MC401A1 - Perfectionnements relatifs à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène - Google Patents

Perfectionnements relatifs à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène

Info

Publication number
MC401A1
MC401A1 MC431A MC431A MC401A1 MC 401 A1 MC401 A1 MC 401A1 MC 431 A MC431 A MC 431A MC 431 A MC431 A MC 431A MC 401 A1 MC401 A1 MC 401A1
Authority
MC
Monaco
Prior art keywords
hydrogen
membrane
tube
boron
palladium
Prior art date
Application number
MC431A
Other languages
English (en)
Original Assignee
Johnson Matthey Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Johnson Matthey Co Ltd filed Critical Johnson Matthey Co Ltd
Publication of MC401A1 publication Critical patent/MC401A1/fr

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D71/00—Semi-permeable membranes for separation processes or apparatus characterised by the material; Manufacturing processes specially adapted therefor
    • B01D71/02—Inorganic material
    • B01D71/022—Metals
    • B01D71/0223—Group 8, 9 or 10 metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01D—SEPARATION
    • B01D53/00—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols
    • B01D53/22—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion
    • B01D53/228—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by diffusion characterised by specific membranes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen; Reversible storage of hydrogen
    • C01B3/50—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification
    • C01B3/501—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion
    • C01B3/503—Separation of hydrogen or hydrogen-containing gases from gaseous mixtures, e.g. purification by diffusion characterised by membranes
    • C01B3/505—Membranes containing palladium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C01—INORGANIC CHEMISTRY
    • C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
    • C01B2203/00—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas
    • C01B2203/04—Integrated processes for the production of hydrogen or synthesis gas containing a purification step for the hydrogen or the synthesis gas
    • C01B2203/0405—Purification by membrane separation

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Oil, Petroleum & Natural Gas (AREA)
  • Combustion & Propulsion (AREA)
  • Separation Using Semi-Permeable Membranes (AREA)
  • Hydrogen, Water And Hydrids (AREA)

