MC402A1 - Perfectionnements à la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène - Google Patents

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

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MC402A1 MC432A MC432A MC402A1 MC 402 A1 MC402 A1 MC 402A1 MC 432 A MC432 A MC 432A MC 432 A MC432 A MC 432A MC 402 A1 MC402 A1 MC 402A1
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Description

H 4730
CAS 16 63.402
— "... »«ï/
0 2°779 _.v '
GAR/JA/ .1963 VS.RÎ2- îl ?"
- BREVET D'INVENTION -
Perfectionnements à la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène
Société dite ; JOHNSON, MATTHEY AND COMPANY
LIMITED.
La présente invention concerne des perfectionnements à la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène , ou la purification de gaz hydrogène impur .
Pour la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène ou la purification de gaz hydrogène impur, le mélan ge gazeux ou l'hydrogène impur est amené en contact
avec une matière, habituellement du palladium,
qui est sélectivement perméable à l'hydrogène et agit comme un filtre, permettant à l'hydrogène pur de la traverser, en même temps qu'elle évite le passage d'impuretés du gaz ou des autres constituants du m élange gazeux .
En pratique, le filtre au palladium se présente fréquemment sous forme de tube étiré ouvert à une extrémité, le tube, ou de préférence une série de tubes semblables, étant assemblés dans une enveloppe extérieure en acier inoxydable ou autre matière qui soit inerte à l'action du gaz ou du mélange gazeux, pour constituer une unité ou élément de diffusion. L'hydrogène impur ou le mélange gazeux passe sous pression dans l'enveloppe, où il vient en contact avec la surface externe du tube ou des tubes, l'hydrogène pur se diffusant à travers la paroi ou les parois du tube ou des tubes dans l'intérieur de ceux-ci, puis passant par l'extrémité ouverte ou les extrémités ouvertes du tube ou des tubes pour être recueilli extérieurement à l'élément .
Le tube ou les tubes de diffusion peuvent être formes de palladium pur ou d'un alliage de palladium, tel qu'un alliage à 25$ d'argent-palladium .
Mais, alors que les tubes de diffusion d'hydrogène dont il vient d'être question peuvent être considérés comme suffisamment efficaces, du point de vue de la vitesse de diffusion spécifique de l'hydrogène, par unité de surface
pendant une période donnée et au point de vue de la résistance et de la longueur de vie en service, ils souffrent néanmoins de certains inconvénients. En premier lieu leur nature même les rend inaccepta-blement coûteux à produire, car l'étirage des tubes est relativement cher et difficile .
Secondement, il n'est pas praticable d'étirer un tube ayant des dimensions normalement exigées pour les tubes de diffusion qui contour obtenir une viennent à l'usage industriel économique, "/■&&& épais -
seur de paroi-eofe inférieure à environ 0,076mm et la vitesse de diffusion étant inversement proportionnelle à l'épaisseur, une limite est fixée à la vitesse de diffusion que l'on peut obtenir en pratique .
Le principal objet de la présente invention est d'obtenir une membrane de diffusion améliorée pour l'hydrogène ou un filtre,
qui ne souffre pas des inconvénients des tubes de diffusion habituels qui soit relativement simple et peu coûteuse à produire et présente une vitesse de diffusion élevée par unité de surface spécifique, supérieure à celle des tubes de diffusion actuellement en usage .
Un autre objet est de réaliser un procédé amélioré de séparation de l'hydrogène dans des mélanges gazeux qui en contiennent , ou de purification de gaz hydrogène impur, qui soit efficace et permette une vitesse de diffusion élevée de l'hydrogène .
- 4 -
Conformément à la présente
15
20
invention, une m-embrane ou filtre de diffusion d'hydrogène est caractérisée par le fait qu'elle comprend un élément creux aux parties latérales sensiblement plates ou une enveloppe de ce type, formée de deux couches ou feuilles superposées de matière perméable à l'hydrogène unies ensemble sur toute ou sensiblement tout leurs bords contigus, par le fait que l'intérieur de ladite enveloppe est ouvert à l'atmosphère et par le fait qu'une pièce poreuse de raidissement en forme de feuille, est montée à l'intérieur de ladite enveloppe, ce qui évite ou entrave la distorsion ou l'aplatissement de la dite enveloppe, par suite des conditions de température eÇde près sion extérieure auxquelles elle est soumise en service, tout en permettant le passage de l'hydrogène à travers celle-ci .
