專利名稱：一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種氫氧固定床復(fù)合裝置及其制作方法，特別是涉及一種雙通道捕集器的氫氧固定床復(fù)合裝置及其制備方法。
背景技術(shù)：
由于化工領(lǐng)域中制氫、制氧中涉及氫和氧的復(fù)合、尾氣氫、尾氣氧的處理也涉及氫和氧的復(fù)合，而鉛酸蓄電池從問世到如今，一直是軍用、民用領(lǐng)域中使用最廣泛的化學(xué)電源之一。隨著鉛酸蓄電池的技術(shù)進(jìn)步，產(chǎn)品日臻成熟，已成為國民經(jīng)濟(jì)發(fā)展中重要的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。但傳統(tǒng)鉛酸蓄電池有以下缺點(diǎn)其一，當(dāng)蓄電池充電到末期，兩極轉(zhuǎn)化為有效物質(zhì)后，再繼續(xù)充電，就會產(chǎn)生大量的氫、氧氣體。壓02以2 1的體積析出。按氫、氧氣體的電化當(dāng)量計，每過充電lAh，產(chǎn)生0. 4181L氫氣和0. 20907L氧氣。當(dāng)這種混合氣體濃度在空氣中占 4%時，遇到明火，就會發(fā)生爆炸，輕則損壞蓄電池，重則傷人、損物。因此，有了用安全閥(或限壓閥)將氫、氧直接排放，但這樣導(dǎo)致電解液干枯，電池壽命大大縮短；其二，酸霧逸出腐蝕殼體、污染環(huán)境。因此，需要將蓄電池充放電過程產(chǎn)生的氣體(包括氫氣、氧氣及酸霧、水汽等)進(jìn)行處理。中國船舶重工集團(tuán)公司第七一八研究所研制核電站用氫氣復(fù)合裝置，移動式氫復(fù)合器由全屏蔽消氫風(fēng)機(jī)、冷卻冷凝器、催化反應(yīng)器和電氣控制柜等組成。移動式氫復(fù)合裝置技術(shù)參數(shù)設(shè)計處理量85 119m3/h，進(jìn)口氫氣濃度1 3% (V),出口氫氣濃度彡0. 1% (V)，外形尺寸2500mmX20(K)mmX2500mm，可見處理大型低濃度氫是很好的一種裝置。德國H0PPECKE公司于二十世紀(jì)七十年代發(fā)明了水份重組閥，該重組閥發(fā)展至今可用于容量為50Ah至3000Ah的電池中的氫氧復(fù)合。在德國專利DE-PS20088218中描述了這種類型的復(fù)合系統(tǒng)；在專利DE-PS 2213219中描述了該系統(tǒng)用到的催化劑；在專利DE 2237950 C3和DE 2265701 C3中均描述了該系統(tǒng)用到的吸附劑。在US 4098964中，復(fù)合催化劑的可能成分為涂有Pt薄層的氧化鋁或鋁硅酸鹽(外層由疏水性的聚四氟乙烯組成的多孔層)。蘭州中科凱迪化工新技術(shù)有限公司生產(chǎn)的LH系列消氫催化劑，消氫能力為37 41升(標(biāo)準(zhǔn))/小時· 56粒。天津德克凈化設(shè)備廠生產(chǎn)的LH型消氫器(又稱消氫帽或催化栓)，用于固定型密封式鉛酸(堿)性蓄電池及其它各種類型的蓄電池上，起消氫、回水、 防酸(堿)隔爆作用?？捎糜谌萘繛?0 3000Ah的蓄電池。但該消氫器的結(jié)構(gòu)設(shè)計易導(dǎo)致氫氧復(fù)合催化劑失效，導(dǎo)致消氫器失效，該消氫器的設(shè)計決定了其不能未經(jīng)處理而長久使用，但由于鉛蓄電池在使用過程中經(jīng)常反復(fù)斷續(xù)使用，因此，不能很好地延長蓄電池的使用壽命ο上述德國和中科凱迪化工新技術(shù)有限公司的系統(tǒng)是均為一個進(jìn)氣口，現(xiàn)有技術(shù)中還沒有提供有兩個進(jìn)氣口，可以分別進(jìn)行氫氧有效復(fù)合，且效率高，抗毒化性能好的相關(guān)裝置和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是解決現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合效率低，功能單一等問題，提供了一種雙通道捕集氫氧固定床復(fù)合裝置，該裝置能夠使氫和氧分別通入進(jìn)行復(fù)合，也可以將鉛酸蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的氫氧氣體復(fù)合成水，從而提高產(chǎn)生氫氧后設(shè)備的安全性，減少環(huán)境污染，延長設(shè)備的使用壽命。