一种新型HI膜分解反应器的制作方法

本技术涉及混合气体处理及提取领域，尤其是废气中提取有用气体如甲烷、二氧化碳、氢气等需回收再利用的气体。

背景技术：

1、氢能作为一种高效、清洁能源，在未来可以和可再生能源结合构成完整的能源系统，大规模低成本制氢是发展氢能经济的基础，热化学硫碘循环水分解制氢被认为是最优流程之一，主要包含以下三个化学反应：bunsen反应，h2so4分解反应、hi分解反应。hi分解反应是硫碘循环的关键产氢气步骤，其分解率的高低直接影响到系统热效率及产氢速率。高浓度的hi在300-500度范围内催化分解得到i2和h2。产物中的i2重新返回bunsen反应作为反应物循环使用。这个循环流程自1977年由美国ga提出后，世界上很多国家都对此展开了大量的研究与改进。随着近年来膜分离技术的发展，hi分解反应得到了大幅发展。在450℃下hi的分解率只有22％，如此低的分解率不能满足工业生产的需求，并且同时导致大量反应物需要循环，能量消耗大。hi分解步骤具有强腐蚀性，常用的有机膜和金属膜不能满足其抗腐蚀性。

2、废气处理技术，热破坏和变压吸附分离与净化技术。热破坏法是指直接和辅助燃烧有机气体，也就是voc，或利用合适的催化剂加快voc的化学反应，最终达到降低有机物浓度，使其不再具有危害性的一种处理方法。

3、热破坏法对于浓度较低的有机废气处理效果比较好，因此，在处理低浓度废气中得到了广泛应用。这种方法主要分为两种，即直接火焰燃烧和催化燃烧。直接火焰燃烧对有机废气的热处理效率相对较高，一般情况下可达到99％。而催化燃烧指的是在催化床层的作用下，加快有机废气的化学反应速度。这种方法比直接燃烧用时更少，是高浓度、小流量有机废气净化的首选技术。

4、变压吸附分离与净化技术是利用气体组分可吸附在固体材料上的特性，在有机废气与分离净化装置中，气体的压力会出现一定的变化，通过这种压力变化来处理有机废气。

5、psa技术主要应用的是物理法，通过物理法来实现有机废气的净化，使用材料主要是沸石分子筛。沸石分子筛，在吸附选择性和吸附量两方面有一定优势。在一定温度和压力下，这种沸石分子筛可以吸附有机废气中的有机成分，然后把剩余气体输送到下个环节中。在吸附有机废气后，通过一定工序将其转化，保持并提高吸附剂的再生能力，进而可让吸附剂再次投入使用，然后重复上步骤工序，循环反复，直到有机废气得到净化。

技术实现思路

1、本实用新型可应用在制氢领域和废气处理及提取领域，在制氢领域应用：提供一种新型hi膜分解反应器，能有效提高hi分解率和h2的产量，节约能耗，耐高温和耐腐蚀。

2、在废气处理及提取领域应用：本实用新型将热破坏和变压吸附分离及净化技术相结合，提高废弃气体在高温和催化剂条件下加速分解，并通过螺旋膜组件提取需求气体。

3、为了解决上述技术问题，本实用新型是通过以下技术方案实现的：

4、一种新型hi膜分解反应器，包括无机膜分解反应器，所述无机膜分解反应器内设有膜组件，所述膜组件外面包裹加热套；所述膜组件包括壳体、pt/沸石催化剂反应段、气体分离组件；所述壳体内部设有所述pt/沸石催化剂反应段和气体分离组件，所述pt/沸石催化剂反应段后端与所述气体分离组件相连；所述无机膜分解反应器前端设有进气管，后端设有产气导出管和处理后混合气体导出管。

5、优选地，所述气体分离组件包括ddr沸石-pt催化剂膜，所述ddr沸石-pt催化剂膜附着于所述莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件上，所述莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件以及所述ddr沸石-pt催化剂膜以螺旋形式结合形成单通道螺旋膜体；

6、优选地，所述莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件由莫来石颗粒烧制构成，所述莫来石颗粒有均匀分布的催化剂pt和催化活性成分ni。