L'élément creux ou enveloppe peut prendre diverses formes.
Par exemple, l'enveloppe peut être constituée par deux feuilles ou feuillets allongés rectangulaires d'une matière convenable,
unies entre elles par trois de leurs cotés contigus, le quatrième côté étant laissé ouvert pour permettre au courant d'hydrogène purifié de s'écouler de l'intérieur de l'enveloppe et d'être recueilli comme on le désire .
- 5 -
Ou encore, au lieu de laisser un côté de l'enveloppe ouvert, les feuilles peuvent être unies par toute leur périphérie et une sortie de l'enveloppe réalisée par le percement d'ouvertures opposées dans les deux feuilles, ouvertures par lesquelles passe un tube, dont la portion qui est située à l'intérieur de l'enveloppe, ayant une ou plusieurs fentes ou perforations, permet à l'hydrogène pur de passer de l'enveloppe dans le tube et le long de celui-ci pour être recueilli à l'extérieur comme on le désire .
Avec cette construction, le tube constitue aussi avantageusement le moyen de support de la membrane dans l'élément de diffusion d'hydrogène .
L'enveloppe peut néanmoins ,
si on le désire, avoir une section transversale circulaire ou ovale au lieu de rectangulaire .
Dans le cas où l'élément creux est de forme rectangulaire , une simple feuille rectangulaire allongée peut, si on le désire, être employée, ladite feuille ou feuillet étant repliée sur elle-même suivant son axe longitudinal et les bords longitudinaux libres opposés étant soudés ensemble pour former un élément creux ouvert, les bords unis et repliés étant ensuite traités de façon convenable pour donner audit élément nne section transversale sensiblement rectangulaire .
L'élément ou .menbrane creux est de préférence en palladium pur métallique ou en un alliage de palladium, tel qu'un alliage à 25$ d'argent-palladium, et la pièce poreuse de raidissement es% avantageusement formée par une toile né tal-lique à mailles fines en acier inoxydable ou autre métal ou alliage qui ne soit pas affecté par les conditions de température et de pression auxquelles la membrane ou le filtre est soumis en servie .
Afin d'obtenir le support le plus efficace pour le palladium, la dimension des mailles de la toile métallique de raidissement doit être de préférence comparable en épaisseur à l'épaisseur de la feuille .
L'épaisseur des feuillets formant l'enveloppe peut être choisie comme on le désire et elle peut atteindre une valeur aussi faible que 0,038 mm,ce qui permet une vitesse de diffusion de l'hydrogène beaucoup plus grande qu'avec les tubes de diffusion utilisés jusqu'ici .
Diverses formes de construction de la présente invention sont illustrées, à titre d'exemples, par le dessin schématique ci-joint,
où ;
la figure 1 est une vue en perspective d'une forme de membrane de diffusion ou enveloppe constituant un mode de réalisation de la présente invention]
la figure 2 est une vue d'une forme modifiée d'enveloppe et représente une série d'en-
ane unité
veloppes semblables constituant ^aït-4i4fflee£» de diffusion i la figure 3 est une coupe montrant les enveloppes de la figure 2 montées dans un boîtier extérieur;
la figure 4- est une coupe partielle en élévation, d'une autre construction modifiée d'élément de diffusion comprenant une série d'enveloppes et constituant un mode de réalisation de la présente invention]
la figure 5 est uns vue d'une autre construction modifiée, et la figure 6 est une coupe en plan de l'élément représenté sur la figure 5> enfermé dans un boîtier extérieur .