本發(fā)明的另一個目的是提供上述裝置的制備方法。為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置，包括一個內(nèi)部中空的氫氧復(fù)合器容器，氫氧復(fù)合器容器頂部設(shè)置有一個對形成的水流進(jìn)行捕集的捕集器，氫氧復(fù)合器容器底部連接有氫氣入口和氧氣入口，氫氧復(fù)合器容器內(nèi)底部豎直設(shè)置有催化柱管，其中氫氧復(fù)合器容器內(nèi)盛裝有吸附劑。在上述方案中，所述氫氣入口和氧氣入口的形狀是圓形、長方形、正方形、橢圓形或是三角形。一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置的制備方法，包括下列步驟
a、吸附劑制備稱取下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁42.5-90%、氧化銅 5-12. 5%、氧化鐵0-5%、粉末活性炭4-15%、硅藻土 1_25%，將上述組分置于燒杯內(nèi)，加入適量異丙醇，用玻棒稍加攪拌，再超聲震蕩分散；
b、氫氧復(fù)合器容器的制備將含下列質(zhì)量百分比組分的原料氧化鋁99-100%、氧化鐵 0-1%,混合后，放入三維混料機(jī)中進(jìn)行三維混料，混合均勻后裝入橡膠模具中，在冷等靜壓機(jī)上成型，得到具有一定強(qiáng)度的坯體，根據(jù)需要的實(shí)際尺寸進(jìn)行機(jī)加工，機(jī)加工后的坯體在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，得到具有一定強(qiáng)度和孔隙率的氫氧復(fù)合器容器；
C、催化柱管制備稱下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁20-80%、原料濕基鈀催化劑1-20%、硅藻土 20-78%，置于燒杯內(nèi)，加入異丙醇用玻棒稍加攪拌，超聲震蕩分散，真空干燥后制得催化柱粉，將催化柱粉與粘結(jié)劑及適量水在真空練泥機(jī)中練制成有一定塑性的泥料，在擠壓機(jī)中擠壓成型，干燥后，得到催化柱外管；將內(nèi)芯粉料與適量水混合后，其中內(nèi)芯粉料包括質(zhì)量百分比的下列組分硅藻土 40-60%、氧化鋁40-60%，在球磨機(jī)中球磨，得到內(nèi)芯料漿，將內(nèi)芯料漿注入催化柱外管中，真空干燥后，得到催化柱管；
d、將氫氧復(fù)合器容器的下端封好后，放入催化柱管，在催化柱管周圍的氫氧復(fù)合器容器內(nèi)加入吸附劑，再封好氫氧復(fù)合器容器上端，封裝好后的氫氧復(fù)合器容器，在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空熱處理，去除氫氧復(fù)合器容器中水份和其它殘留雜質(zhì)；
f、在氫氧復(fù)合器容器下端連接氫氣入口和氧氣入口，在其上端設(shè)置捕集器。從上述本發(fā)明的各項(xiàng)技術(shù)特征可以看出，其優(yōu)點(diǎn)是
采用了雙通道的設(shè)計，氫氧固定床復(fù)合裝置使氫氣和氧氣既可以分別通入進(jìn)行催化復(fù)合，也可以由蓄電池產(chǎn)生的氫和氧復(fù)合，具有多功能用途； 復(fù)合之后經(jīng)過捕集器回流成水，形成了水汽的高效捕集；
本發(fā)明采用碳上負(fù)載Pd催化劑進(jìn)行氫氧復(fù)合，無明火，氫同位素與氧復(fù)合具有好的復(fù)合效率；
本發(fā)明采用了固定床氣水同路的設(shè)計，簡化了氫氧復(fù)合器的結(jié)構(gòu)，解決了氫氧復(fù)合反應(yīng)器的小型\高效復(fù)合的技術(shù)問題；