Description

4 "c i .65.401
\
H,4.730 - Cas 15 - 0/20.592 AG/JM
3 !\;2 ^9 ]■] 3:
5
10
BREVET D' INVENTION
Perfectionnements relatifs à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène
Société dite: JOHNSON, MATTHEY AND COMPANY LIMITED
La présente invention est relative à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène, ou à la purification de gaz hydrogène.
Un procédé bien connu de séparation de l'hydrogène dans un mélange gazeux qui en contient, ou de purification de gaz hydrogène impur, consiste à amener le mélange gazeux ou l'hydrogène impur en contact avec la surface d'une membrane ou d'un tube de diffusion chauffé au palladium, qui agit comme un filtre, permettant à l'hydrogène pur de se diffuser à travers la membrane ou le tube, en même temps qu'elle empêche le passage
des autres constituants du gaz ou du mélange gazeux, l'hydrogène pur étant recueilli selon les nécessités.
La perméabilité à l'hydrogène d'une membrane ou d'un tube de diffusion dépend, comme on sait, de la température à laquelle il fonctionnent et aussi de la pression différentielle maintenue entre le côté haute pression et le côté basse pression de la membrane ou du tube, c'est-à-dire le côté où le gaz impur entre en contact avec la membrane ou le tube et le côté où sort l'hydrogène. Plus cette pression différentielle est élevée, plus grande est la perméabilité de la membrane ou du tube.
La perméabilité ou la vitesse de diffusion dépend aussi de la matière constituant la membrane ou le tube et jusqu'à aujourd'hui on a considéré que la matière la plus convenable dans ce but est le palladium pur. Néanmoins, alors que les membranes ou tubes de diffusion constitués par du palladium pur donnaient une vitesse de diffusion satisfaisantede l'hydrogène dans le domaine des températures ei/des pressions de fonctionnement normalement employées, on a constaté que des rrembranes ou tubes de cette matière sont sujets à distorsions et ruptures en service et sont ainsi rendus inutilisables pour un nouvel usage après seulement une vie utile assez brève. La raison de ce défaut des membranes ou tubes en palladium pur et un procédé pratique pour y faire face sont décrits dans un brevet anglais n°82768l du 17 Mars 1958.
Il suffira de dire ici, pourtant, qu'on a constaté c.te ce et défaut était dû aux cycles répétés de chauffage/de refroidissement entre la température ambiante et la température d". fonctionnement, auxquels la membrane ou le tube se trouve
soumis d'habitude pendant sa durée de vie utile.
En meme temps il a été aussi examiné la possibilité de surmonter cet inconvénient inhérent à l'emploi de palladium pur et aussi d'augmenter l'efficacité d'une unité de diffusion par l'emploi d'un ?lliase de palladium constituant la membrane ou le tube de diffusion. Ainsi, par exemple, à ce point de vue, pour constituer une membrane de diffusion d'hy-drogene avec un alliage palladium-argent, contenant 10; :-50;s d'argent, l'alliage préféré contient 20, à 2y% d'argent.
Bien que l'emploi d'un tel alliage présente certains avantages par rapport à celui de palladium pur dans ce but, du fait qu'il est plus perméable qu- le palladium pur et ne offre une plus grande résistance que le métal pur, cela/constitue pourtant pas, à aucun degré, une; solution complète du problème, par suite du fait qu'on a constaté que la stabilité dimensionnelle d'une membrane ou tube de diffusion fermée par cet alliage était insuffisante pour éviter une tendanee de la membrane ou du tube à une certaine distorsion aux températures élevées. Alors que cette distorsion est, on l'admet, plus faible que celle qui a lieu avec une membrane de palladium pur dans les mêmes conditions de fonctionnement, elle constitue poucant un sérieux inconvénient et l'un de ceux qui militent contr- l'acceptation sans difficultés de cet alliage comm matière la plus convenable pour les membranes ou tubes de diffusien.
Dans le but de trouver une solution à ce problème et de fournir une matière pour les membranes ou tubes d~ diffusion, qui combine une perméabilité convenabl avec une bonne résistance, en évitant ou en réduisant sensiblement la tendance à le distorsion de tels membranes ou tubes en servie.., la deman-. deresse a expérimenté divers alliages de palladium Je a constaté
d'une façon surprenante que des résultats très améliorés étaient obtenus par l'emploi de métal palladium ou d'al-liage de palladium-argent auxquels avait été ajoutée une faible quantité de bore.
Un objet de la présente invention est donc de réaliser une membrane ou tube de diffusion amélioré pour l'emploi dans la séparation de l'hydrogène de mélanges gazeux contenant de l'hydrogène ou pour la purification de gaz d'hydrogène.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser une membrane ou tube de diffusion d'hydrogène qui soit moins sujette à distorsion ou rupture que les membranes ou tubes actuellement en service, tout en offrant simultanément une plus grande perméabilité à l'hydrogène.
Un autre objet de la présente invention est de réaliser un procédé amélioré de séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène ou de purification de gaz hydrogène, qui soit efficace et qui permette d'obtenir un rendement augmenté en hydrogène pur, comparé aux procédés connus antérieurement.