Si l'on se reporte à la figure 1 tout d'abord, on voit que la menbrane ou enveloppe de diffusion A est formée de deux couches rectangulaires superposées 1 et 1a de palladium. Chaque couche comporte une portion centrale en saillie indiquée en 2 et 2a respectivement, des bords longitudinaux de
- 8 -
laquelle partent des portions latérales indiquées en 3 et respectivement. A partir des bords libres de ces portions s'étendent des brides, 4 et 4a respectivement, parallèles aux portions centrales 2 et 2a 5 respectivement. Les feuilles 1 et 1a sont, comme on le montre sur le dessin, disposées en regard l'une de l'autre, les portions centrales en saillie 2 et 2a étant écartées l'une de l'autre vers l'extérieur et les brides 4 et 4a étant en contact mutuel et réu-
10 nies ensemble par soudage. L'extrémité 5 de l'enveloo-
centr-le:
pe, placée dans la surface -'centrale des portions/2 et 2a, est fermée de toute manière convenable , non indiquée, à l'opposé de l'extrémité 6 , qui est laissée ouverte . 15 A l'intérieur de l'enveloppe ainsi formée, est disposée une .toile métallique J en acier inoxydable, qui agit comme pièce de raidissement pour éviter la distorsion de l'enveloppe en cours d'usage .
20 La membrane de diffusion décrite ci-dessus sera, en servie, munie à son extrémité ouverte 6 d'un collecteur (non représenté) au moyen duquel elle est montée dans un boîtier extérieur en acier inoxydable d'une façon analogue à celle 25 qui est actuellement emplqyée pour la construction d'éléments de diffusion du type existant .
La toile métallique J de raidissement est d'une grandeur sensiblement égale à la grandeur de l'enveloppe 2, 2a, la dimension de ses 30 mailles étant comparable à l'épaisseur de la couche 2 ou 2a.
Dans la construction modifiée représentée sur les figures 2 et 3, la membrane ou enveloppe B est fermée de tous côtés et chaque couche 8 et 8a de celle-ci comporte une ouverture indiquée en 9 et 9a respectivement. Dans la disposition représentée sur les figures 2 et 3, une série de telles men-branes ou enveloppes B sont portées par un tube 10 qui passe à travers chacune des ouvertures 9 et 9a et qui est brasé en 11, figure 3> sur l'enveloppe B, de façon à former un joint hermétique avec elle. Le tube 10 est muni, sur sa portion enferméé dans l'enveloppe B, d'une fente 12 permettant le passage de l'hydrogène des enveloppes dans ledit tube 10, puis à l'atmosphère .
.Comme le montre la figure 3> les membranes ou enveloppes B sont logées verticalement dans un boîtier 13 en acier inoxydable, le tube 10 jouant le rôle de support transversal pour lesdites enveloppes .
Une autre construction modifiée est représentée par la figure 4. Dans cette construction, comme on le voit aisément, la membrane ou enveloppe de diffusion 14 a une section transversale circulaire, au lieu de rectangulaire . A tous les autres points de vue, l'arrangement est semblable à la construction des figures 2 et 3> une série de telles enveloppes 14 étant portée par un tube 15 qui constitue d'une façon semblable à celle qui a été décrite pour le tube susdit 10 la sortie de 1'hydrogène purifié. Les enveloppes 14 sont disposées à leur tour dans un boîtier extérieur 16 en acier inoxydable,
dont l'entrée est indiquée er. 17 •
- 10 -
Les figures 5 et 6 montrent un® autre construction modifiée comprenant la construction unitaire d'une série de membranes ou envelop pes de diffusion 17, qui constituent un mode de p. réalisation de la présente invention, disposées ra-
dialement autour d'un anneau commum 18, qui lui-même entoure un tube de support 19, portant des perforations 20. En 21 est représenté un autre boîtier en acier inoxydable dans lequel la structure unitai-10 re est montée ,
22 indique les pièc es de raidis-
toile sement en «treillis- métallique insérées dans chaque membrane ou enveloppe 17- Dans l'exemple particulier que montre la figure 6, un seul feuillet de treillis 15 métallique 2§ést utilisé pour raidir chacune des deux membranes voisines 17 •
Comme on le remarquera, on obtient avec la présente invention une membrane ou filtre de diffusion qui est d'une construction 20 relativement simple et peu coûteuse à fabriquer,
et par l'emploi de laquelle on peut obtenir une vitesse de diffusion de l'hydrogène plus élevée qu'avec les tub&s de diffusion jusqu'ici en usage .
