CN114436212A - 一种现场在线自动修复金属膜分离器的方法 - Google Patents
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Abstract
一种现场在线自动修复金属膜分离器的技术。金属复合膜在应用过程中，会出现缺陷导致选择性降低，从而影响分离氢气纯度。本方法采用自动化技术，利用无机金属化合物溶液，在线自动对金属复合膜缺陷进行修复。在金属膜进行分离过程中，无需降温，无机金属化合物溶液直接进入反应器后气化、分解，分解后的金属单质颗粒填充入金属复合膜缺陷，之后在氢气分离过程中进一步与金属膜合金化，从而堵住孔洞，消除缺陷，大大提高金属膜使用寿命和选择性。本修饰方法实现了在金属复合膜应用过程中对缺陷进行在线修复，操作简便，自动化程度高，效果明显。
Description
背景技术
本发明属于氢气纯化、氢能技术领域，具体涉及一种现场在线自动修复金属膜分离器的技术。
技术领域
随着传统化石能源长期使用所带来的环境压力，推动新能源行业的发展和能源的高效利用势在必行。氢能源是最有潜力的新能源。通过金属膜或金属复合膜反应器，可以实现含氢混合气的分离，得到纯氢。而金属膜在应用过程中，会出现缺陷导致选择性降低，从而影响分离氢气纯度。
发明内容
本发明的目的是提供一种现场在线自动修复金属膜(管状膜或平板状膜)分离器的技术；
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种现场在线自动修复金属膜分离器的方法，向膜的一侧或二侧表面通入无机金属化合物溶液，利用无机金属化合物溶液，在线自动对金属复合膜缺陷进行修复。
金属化合物溶液中的金属为钯、铜、镁、钒、金中的一种或二种以上，化合物为金属的硝酸盐、醋酸盐、盐酸盐、硅酸盐、碳酸盐中的一种或二种以上。
金属化合物溶液浓度为0.01mol/L～1mol/L，优选为0.1mol/L。
修复的金属膜分离器应用于原料气(含氢反应混合气)中氢气分离，利用无机金属化合物溶液，在金属膜进行氢气分离过程中，在线(无需降温)自动对金属复合膜缺陷进行修复。
在金属膜进行氢气分离过程中，本方法使用过程中分离器无需降温，温度为200～600℃。
本方法使用过程中分离器反应压力保持在1Bar～30Bar。
进行在线修复时，原料气(含氢反应混合气)停止进分离器，从原料气进口向分离器泵入金属化合物溶液，流量为1ml/min～100ml/min，时间为1min～120min。
本方法应用于金属膜管分离器，所述金属为钯、银、铜、镁、钒或金以及所述金属之间的合金中的一种或二种以上。
所述修复的金属复合膜可用于含氢反应混合气的气体分离或及超纯氢的生产。
本修复钯复合膜缺陷的方法关键点在于采用自动化技术，利用无机金属化合物溶液，在线自动对金属复合膜缺陷进行修复。在金属膜进行气体分离过程中，无需降温，无机金属化合物溶液直接进入反应器后气化、分解，分解后的金属单质颗粒填充入金属复合膜缺陷，之后在氢气分离过程中进一步与金属金属合金化，从而堵住孔洞，消除缺陷，大大提高金属膜使用寿命和选择性。本修饰方法实现了在金属复合膜应用过程中对缺陷进行在线修复，操作简便，自动化程度高，效果明显。
附图说明
图1现场在线自动修复金属膜管分离器的技术操作示意图；
操作过程：分离过程中出现金属膜缺陷，选择性下降，通过自动控制停止原料气进气，保持温度压力，关闭原料气入口，自动控制打开液泵，从溶液入口向反应器中泵入金属化合物溶液，溶液进入高温反应器直接气化分解，分解金属颗粒在压力条件下填充入金属膜缺陷，从氢气和尾气出口放空。一段时间后停止液泵，恢复分离器原料气进气。
图2实施例结构示意图；
图3实施例结构示意图；
图中：1分离器，2原料气入口，3氢气出口，4尾气出口，5液泵，6金属化合物溶液，7溶液入口，8钯膜管，9板状多孔支撑金属膜。
具体实施方式
实施例1：
如图2所示，成束金属钯膜管分离器(包括一密闭的壳体，