本發(fā)明采用了高比表面積的多孔材料，外陶瓷管選用摻有氧化鐵的剛玉氧化鋁燒結(jié)， 兩端封口材料采用氧化硅或硅藻土燒結(jié)，保障了催化反應(yīng)的穩(wěn)定進(jìn)行；本發(fā)明采用自創(chuàng)的壓力澆注工藝，形成的催化柱具有較好的強(qiáng)度。


本發(fā)明將通過附圖比較以及結(jié)合實(shí)例的方式說明 圖1是本發(fā)明真空爐裝置的的結(jié)構(gòu)剖視示意其中附圖標(biāo)記1是氫氧復(fù)合器容器 2是捕集器 3是氫氣入口 4是氧氣入口 5是催化柱管 6是吸附劑。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖通過實(shí)施例對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明
如圖1所示，本發(fā)明的一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置，包括一個內(nèi)部中空的氫氧復(fù)合器容器，氫氧復(fù)合器容器頂部設(shè)置有一個對形成的水流進(jìn)行捕集的捕集器，氫氧復(fù)合器容器底部連接有氫氣入口和氧氣入口，氫氧復(fù)合器容器內(nèi)底部豎直設(shè)置有催化柱管，其中催化柱管周圍的氫氧復(fù)合器容器內(nèi)盛裝有吸附劑。氫氧氣體通過雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置的雙通道入口，即通過氫氣入口和氧氣入口處進(jìn)入氫氧復(fù)合器容器內(nèi)腔，在催化柱管表面進(jìn)行反應(yīng)，產(chǎn)生熱，生成的水蒸氣經(jīng)上面的捕集器冷凝成水，沿氫氧復(fù)合器容器內(nèi)腔腔壁流下回流入下方的接收器中。雙通道的設(shè)計，使氫氣和氧氣既可以分別通入進(jìn)行催化復(fù)合，也可以由蓄電池產(chǎn)生的氫和氧復(fù)合，復(fù)合之后經(jīng)過捕集器回流成水，形成了水汽的高效捕集；氣水同路的設(shè)計，簡化了氫氧復(fù)合器的結(jié)構(gòu)，解決了氫氧復(fù)合反應(yīng)器的小型\高效復(fù)合的技術(shù)問題。在上述方案中，可以根據(jù)實(shí)際使用需要將所述氫氣入口和氧氣入口的形狀設(shè)計為圓形、長方形、正方形、橢圓形或是三角形以及其他需要的形狀。一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置的制備方法，包括下列步驟
a、吸附劑制備稱取下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁42.5%、氧化銅12. 5%、氧化鐵5%、粉末活性炭15%、硅藻土 25%，將上述組分置于燒杯內(nèi)，加入適量異丙醇，用玻棒稍加攪拌，再超聲震蕩分散；
b、氫氧復(fù)合器容器的制備將含下列質(zhì)量百分比組分的原料氧化鋁99%、氧化鐵1%， 混合后，放入三維混料機(jī)中進(jìn)行三維混料，混合均勻后裝入橡膠模具中，在冷等靜壓機(jī)上成型，得到具有一定強(qiáng)度的坯體，根據(jù)需要的實(shí)際尺寸進(jìn)行機(jī)加工，機(jī)加工后的坯體在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，得到具有一定強(qiáng)度和孔隙率的氫氧復(fù)合器容器；
c、催化柱管制備稱下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁20%、原料濕基鈀催化劑 10%、硅藻土 70%，置于燒杯內(nèi)，加入異丙醇用玻棒稍加攪拌，超聲震蕩分散，真空干燥后制得催化柱粉，將催化柱粉與粘結(jié)劑及適量水在真空練泥機(jī)中練制成有一定塑性的泥料，在擠壓機(jī)中擠壓成型，干燥后，得到催化柱外管；將內(nèi)芯粉料與適量水混合后，其中內(nèi)芯粉料包括質(zhì)量百分比的下列組分硅藻土 60%、氧化鋁40%，在球磨機(jī)中球磨，得到內(nèi)芯料漿，將內(nèi)芯料漿注入催化柱外管中，真空干燥后，得到催化柱管；
