專利名稱：連續(xù)純化氫氣用純化筒的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及氣體純化裝置中的純化筒，尤其與連續(xù)純化氫氣系統(tǒng)用的純化筒有關(guān)。
高純氫氣是半導(dǎo)體工業(yè)、高純金屬工業(yè)、化學(xué)分析、及其它高純原料生產(chǎn)中廣泛使用的重要原料，在近代工業(yè)中占有極其重要的地位。但目前用各種方法生產(chǎn)制得的氫氣一般都含有氧、氮、一氧化碳、水等雜質(zhì)，要達(dá)到工業(yè)實用的氫氣還應(yīng)根據(jù)不同用途將氫氣進(jìn)行純化。常用的氫氣純化法有吸收法、吸附法、低溫分離法以及化學(xué)反應(yīng)法等。這些純化方法都能不同程度地提高氫氣的純度，但所使用的純化裝置存在下列問題1，吸附法和低溫分離法純化氫氣用的精制筒是由隔熱容器外筒和裝在其中的內(nèi)筒組成的雙層結(jié)構(gòu)，筒體內(nèi)筒用隔板隔成兩個熱交換室和一個吸附室。室內(nèi)還配置多根管道。這種精制筒結(jié)構(gòu)復(fù)雜，而且還需要液氮一類的低溫源和深冷設(shè)備，還需要去除水分和二氧化碳等予處理系統(tǒng)，操作也復(fù)雜，因此耗能高、成本高，2.化學(xué)反應(yīng)法所用裝置中的純化筒采用鈀管不僅提高了裝置的投資，而且在氫氣壓力太大時，鈀管特別是鈀管的焊接部分容易產(chǎn)生裂紋，因此氫氣流量受限止。再則鈀管長期在高溫下工作容易中毒，3.吸收法純化氫氣裝置是利用儲氫材料具有吸氫和脫氫的特征實現(xiàn)純化氫氣的，因此，既需要熱源又需要冷源，在純化過程中，純化氣體的流量小，又不能連續(xù)純化。
本發(fā)明的目的是設(shè)計一種氫氣純化筒，使用這種純化筒的純化氫氣裝置需要的予處理系統(tǒng)簡單、被純化的氫氣壓力不受限止，可實現(xiàn)連續(xù)純化。
本發(fā)明設(shè)計的純化筒由兩端帶進(jìn)氣口1和出氣口6的密封容器7、盛在容器內(nèi)的純化氫氣的粉末材料3組成。盛裝的純化氫氣的粉末材料應(yīng)具有不吸或極少吸氫而能吸收O2、N2、CO等氣體的吸氣材料，如各種鋯基合金粉。盛裝吸氣材料的容器可以有各種形狀，如各種截面的筒形容器和不同截面的螺旋狀容器等。
為了控制和減少純化后氫氣中的塵埃量，可在容器上下端裝有出口塵埃過濾板4和進(jìn)口塵埃過濾板2。使用的過濾板可以是各種多孔粉末壓制板，如多孔不銹鋼和多孔鈦板等。
為了簡化裝置，提高熱利用率，在密封容器的外圍帶有加熱爐體12。
需要純化氫氣時，先將純化筒的出入口分別接入處理系統(tǒng)中，并將純化筒置于加熱裝置中，然后從進(jìn)氣口1通入可控制流量的待純化氫氣，經(jīng)進(jìn)口塵埃過濾板2去除部分塵埃后，穿過加熱的純化氫氣的粉末材料，氫氣中的CO、H2O、O2、N2、CO2等氣體被粉末材料層吸收后，純凈的氫氣再經(jīng)出口塵埃過濾板4進(jìn)一步去除塵埃后，即可在出氣口6導(dǎo)出純化后的氫氣。
使用本設(shè)計的純化筒組成的純化氫氣系統(tǒng)裝置簡單，不需要價格昂貴的低溫深冷設(shè)備，予處理系統(tǒng)少，因此投資少，操作簡單;由于本設(shè)計的純化筒純化氫氣是利用吸氣材料不吸或少吸氫氣而只吸收O2、CO、N2等氣體的特性，因此被純化的氫氣壓力不受限止，可實現(xiàn)大流量氫氣連續(xù)純化。在氫氣壓力高達(dá)6公斤力/厘米2，單臺流量5米3/小時的條件下，仍可有效地純化氫氣。
附
圖1本發(fā)明設(shè)計的氫氣純化筒的結(jié)構(gòu)圖。