Conformément à une des caractéristiques de la présente invention, une membrane ou un tube de diffusion pour l'emploi à la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène ou pour la purification de gaz hydrogène est caractérisé par le fait que ladite membrane ou tube est constitué par un alliage palladium-bore contenant de 0,05$ à 2% en poids de bore.
Si on le désire, l'alliage peut aussi contenir jusqu'à 25$ en poids d'argent.
De plus, conformément à la présente invention, le procédé de séparation de l'hydrogène d'un mélange gazeux contenant de l'hydrogène ou de purification de gaz hydrogène est caractérisé par le fait que ledit mélange gazeux ou ledit gaz hydrogène impur est amené en contact avec une surface d'une membrane ou tube de diffusion composé d'un alliage palladium-bore contenant de 0,05$ à 2$ en poids de bore, l'hydrogène dudit mélange gazeux ou le gaz hydrogène étant amené à se diffuser à travers ladite membrane ou tube et l'hydrogène diffusé étant éliminé à partir de la surface opposée de ladite membrane ou tube.
L'alliage a avantageusement une teneur en bore qui ne dépasse pas 1$ , par suite du fait que cet alliage devient progressivement plus difficile à travailler quand sa teneur en bore augmente, s'il contient plus de 2$ de bore, il devient cassant et ne peut être travaillé de façon satisfaisante, mais des alliages contenant jusqu'à
1$ de bore sont faciles à travailler. En général, on cons-
sauf , .
tate que, par xjaifcs la difficulté croissante a travailler cet alliage, plus la teneur en bore est élevée, plus la résistance mécanique de l'alliage est grande.
En pratique, on préfère employer un alliage contenant 0,7-0,8$ de bore, car cet alliage, comme on l'indiquera plus loin, a donné les résultats les plus satisfaisants à toutes les températures et pressions communément utilisées dans la technique.
Les membranes ou tubes de diffusion constituant des modes de réalisation de la présente invention se révèlent plus perméables à l'hydrogène que des membranes ou tubes en palladium pur, dans toutes les conditions normales f c.wnûwofimc> o "h ri ex rsn r? a +• "î 1 P-h pi 1 pq mrh flîîPîJc;*? ;-6- ;une perméabilité accrue, comparées aux membranes ou tubes en alliage palladium-argent dont il a été question ci-des-sus, à toutes pressions, à des températures allant jusqu'à 300°C. A des températures supérieures à 300°C, les membranes 5 ou tubes améliorée témoignent d'une perméabilité accrue aux plus hautes pressions, mais non aux plus basses. ;Les tableaux I et II qui suivent donnent les résultats d'essais entrepris sur diverses membranes de diffusion formées de différents alliages palladium-bore 10 conformément à la présente invention, sur une membrane en palladium pur et aussi sur une membrane en alliage palla- ;dium-argent, à diverses températures et à des pressions de ;P P s ;28 kg/cm et 77 kg/cm respectivement„ Ces essais démontrent clairement que l'on peut obtenir, par l'emploi de 15 membranes réalisées conformément à la présente invention, ;des vitesses de diffusion améliorées . Dans chaque essai la membrane prenait la forme d'une feuille du métal ou de l'alliage respectif, ayant une épaisseur de 0,0254 mm. ;Vitesses spécifiques de diffusion en m^/m2/h/0,0254 mm à Pn 77 kg/ cm2. ;Tableau I ;25 ;Matière de la membrane. ;200 °C ;300 °C ;400 ;°c ;500 °C ;600 °C ;77 kg/cm2 ;Palladium pur ;79,8 ;101,1 ;106 ;,6 ;140,2 ;188,9 ;Pd + 0,23$ B ;50,2 ;170,6 ;219 ;,4 ;218,2 ;241,4 ;Pd + 0,70$ B ;93,2 ;182,8 ;227 ;,3 ;236,2 ;265,1 ;Pd + 0,76$ B ;97,5 ;190,8 ;OJ OJ ;,2 ;240,1 ;270,9 ;Pd + 7fo Ag +0,5^ B ;79,2 ;175,5 ;228 ;,6 ;245,2 ;262,1 ;Pd + 23$ Ag ;62,7 ;138,6 ;188 ;,3 ;221,8 ;— ;-7- ;tableau II ;Vitesses spécifiques de diffusion en m3/m2/Heure/0,0254 mm à 28 kg/cm2 ;Matière de la mambrane ;200 °C ;300 °C ;400 °C ;500 °c ;600 °C ;Palladium pur ;42,0 ;53,3 ;56,6 ;74,3 ;93,1 ;Pd + 0,70^ B ;63,3 ;109,1 ;92,0 ;117,6 ;137,7 ;Pd + 0,16% B ;64,6 ;105,1 ;91,4 ;108,1 ;- ;Pd + 1% Ag + 0,5$ B Pd + 23$ Ag ;42,6 46,9 ;106,6 94,1 ;118,8 111,8 ;126,7 ;124,9 ;144,7 138,9 ;Les résultats améliorés que l'on peut obtenir par 1*emploi de membranes de diffusion conformes à la pré-
TA
sente invention seront, on le pense, facilement appréciés par l'examen des tableaux ci-dessus. Dans les essais à haute pression, les membranescomposées d'alliages palladium-bore conformes à la présente invention témoignent d'une perméabilité considérablement plus grande que les membranes 15 en palladium pur à toutes températures sauf les plus basses,
et à toutes les températures dans les essais à basse pression, A des températures allant jusqu'à 300°C la composition préférée, à savoir un alliage palladium-bore contenant 0,16% B, donne des résultats améliorés comparée à l'alliage binaire 20 palladium-argent, à la fois aux hautes et aux basses pressions. A des températures supérieures à 300°C, les membranes conformes à la présente invention donnent de meilleurs résultats que la membrane palladium-argent aux essais à haute pression.
25 On doit comprendre que la présente invention englobe dans son domaine tout appareil de diffusion d'hydrogène qui comprend une série de membranes ou de tubes de diffusion conformes à l'invention et également un procédé de séparation de l'hydrogène à partir d'un mélange gazeux conte-