On doit comprendre que la pré-25 sente invention est entendue comme comprenant dans son domaine également un élément ou unité de diffusion dontenant une série de membranes ou filtres de diffusion conformes à la présente iiv en-tion, et aussi un procédé de séparation de l'hydro-
gène dans un mélange gazeux qui en contient ou de purification d'hydrogène impur, qui comprend l'usage d'une membrane d2 diffusion ou dtone unité-ett -élément de diffusion conforme à la présente invention .

Claims (14)

  1. -RESUME -
  2. Membrane ou filtre de diffusion pour la séparation d'hydrogène dans les mélanges gazeux qui en contiennent ou pour la purification d'hydrogène impur, caractérisée par les points suivants, considérés isolément ou en combinaisons diverses j
  3. 1 - La membrane est constituée par un élément ou enveloppe creux à parties latérales sensiblement plates, composé de deux couches superposées auporpoaéoD ou feuilles/de matière perméable à l'hydrogène unies ensemble sur tous ou sensiblement tous leurs bords contigus, l'intérieur de cette enveloppe étant ouvert à l'atmosphère et une pièce poreuse en forme de feuillet étant placée à l'intérieur pour raidir l'ensemble, éviter sa distorsion ou son (Aplatissement en cours d'usage, alors qu'en même temps le passage • 'de l'hydrogène à travers cette enveloppe est assuré .
  4. 2 - L'élément creux ou enveloppe peut être constitué par deux feuilles ou feuillets rectangulaires allongés de matière perméable à l'hydrogène, unis sur trois de leurs bords contigus, le quatrième bord étant laissé ouvert .
  5. 3 - Ou encore, lea deux feuilles ou feuillets peuvent être unis par leur périphérie et l^éortie de l'intérieur de l'enveloppe constituée par des ouvertures aux côtés opposés des dites
  6. feuilis, ouvertures par lesquelles passe un tube ayant dans sa portion située dans l'enveloppe une ou plusieurs fentes ou perforations , qui permettent à l'hydrogène pur de passer de l'enveloppe au tube et de là à un collecteur extérieur .
  7. 4 - L'élément précédent peut être de section transversale circulaire ou ovale
  8. 5 - Les feuilles rectangulaires superposées formant l'enveloppe peuvent être constituées par une feuille unique de la matière repliée sur elle-emême suivant son axe longitudinal, les bords longitudinaux libres opposés et un ou les deux bords extrêmes étant unis ensemble .
  9. 6 - L'élément creux ou enveloppe est fait en palladium pur ou en alliage de palladium, tel par exemple qu'un alliage à 25$ d'argent-palladium ,
  10. 7 - La pièce poreuse de raidissement est formée par une fine toile métallique en acier inoxydable ou en autre matière convenable .
  11. 8 - Un certain nombre de membranes de diffusion peuvent être montées sur un support commun dans un boîtier extérieur, pour constituer une uni té--ou élément-de diffusion .
  12. L'invention comprend également un procédé de séparation de l'hydrogène de mélanges gazeux qui en contiennent ou de purification d'hydrogène impur, qui comprend l'étape de mise en contact du mélange de gaz ou du gaz impur avec une membrane de diffusion ou filtre telle qu'elle est définie ci-dessus
  13. ORIGINAL
  14. 14 PAGES
    Société dite ;
    JOHNSON, MATTHEY AND COMPANY LIMITED
    José CURAU
    Conseil en Propriété Industrielle
    28, Boul. Princesse Charlotte, 28 MONTE-CARLO
MC432A 1962-04-17 1963-04-12 Perfectionnements à la séparation d'hydrogène dans des mélanges gazeux contenant de l'hydrogène MC402A1 (fr)

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