.Поповцев. В.Б. Ромашевский, И.И.Скоблик, Н.И.Тимофеев, В.И.Филиппов и Е.Л.Черепенин (53) 66.067-278.002.73;532.711(088.8) (56) Авторское свидетельство СССР

N. 799205, кл. В 01) 1/00..1978. (54) МЕМБРАННЫЙ ЭЛЕМЕНТ (57) Изобретение относится к технике разделения водородсодержащих газовых смесей методом селективной диффузии через меИзобретение относится к технике разделения водородсодержащих газовых смесей методом селективной диффузии через металлические (палладиевые) мембраны и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной, пищевой, электронной отраслях промышленности, использующих особо чистый водород.

Целью изобретения является повышение производительности и надежности.

На фиг. 1 представлен общий вид мембранного элемента; на фиг. 2 — поперечное сечение элемента; на фиг. 3 — место-сварки .отводящей трубки с мембраной; на фиг, 4 — нижняя часть отводящей трубки.

Мембранный элемент состоит из отводящей трубки 1, вокруг которой обернута

„,> RJ 1 61421 б А1 г (я)ю В 01 0 63/00 таллические мембраны и может быть использовано в металлургической, химической, машиностроительной, пищевой, электронной отраслях промышленности, использующих особо чистый водород. Цель изобретения — повышение производительности и надежности. Элемент состоит из сложенного вдвое листа металлической фольги — мембраны 3, внутри которого размещена дренажная подложка 2 и отводящая трубка 1. Трубка 1 имеет перфорированную часть, доходящую до края дренажной подложки 2. Конец трубки 1 сплющен и помещен в защитный кожух 4. Дренажная подложка огибает отводящую трубку 1. Разделяемую смесь подают вдоль мембраны, через нее диффундирует водород, который движется по дренажной подложке 2 к трубке

1, а через нее отводится иэ элемента, 4 ил. дренажная подлбжка 2, поверх которой расположена мембрана 3. Нижний конец трубки запаян, плавно расплющен и помещен в кожух 4, который предохраняет мембрану от повреждения при расширении трубки и перемещения вниз под действием высоких температур в аппарате. По боковым сторонам элемента выполнен шов 5. Для сбора очищенного водорода, сокращения пути пои его перемещении (а следовательно, и снижения гидравлического сопротивления элемента) в трубке имеется перфорация (отверстие) б. На выходе отводящей трубки иэ элемента верхняя часть мембраны выполнена в два слоя 7 и привАрена к трубке кольцевым швом 8. Внутри элемента газопроводящая дренажная подложка (сетка) свободно уложена на поверхность мемб1614216 вны и согнута вокруг трубки асимметрично см. фиг. 2), т.е. так, что прямолинейная часть отводящего канала в его начале (вдали от трубки) имеет один слой, э начиная с половины его длины — два слоя. Этим поддерживается небольшая скорость движения продуктов диффузии нэ всей длине отводящего канала.

Элемент работает следующим образом.

Водородсодержащая газовая смесь подается вдоль мембраны элемента со стороны коллектора, Продиффундировэвший через рабочую поверхность мембраны 3 водород по дренажной подложке 2 поступает в газоотводящую трубку 1 через перфорацию (отверстие) 6 и по гэзоотводящей трубке 1 очищенный водород выходит из элемента, Для обеспечения высокой производительности толщину гаэопроницэемой фольги (мембраны) обычно выбирают 0,05 мм и менее. Для исключения диффузионного сваривэния внутренних поверхностей мем. бран друг с другом под действием давления и газовой фазы с очень низким кислородным потенциалом между мембранами прокладывается подложка ячеистого типа (сетка и др) из материала, не взаимодействующего с материалом мембраны, например хромистой стали. Для облегчения технологии изготЬвления элемента и обеспечения при этом его герметичности верхняя часть мембраны выполняется с загибом в два

5 слоя. Образуемая в месте соединения трубки с мембраной двойная толщина фольги повышает надежность герметичного соединения по кольцу с помощью микроплаэмен- о ной сварки, По периметру элемента для его

10 герметизации используется микроплэзменная сварка в импульсном режиме.

Формула изобретения

Мембранный элемент аппаратов для

15 выделения водорода из газовых смесей, состоящий из полупроницаемой металличе. ской мембраны, например, из палладиевого сплава, выполненной в виде листа фольги, сложенного вдвое и скрепленного по пери20. ферии, расположенной внутри него дренажной подложки и отводящей трубки, о т л ич а ю шийся тем, что, с цепью повышения производительности элемента и его надежности, отводящая трубка расположена в ме25 сте перегиба листа фольги на всю длину дренажной подложки, внутренний конец ее сплющен и снабжен защитным кожухом, а дренажная подложка огибает отводящую, трубку.

ЭО

16142 1 б

Составитель А.Свитцов

Техред M.Ìîðãåíòçë Корректор О. Кравцова

Редактор H.Êàìåíñêàÿ

Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул.Гагарина, 101

Заказ 3732 Тираж Подписное

8НИИПИ Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР

113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., 4/5