Claims (3)

  1. 8-
    t
    RESUME
    Membrane ou tube de diffusion d'hydrogène pour l'emploi dans la séparation d'hydrogène à partir de mélanges gazeux contenant de l'hydrogène ou pour la purification de gaz 1 hydrogène, caractérisée par les points suivants, iso-5 lément ou selon toutes combinaisons :
    1. La membrane ou le tube est constitué par un alliage palladium-bore contenant de 0,05% à 2% en poids de bore.
  2. 2. Ledit alliage contient 0,7 -0,8% de bore. 10
  3. 3. Cet alliage renferme jusqu'à 25$ en poids d'argent.
    4. Cet alliage est composé de 0,76$ de bore et le reste en palladium.
    Le procédé de séparation de l'hydrogène à
    15 partir du mélange gazeux contenant de l'hydrogène ou de purification du gaz hydrogène est caractérisé comme suit:
    Le mélange gazeux est amené au contact d'une surface de la membrane ou du tube de diffusion et l'hydrogène amené à se diffuser à travers ladite membrane ou tube, l'hy-
    20 drogène diffusé étant recueilli sur la surface opposée de ladite membrane ou tube. par ,
    rar procuration cf»
    Société dite: JOHNSON, MATTHEY AND COMPANY
    LIMITED ORIGINAL o n pages contenant Renvois
    (8 pages) —^-mo*JI-ay<Sn.rIX
    osé CUJRAU
    Conseil en Propriété Industrielle
MC431A 1962-04-17 1963-04-09 Perfectionnements relatifs à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène MC401A1 (fr)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB14811/62A GB956176A (en) 1962-04-17 1962-04-17 Improvements in and relating to the separation of hydrogen from gaseous mixtures containing hydrogen

Publications (1)

Publication Number Publication Date
MC401A1 true MC401A1 (fr) 1963-12-03

Family

ID=10047903

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
MC431A MC401A1 (fr) 1962-04-17 1963-04-09 Perfectionnements relatifs à la séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène

Country Status (5)

Country Link
BE (1) BE630917A (fr)
DE (1) DE1467078A1 (fr)
GB (1) GB956176A (fr)
MC (1) MC401A1 (fr)
NL (1) NL291483A (fr)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2010492A (en) * 1991-06-27 1993-01-25 Electric Power Research Institute, Inc. Apparatus for producing heat from deuterated palladium alloys
DE102017121871A1 (de) 2017-09-21 2019-03-21 Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. Verfahren zur Herstellung einer Permeationsmembran

Also Published As

Publication number Publication date
GB956176A (en) 1964-04-22
NL291483A (fr)
DE1467078A1 (de) 1969-01-09
BE630917A (fr)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US2773561A (en) Silver-palladium film for separation and purification of hydrogen
EP0547959B1 (fr) Epurateur d&#39;hydrogène comprenant une embase en alliage de même composition que celui des tubes
US3350845A (en) Metal alloy for hydrogen separation and purification
FR2392707A1 (fr) Procede de purification et de separation d&#39;un melange de gaz en ses constituants
CH634015A5 (fr) Composition a base de magnesium pour le stockage de l&#39;hydrogene et procede de preparation de cette composition.
Barrer et al. Sorption and diffusion in ethyl cellulose. Part I. History‐dependence of sorption isotherms and permeation rates
DE602006015409D1 (de) Verfahren zum Entfernen von Tritium aus Wasser
EP0011602B1 (fr) Composition d&#39;alliage à base de titane et de fer pour le stockage de l&#39;hydrogène
DE704073C (de) Verfahren zum Entfernen von Kohlenoxyd aus Gemischen mit Wasserstoff
WO2021117875A1 (fr) Procédé de production d&#39;hydrogène et dispositif de séparation d&#39;hydrogène
CN112499628A (zh) 生物质基多孔碳材料及制备方法与该材料从碳四烯烃混合物中分离1,3-丁二烯的应用
MC401A1 (fr) Perfectionnements relatifs à la séparation de l&#39;hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l&#39;hydrogène
Chen et al. Hydrogen permeation through palladium-based alloy membranes in mixtures of 10% methane and ethylene in the hydrogen
WO2008110676A2 (fr) Procede de separation de co2 gazeux contenu dans un melange de gaz
JPH0474045B2 (fr)
JP6384831B2 (ja) 水素分離装置および水素分離方法
US3438178A (en) Separation of hydrogen from other gases
JP4006107B2 (ja) 高純度ｃｏの製造方法及び製造装置
CN105363357A (zh) 一种以双烯化合物为交联剂的聚乙烯醇膜及其制备方法
JP2000072419A (ja) 希ガスの回収方法
Osawa et al. Thermal oxidation of fractionated polypropylene in solution
JPS621566B2 (fr)
BE1000871A4 (fr) Procede d&#39;hydrogenation selective des acetyleniques.
CN104693006A (zh) 一种甲醇的纯化方法
FR2595092A1 (fr) Catalyseur pour l&#39;hydrogenation par l&#39;hydrogene d&#39;hydrocarbures non satures et son procede de preparation