7、优选地，所述进气管与所述膜组件壳体之间通过法兰盘连接，所述产气导出管与所述壳体之间通过法兰盘连接，所述处理后混合气体导出管与所述单通道螺旋膜体相连。

8、优选地，所述ddr沸石-pt催化剂膜为气体选择性无机膜。

9、优选地，所述壳体采用哈氏合金c276材质制作而成壳体。

10、优选地，所述pt/沸石催化剂反应段位于所述壳体内部。

11、优选地，所述pt/沸石催化剂反应段与所述气体分离组件连接。

12、与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：

13、在制氢领域内，该新型hi膜反应器采用具有选择性无机膜外加加热套形式，用加热套对膜组件加热到450度hi发生化学分解反应，选择性无机膜加速h2与i2和hi的分离。h2的分离可以提高hi的分解率，提高h2的产量。莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件和ddr沸石-pt催化剂膜相比较于有机膜和金属膜更耐高温和耐腐蚀。在pt基催化剂参与下，可以降低hi分解反应温度，同时可以提高分解率，提高分解速度。ddr沸石-pt催化剂膜对h2具有较强的选择性渗透，产出的氢气纯度高。该新型hi膜反应器采用单通道螺旋膜体，可以增加气体与膜的接触面积，并且减少加热套的长度，节约能耗。

14、在废弃气体处理领域内：该新型hi膜反应器前端添加处理催化剂段加快气体化学反应的同时对其进行加热，加速其化学反应过程缩短反应进程。ddr沸石-催化剂膜通过物理和化学法，在加热和加压条件下，加速气体分解同时需求气体从混合气体中分离出。该设备螺旋模体不但可以分离气体还可以通过膜体上催化剂加速混合气体的分解。此设备融合废弃气体的处理两种工艺，缩短反应进程，提高废气处理效率，并且可以回收有用气体。

技术特征：

1.一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，包括无机膜分解反应器，所述无机膜分解反应器内设有膜组件，所述膜组件外面包裹加热套；所述膜组件包括壳体、pt/沸石催化剂反应段、气体分离组件；所述壳体内部设有pt/沸石催化剂反应段和气体分离组件，所述pt/沸石催化剂反应段后端与所述气体分离组件相连；所述无机膜分解反应器前端设有进气管，后端设有产气导出管和处理后混合气体导出管。

2.根据权利要求1所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述气体分离组件包括ddr沸石-pt催化剂膜，所述ddr沸石-pt催化剂膜附着于莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件上，所述莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件以及所述ddr沸石-pt催化剂膜以螺旋形式结合形成单通道螺旋膜体。

3.根据权利要求2所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述莫来石-pt催化剂陶瓷膜支撑件由莫来石颗粒烧制构成，所述莫来石颗粒有均匀分布的催化剂pt和催化活性成分ni。

4.根据权利要求1所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述进气管与所述膜组件壳体之间通过法兰盘连接，所述产气导出管与所述壳体之间通过法兰盘连接，所述处理后混合气体导出管与单通道螺旋膜体相连。

5.根据权利要求2所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述ddr沸石-pt催化剂膜为气体选择性无机膜。

6.根据权利要求1所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述壳体采用哈氏合金c276材质制作而成壳体。

7.根据权利要求1所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述pt/沸石催化剂反应段位于所述壳体内部。

8.根据权利要求1所述的一种新型hi膜分解反应器，其特征在于，所述pt/沸石催化剂反应段与所述气体分离组件连接。

技术总结本技术提供一种新型HI膜分解反应器，涉及混合气体处理及提取领域以及制氢技术领域，包括无机膜气体分解反应器，所述无机膜分解反应器内设有膜组件，所述膜组件外面包裹加热套；所述膜组件包括壳体、Pt/沸石催化剂反应段、气体分离组件；所述无机膜分解反应器前端设有进气管，后端设有产气导出管和混合气体导出管；所述莫来石‑Pt催化剂陶瓷膜支撑件以及所述DDR沸石‑Pt催化剂膜以螺旋形式结合形成单通道螺旋膜体。本技术的有益之处是，1、在制氢领域内应用可以能有效提高HI分解率和H2的产量，节约能耗，耐高温和耐腐蚀。2、在混合气体处理提取和收集领域内可以根据混合气体成分及提取物的成分，灵活调整，高效同时适用范围广泛。技术研发人员：王丹青受保护的技术使用者：广东思科赛思环境工程有限公司技术研发日：20231102技术公布日：2024/7/23