钯合金膜组件、其收纳构造体以及采用它们的氢提炼方法_3

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在50?70被%的范围内与铜的含量在30?50被%的范围内的合金;钯的含量在60?90wt %的范围内与银的含量在10?40wt %的范围内的合金;钯的含量在60?80wt %的范围内、银的含量在10?37wt%的范围内以及金的含量在3?10wt%的范围内的合金。钯合金也可包含其它的金属,而上述的金属的含量通常在95wt %以上,最好在99wt %以上。
[0082]本发明所采用的管板2为通常厚度在3?30mm范围内的圆盘。另外,管板2的直径伴随钮合金细管I的直径、根数等而不同,通常在10?200mm的范围内,最好在15?50mm的范围内。另外,管板2的直径最好为钯合金细管I的长度的1/10以下,特别是最好为1/15以下。其理由在于钯合金膜组件100、10a为细长的形状,由此,导出管5的圆筒部3的直径、导出管5的容器接头4a的直径变小,其结果是:在将钯合金膜组件100、100a收纳于容器9中(参照图4、图6),进行氢的提炼时,可更加可靠地防止从它们的周边泄漏气体。
[0083]如图3所示,在管板2中,在预先安装钯合金细管I的位置,开设有用于使其插入的通孔。对钯合金细管I的管板2的支承通过焊接等而进行。支承部2c通过该通孔、焊接而构成。此时,为了确保透过氢分离膜的纯氢的流路空间,还可根据需要,将螺旋状的弹簧插入到钮合金细管I的内部。另外,管板2优选由镲制造。
[0084]本发明所采用的纯氢的导出管5在管板2侧的端部具有圆筒部3,该圆筒部3与该管板2的外周部2b密接。圆筒部3可按照在与管板2的密接部处没有气体泄漏的方式,至少在管板2的外周部2b的侧面以圆筒的方式形成,导出管主体8和管板2之间的部分的截面不但可为图1所示的那样的3状,还可为圆锥台的形状、半圆的形状或与它们类似的形状等。另外,纯氢的导出管5在与管板2相反一侧的端部,具有与收纳构造体200的纯氢导出口 13连接的导出口接头4,比如图3 (a)、图3 (b)所示的那样的凸型或凹型的接头。
[0085]另外,关于本发明的第2方式的钯合金膜组件,纯氢的导出管5在圆筒部3和接头4之间的位置,具有与收纳构造体200的容器9的开口部14密接的容器接头4a,比如图3(c)所示的凹型或凸型(在图中未示出)的接头。容器接头4a通常按照与钯合金细管I的长度、收纳构造体200的容器9的长度的关系,在优选的位置,固定而安装于纯氢的导出管5的导出管主体8上。
[0086]该导出口接头4、容器接头4a按照随意安装取下的方式设定于与设置于后述的收纳构造体200、200a的内部的这些接头连接或密接的部件(连接部件13a、密接部件14a)上。即,导出口接头4具有装卸部41,该装卸部41设置于收纳构造体200的内部,可相对与导出口接头4连接的连接部件13a而安装和取下。另外,容器接头4a具有装卸部41a,该装卸部41a设置于收纳构造体200a的内部,可相对与容器接头4a连接的密接部件14a而安装和取下。比如,在收纳构造体200的纯氢导出口 13具有凸型的接头的场合,导出口接头4构成与其螺合的凹型的接头,在收纳构造体200的纯氢导出口 13具有凹型的接头的场合,导出口接头4构成与其螺合的凸型的接头。另外,同样地在收纳构造体200a的容器9的开口部14具有凸型的接头的场合,容器接头4a构成与其螺合的凹型的接头,在收纳构造体200a的容器9的开口部14具有凹型的接头的场合,容器接头4a构成与其螺合的凸型的接头O
[0087]另外,导出口接头4具有不使透过钯合金细管I的纯氢泄漏,而将其供给到收纳构造体200的纯氢导出口 13的功能,另外,容器接头4a具有可确保与收纳构造体200a的容器9的开口部14的密封性的功能,如果这样,特别是接头的种类、结构、尺寸等没有限制,比如,也可采用没有螺纹的单次操作接头等。另外,在作为对象部件的收纳构造体内的接头单独地具有上述那样的功能的场合,纯氢的导出管5的该部分也可为具有圆筒等的形状的单纯的结构的管,这样的场合也包括在本发明中。纯氢的导出管5最好包括圆筒部3、导出口接头4以及容器接头4a,由不锈钢制造,管板2和圆筒部3最好通过镍、铬以及铁的合金而焊接。