金属钯膜管置于密闭的壳体内，金属钯膜管一与壳体内壁面密闭连接，另一端与气体收集管的一端相连通，气体收集管的另一端为氢气出口，于壳体上设有原料气入口和尾气出口)应用于合成气分离，分离温度400℃，分离压力30Bar，分离氢气纯度大于99.999％。当氢气纯度检测器检测到纯度低于99.99％之后，停止反应原料气的进气，保持温度压力，打开液泵，打开金属化合物溶液储罐的液体截止阀，以10ml/L的液体流速，向分离器内(壳层)泵入修饰液。修饰液为醋酸铜溶液，浓度为0.1mol/L。修饰过程中继续维持反应器温度压力，修饰时间为20min。20min后，关闭液泵和截止阀，重新开始合成气进气进行分离，修饰后，分离氢气纯度大于99.999％，效果明显。本分离反应进行了3000h，期间在线进行了3次修复，氢气纯度在99.999％以上，钯复合膜的使用寿命和氢气纯度均得到明显提高。
实施例2：
如图3所示，多层板状多孔支撑金属钯膜分离器(包括一密闭的矩形壳体，于壳体内从上至下横向设置有3块隔板，隔板的四周边缘与壳体内壁面密闭连接，隔板将壳体内部分隔成4个互不连通的腔室；于每一腔室内均横向设置有一板状金属钯膜，金属钯膜的四周边缘与壳体内壁面密闭连接，其将腔室分隔成2个互不连通的空腔，于一个空腔的壁面上设有原料气入口和尾气出口，于另一个空腔的壁面上设有氢气出口)应用于超纯氢生产，分离温度400℃，分离压力30Bar，原料气氢气纯度99.99％，分离超纯氢纯度大于99.99999％。当氢气纯度检测器检测到纯度低于99.99999％之后，停止反应原料气的进气，保持温度压力，打开液泵，打开金属化合物溶液储罐的液体截止阀，以10ml/L的液体流速，向反应器混合进气口空腔内泵入修饰液。修饰液为硝酸钯溶液，浓度为0.1mol/L。修饰过程中继续维持反应器温度压力，修饰时间为20min。20min后，关闭液泵和截止阀，重新开始进原料氢进行提纯分离，分离氢气纯度大于99.99999％，效果明显。本分离反应进行了5000h，期间在线进行了5次修复，氢气纯度在99.99999％以上，金属膜的使用寿命得到明显提高。
Claims (9)
1.一种现场在线自动修复金属膜分离器的方法，向膜的一侧或二侧表面通入无机金属化合物溶液，利用无机金属化合物溶液，在线自动对金属复合膜缺陷进行修复。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：金属化合物溶液中的金属为钯、铜、镁、钒、金中的一种或二种以上，化合物为金属的硝酸盐、醋酸盐、盐酸盐、硅酸盐、碳酸盐中的一种或二种以上。
3.如权利要求1所述的方法，其特征在于：金属化合物溶液浓度为0.01mol/L～1mol/L，优选为0.1mol/L。
4.如权利要求1所述的方法，修复的金属膜分离器应用于原料气(含氢反应混合气)中氢气分离，利用无机金属化合物溶液，在金属膜进行氢气分离过程中，无需降温，对金属复合膜缺陷进行修复。
5.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：在金属膜进行氢气分离过程中，本方法使用过程中分离器无需降温，温度为200～600℃。
6.如权利要求1或4所述的方法，其特征在于：本方法使用过程中分离器反应压力保持在1Bar～30Bar。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：进行在线修复时，原料气(含氢反应混合气)停止进分离器，从原料气进口向分离器泵入金属化合物溶液，流量为1ml/min～100ml/min，时间为1min～120min。
8.如权利要求1所述的方法，其特征在于：本方法应用于金属膜管分离器，所述金属为钯、银、铜、镁、钒或金以及所述金属之间的合金中的一种或二种以上。
9.如权利要求2所述的方法，其特征在于：所述修复的金属复合膜可用于含氢反应混合气的气体分离或及超纯氢的生产。
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