附圖2為本發(fā)明設(shè)計的氫氣純化筒純化氫氣系統(tǒng)簡圖。
附圖3是本發(fā)明設(shè)計的另一種氫氣純化筒的結(jié)構(gòu)圖。
用下列非限定性實施例進(jìn)一步說明本發(fā)明的實施方式及其效果。
一、附圖1是本實施例設(shè)計的氫氣純化筒的結(jié)構(gòu)。純化筒的密封容器是用不銹鋼材料制作的圓筒狀容器，進(jìn)口和出口塵埃過濾板采用厚度為3毫米的多孔鈦板，裝入經(jīng)活化處理的成份為Zr∶Hf∶Al＝81∶3∶16(重量)的吸氣材料0.5公斤。將此純化筒置于加熱爐體12中，純化筒的兩端接入氫氣純化系統(tǒng)中，如圖2所示，其中8為流量閥，9為流量計，10為濾塵器，11為待純化氫氣瓶。先打開流量閥8向純化系統(tǒng)充氫氣，氫氣壓力為4公斤/厘米2，以1000升/小時流量沖洗純化系統(tǒng)30分鐘，然后使加熱爐體升溫，把氫氣流量減到100升/小時，氫氣壓力為1公斤力/厘米2，在700℃爐溫下即可長期連續(xù)純化氫氣。含氧量為900PPm、含氮量為180PPm、露點為-40℃的工業(yè)氫氣經(jīng)由本實施例的純化筒組成的氫氣純化裝置后，氫氣中的含氧量為0.7PPm、含氮量為0.2PPm、露點為-76℃。單級凈化效率為99.68%，連續(xù)純化時間1000小時后，純化效率仍為99%。這種塵埃極微的超高純氫氣特別適合半導(dǎo)體工業(yè)使用。
二、采用例一基本相同的氫氣純化筒，不同之處是氫氣純化筒的密封容器7的外圍帶有加熱爐。
含氧量900PPm、含氮量為180PPm、露點為-40℃的工業(yè)氫經(jīng)本實施例設(shè)計的純化裝置單級純化后，可得到含氧量＜0.7PPm、含氮量0.2PPm，露點為-76℃的超高純氫氣。其純化效果可達(dá)到鈀催化劑純化效果，即氫氣純度可達(dá)99.9999%。
三、采用與例一基本相同的純化氫氣系統(tǒng)，不同之處是純化筒為圖3所示的螺旋形結(jié)構(gòu)?？傻玫脚c例一、二相同的純化效果。
四、采用與例一基本相同的純化氫氣系統(tǒng)和純化工藝，不同之處是密封容器內(nèi)沒有進(jìn)、出口塵埃過濾板。使用本實施例的裝置，可得到與例一相同的純化效果，這種含有塵埃的超高純氫氣可在一般工業(yè)中使用。
權(quán)利要求
1.一種純化氫氣用的純化筒，由密封容器、裝在容器內(nèi)的純化劑組成，其特征是1)所說的密封容器7為兩端帶進(jìn)氣口1和出氣口6各種形狀的筒形容器，在所說的密封容器內(nèi)裝有純化劑，2)所說的純化劑是具有不吸或極少吸氫而能吸收O2、N2、CO、CO2等氣體的鋯基合金吸氣材料。
2.按權(quán)利要求1所說的純化氫氣用的純化筒，其特征是所說的密封容器7是螺旋形容器。
3.按權(quán)利要求1或2所說的純化氫氣用的純化筒，其特征是所說的密封容器的外圍帶有加熱爐體12。
4.按權(quán)利要求3所說的純化氫氣用的純化筒，其特征是所說的密封容器內(nèi)還裝有出口塵埃過濾板4和進(jìn)口塵埃過濾板2。
全文摘要
本發(fā)明涉及氫氣純化系統(tǒng)中的純化筒，它由兩端帶進(jìn)氣口，出氣口的各種形狀的密封容器，裝在容器內(nèi)的出口塵埃過濾板、進(jìn)口塵埃過濾板及具有不吸或極少吸氫而能吸O
文檔編號C01B3/56GK1048014SQ8910377
公開日1990年12月26日 申請日期1989年6月16日 優(yōu)先權(quán)日1989年6月16日
發(fā)明者陳雨田, 董甲琪, 崔熙中 申請人:北京有色金屬研究總院