[0088]如图5、图6所示的那样,本发明的收纳构造体200、200a收纳前述那样的钯合金膜组件100、100a,与该钯合金膜组件100、100a形成一体,从而构成氢提炼装置300、300a。本发明的收纳构造体200、200a将前述那样的钯合金膜组件100、100a中的至少钯合金细管1、管板2和纯氢的导出管5的圆筒部3收纳于容器9中。下面具体地对本发明的第I方式的收纳构造体200和第2方式的收纳构造体200a进行说明。
[0089]如图5 (实线部分)所示,本发明的第I方式的收纳构造体200为下述的收纳构造体,该收纳构造体包括:U状或3状的容器9,该容器9收纳有第I方式的钯合金膜组件100 ;加热器10,该加热器10从容器9的外侧对该容器内部进行加热;原料氢供给口 11,该原料氢供给口 11将包含杂质的原料氢供给到容器9中;含杂质气体导出口 12,该含杂质气体导出口 12从该容器导出未透过钯合金膜的包含杂质的气体;纯氢导出口 13,该纯氢导出口 13具有可与设置于第I方式的钯合金膜组件的纯氢的导出管5的一端的导出口接头4连接的部件(连接部件13a)。
[0090]更具体地说,本发明的第I方式的收纳构造体200收纳第I方式的钯合金膜组件100,与钯合金膜组件100形成一体来构成氢提炼装置300。收纳构造体200包括容器9,该容器9具有形成于端部处的开口部14,收纳从该开口部14穿过的多根钯合金细管I ;加热器10,该加热器10从容器9的外侧对容器9的内侧进行加热;原料氢供给口 11,该原料氢供给口 11将包含杂质的原料氢供给到容器9中;含杂质气体导出口 12,该含杂质气体导出口 12从容器9导出未透过钯合金膜的包含杂质的气体;纯氢导出口 13,该纯氢导出口 13具有可与导出口接头4连接的连接部件13a。
[0091]如图6 (实线部分)所示,本发明的第2方式的收纳构造体200a为下述的收纳构造体,该收纳构造体包括:容器9,该容器呈U状或3状,该容器9在开口部14处具有可与第2方式的钯合金膜组件10a的容器接头4a密接的部件,且收纳钯合金膜组件;加热器10,该加热器10从容器9的外侧对该容器9内部进行加热;原料氢供给口 11,该原料氢供给口11将包含杂质的原料氢供给到容器9中;含杂质气体导出口 12,该含杂质气体导出口 12从该容器9导出未透过钯合金膜的包含杂质的气体;纯氢导出口 13,该纯氢导出口 13具有可与设置于第2方式的钯合金膜组件10a的纯氢的导出管5的一端的导出口接头4连接的部件(连接部件13a)。
[0092]更具体地说,本发明的第2方式的收纳构造体200a收纳第2方式的钯合金膜组件100a,与钯合金膜组件10a形成一体来构成氢提炼装置300a。收纳构造体200a包括容器9,该容器9具有形成于端部处的开口部14和在该开口部14处与容器接头4a密接的密接部件14a,收纳从该开口部14穿过的多根钯合金细管I ;加热器10,该加热器10从容器9的外侧对容器9的内侧进行加热;原料氢供给口 11,该原料氢供给口 11将包含杂质的原料氢供给到容器9中;含杂质气体导出口 12,该含杂质气体导出口 12从容器9导出未透过钯合金膜的包含杂质的气体;纯氢导出口 13,该纯氢导出口 13具有可与导出口接头4连接的连接部件13a。
[0093]本发明的收纳构造体200、200a所采用的容器9从正面看的形状为U形或3形,但是,还包括可通过将它们旋转而获得的形状,或与它们类似的形状。另外,侧壁的截面的形状通常为圆形,但是并不限于此。容器9的长度通常为钯合金细管I的长度的1.05?1.3倍。另外,容器9的底部(原料氢供给口 11)与钯合金细管I的闭口端部7之间的间隙最好按照变窄以便高效实现钯合金细管的氢的透过的方式设定,通常该间隙按照在I?1cm的范围内的方式设定。另外,容器9通常由不锈钢制成。
[0094]如果原料氢供给口 11和含杂质气体导出口 12的位置在管板2的位置的上游侧,贝IJ没有特别的限制,最好设定在它们相互离开的位置。在图5、图6中,原料氢供给口 11和含杂质气体导出口 12的位置也可相互替换。在纯氢导出口 13的前端部,如图5、图6所示,设置可与钯合金膜组件的导出口接头4连接的部件,比如图3(a)、图3(b)所示的那样的凸型或凹型的接头。但是,并不限于此,与钯合金膜组件的纯氢导出管5的场合相同,还可采用比如没有螺纹的一次操作接头。
[0095]另外,关于本发明的第2方式的收纳构造体200a,在容器9的开口部14的前端部16上设置可与第2方式的收纳构造体200a的容器接头4a密接的部件(密接
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