d、將氫氧復(fù)合器容器的下端用自制無機(jī)粘結(jié)劑封好后，放入催化柱管，在催化柱管周圍加入吸附劑，再用無機(jī)粘結(jié)劑封好氫氧復(fù)合器容器上端，封裝好后的氫氧復(fù)合器容器，在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空熱處理，去除氫氧復(fù)合器容器中水份和其它殘留雜質(zhì)；f、在氫氧復(fù)合器容器下端連接氫氣入口和氧氣入口，在其上端設(shè)置捕集器。在上述步驟a中，各組分的質(zhì)量百分比可以根據(jù)需要進(jìn)行調(diào)節(jié)，比如包括下列幾種配比活性氧化鋁45%、氧化銅12. 5%、氧化鐵2. 5%、粉末活性炭15%、硅藻土 25% ；活性氧化鋁50%、氧化銅12. 5%、氧化鐵5%、粉末活性炭12. 5%、硅藻土 20% ；活性氧化鋁55%、氧化銅10%、粉末活性炭10%、硅藻土 25% ；活性氧化鋁60%、氧化銅12. 5%、氧化鐵5%、粉末活性炭 5%、硅藻土 17. 5% ；活性氧化鋁65%、氧化銅2%、氧化鐵1%、粉末活性炭15%、硅藻土 17% ；活性氧化鋁70%、氧化銅8%、氧化鐵1%、粉末活性炭4%、硅藻土 17% ；活性氧化鋁75%、氧化銅5%、 氧化鐵5%、粉末活性炭4%、硅藻土 11% ；活性氧化鋁80%、氧化銅5%、氧化鐵5%、粉末活性炭 9%、硅藻土 1% ；活性氧化鋁85%、氧化銅5%、粉末活性炭4%、硅藻土 6% ；活性氧化鋁90%、氧化銅5%、粉末活性炭4%、硅藻土 1% ；活性氧化鋁77%、氧化銅8%、氧化鐵5%、粉末活性炭7%、硅藻土 3%。在上述步驟b中，所述原料的組分含量可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，比如包括下列幾種配比氧化鋁99. 2%、氧化鐵0. 8% ；氧化鋁99. 4%、氧化鐵0. 6% ；氧化鋁99. 5%、氧化鐵0. 5% ；氧化鋁99. 7%、氧化鐵0. 3% ；氧化鋁99. 8%、氧化鐵0. 2% ；氧化鋁100%。在上述步驟c中，所述催化柱外管制備所用組分含量可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，比如包括下列幾種配比活性氧化鋁30%、原料濕基鈀催化劑1%、硅藻土 69% ；活性氧化鋁30%、原料濕基鈀催化劑5%、硅藻土 65% ；活性氧化鋁25%、原料濕基鈀催化劑20%、硅藻土 55% ；活性氧化鋁35%、原料濕基鈀催化劑20%、硅藻土 45% ；活性氧化鋁45%、原料濕基鈀催化劑15%、 硅藻土 40% ；活性氧化鋁55%、原料濕基鈀催化劑20%、硅藻土 25% ；活性氧化鋁60%、原料濕基鈀催化劑20%、硅藻土 20% ；活性氧化鋁50%、原料濕基鈀催化劑20%、硅藻土 30%。在上述步驟c中，所述內(nèi)芯粉料制備所用組分含量可以根據(jù)需要調(diào)節(jié)，比如包括下列幾種配比硅藻土 40%、氧化鋁60% ；硅藻土 44%、氧化鋁56% ；硅藻土 42%、氧化鋁58% ； 硅藻土 46%、氧化鋁；硅藻土 50%、氧化鋁50% ；硅藻土 52%、氧化鋁48% ；硅藻土 55%、氧化鋁45% ；硅藻土 58%、氧化鋁42%。上述各原料的配比，可以在其含量范圍內(nèi)任意調(diào)節(jié)和組合，每一種原料含量范圍的選擇，不影響其他原料含量的選擇。通過上述制備方法制作的裝置，在實(shí)際應(yīng)用過程中，其氫氧復(fù)合效率都能達(dá)到 97-99%，疏水性能好，優(yōu)于現(xiàn)有技術(shù)中的同類單只小流量固定床的復(fù)合裝置。本說明書中公開的所有特征，除了互相排斥的特征以外，均可以以任何方式組合。本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
權(quán)利要求
1.一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置，其特征在于包括一個內(nèi)部中空的氫氧復(fù)合器容器(1 )，氫氧復(fù)合器容器(1)頂部設(shè)置有一個對形成的水流進(jìn)行捕集的捕集器(2)，氫氧復(fù)合器容器(1)底部連接有氫氣入口( 3)和氧氣入口(4)，氫氧復(fù)合器容器(1)內(nèi)底部豎直設(shè)置有催化柱管(5 )，其中氫氧復(fù)合器容器(1)內(nèi)盛裝有吸附劑(6 )。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置，其特征在于所述氫氣入口(3)和氧氣入口(4)的形狀是圓形、長方形、正方形、橢圓形或是三角形。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置的制備方法，其特征在于包括下列步驟a、吸附劑制備稱取下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁42.5-90%、氧化銅 5-12. 5%、氧化鐵0-5%、粉末活性炭4-15%、硅藻土 1_25%，將上述組分置于燒杯內(nèi)，加入適量異丙醇，用玻棒稍加攪拌，再超聲震蕩分散；b、氫氧復(fù)合器容器的制備將含下列質(zhì)量百分比組分的原料氧化鋁99-100%、氧化鐵 0-1%,混合后，放入三維混料機(jī)中進(jìn)行三維混料，混合均勻后裝入橡膠模具中，在冷等靜壓機(jī)上成型，得到具有一定強(qiáng)度的坯體，根據(jù)需要的實(shí)際尺寸進(jìn)行機(jī)加工，機(jī)加工后的坯體在高溫下進(jìn)行燒結(jié)，得到具有一定強(qiáng)度和孔隙率的氫氧復(fù)合器容器；C、催化柱管制備稱下列質(zhì)量百分比的各組分活性氧化鋁20-80%、原料濕基鈀催化劑1-20%、硅藻土 20-78%，置于燒杯內(nèi)，加入異丙醇用玻棒稍加攪拌，超聲震蕩分散，真空干燥后制得催化柱粉，將催化柱粉與粘結(jié)劑及適量水在真空練泥機(jī)中練制成有一定塑性的泥料，在擠壓機(jī)中擠壓成型，干燥后，得到催化柱外管；將內(nèi)芯粉料與適量水混合后，其中內(nèi)芯粉料包括質(zhì)量百分比的下列組分硅藻土 40-60%、氧化鋁40-60%，在球磨機(jī)中球磨，得到內(nèi)芯料漿，將內(nèi)芯料漿注入催化柱外管中，真空干燥后，得到催化柱管；d、將氫氧復(fù)合器容器的下端封好后，放入催化柱管，在催化柱管周圍的氫氧復(fù)合器容器內(nèi)加入吸附劑，再封好氫氧復(fù)合器容器上端，封裝好后的氫氧復(fù)合器容器，在真空燒結(jié)爐中進(jìn)行真空熱處理，去除氫氧復(fù)合器容器中水份和其它殘留雜質(zhì)；f、在氫氧復(fù)合器容器下端連接氫氣入口和氧氣入口，在其上端設(shè)置捕集器。
全文摘要
本發(fā)明為一種雙通道捕集器氫氧固定床復(fù)合裝置及其制備方法。目的是解決現(xiàn)有技術(shù)復(fù)合效率低，功能單一等問題。包括內(nèi)部中空的氫氧復(fù)合器容器，頂部設(shè)置有捕集器，底部連接有氫氣入口和氧氣入口，氫氧復(fù)合器容器內(nèi)底部豎直設(shè)置有催化柱管，催化柱管上附著有吸附劑。其制備方法吸附劑制備，氫氧復(fù)合器容器的制備，催化柱管制備，將氫氧復(fù)合器容器的下端封好后，放入催化柱管，加入吸附劑，再封好氫氧復(fù)合器容器上端，然后真空熱處理，在下端連接氫氣入口和氧氣入口，上端設(shè)置捕集器。該裝置能使氫和氧分別通入進(jìn)行復(fù)合，也可將鉛酸蓄電池在使用過程中產(chǎn)生的氫氧氣體復(fù)合成水，提高產(chǎn)生氫氧后設(shè)備安全性，減少環(huán)境污染，延長設(shè)備使用壽命。
文檔編號B01J8/06GK102423667SQ20111033133
公開日2012年4月25日 申請日期2011年10月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年10月27日
發(fā)明者吳文清, 徐俊, 曹偉, 杜杰, 桑革, 賴新春, 趙三團(tuán) 申請人:四川材料與工藝研究所