用于气体分离和/或化学反应的反应器及其制造方法技术

本发明专利技术涉及膜技术领域，特别是用于气体分离和／或实施化学反应的反应器，即用于从含氧气体提取氧气的反应器，以及制造该反应器的方法。本发明专利技术的用于气体分离和／或实施化学反应的反应器，包括壳体（１）、陶瓷膜（２）和位于两者之间由含有门捷列夫周期表第Ⅶ族和第Ⅵ族元素的合金制成的连接元件（３），其中一层氧化铝形成在临近膜的连接元件的表面上。本发明专利技术的制造用于气体分离和／或实施化学反应的反应器的方法包括：在反应器壳体（１）中，用由含有门捷列夫周期表第Ⅶ族和第Ⅵ族元素的合金制成的连接元件固定陶瓷膜（２），其中所用的合金添加有铝；在膜（２）固定前，连接元件（３）在含氧气体中在８００－１１００℃的温度下加热，或将一层氧化铝涂敷在临近膜的连接元件的表面上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于气体分离和/或化学反应的反应器专利
本专利技术涉;s^^支术领域，并涉朋于气体分离和/或化学^的A^器，特 别，于从含氧气体中回錄气的^器，以及该M器的制妙法。技术背景用膜技术实施的气体分离和/或化学AJi，特别^用透HM进行的烃类气 体的氧^#化，是气体处理的一个有前景的M方向。膜分离技术的引入，特别是在^g器中用透倾分离空气，使#^成气 (一IUM和氢气的混合物)生产的能量消耗和成本费用显著的减少(高至30 %)，从而斷氐了包括氲气的生产M。膜方法重要的优点^于^Ji器^^设计提供了更容易规4劐匕生产的可能性。用于气体分离特别是氧气回4沐/或在皿应器中实施转^ii程的透氧膜， 是一个陶tti^管或其它合适的形式结构。膜在烃类气体部分氧化过程的典型 高温下具有足够的透氧性。同时MA气密性的，也f^t^"^UD无《Ut辨'J造的。 用于空气分离的膜含有离子或混合的电子-离子传导性。在两种情况下的氧离子，通过分^#度驱动，以高速和必叶的选棒^itiiit密的无《1^。M应器为包括由透氧陶f^^f的两个腔室的设备，含氧;^^ii^一 个腔室，从另一个腔室取走氧气，或者将氧化剂供给到所述的第二个腔室。在设计^Mi器时，主要的问题在于制ii^I器的金属和制鄉的陶瓷的热膨胀系数的差异，这将导itM和^i^间的连接表面破坏。为解决该问题，高温密封剂被开发并用于不同种材料间的连接。因此，为连^r属和陶瓷，使用了陶#玻璃的组合，如Pyrex玻璃。然而，这种密封 剂只育t^接近常压科目当低的IMt温度下^^，不超过600。CaQi, F.T.Akin， Y.S.Lin， J.Memb. Sci.， 2001， v. 193， p.185)。已知有基于4r^银的软嫂的密封剂，它们的故泉在于高絲(O. C. Paiva，M. A. Barbosa， J. Mater. Sci., 1997， v. 32， p. 653)。还有已知的才械密封的例子，其中，连接部分的表面相互接触，M制成 这些部分的金属和陶瓷材料之间没有炫合。在加热和冷却时，金属和陶资部分 仍相对移动，JbH"料间热膨胀系数的差异引起张力增加(J.A. Lane, S.J. Benson et all, Solid State Ionics, 1999， v. 121， p. 201)。专利US6302402描述了一种用^f金属的复合材料制成的复杂形式的密封 圏将膜固定于内部的^器组件。它橘述了该A^器的制ii^r法，包括在高 温(400'C至1000。C)下膜的密封。密封圏由选自包括铁、镍、铬、钨、钼或钴的 组中的金属制成，并涂敷一层另一种金属(如金、铜、镍、钯、柏)。该技术解 决方案的^A在于制造的复杂'I"沐高鉢。在文献中也描述了一种反应器，其中，陶瓷膜用高温*焊接剂密封 (Report on USA Department of Energy grant)。i明了在焊接剂和陶资膜之间的相互作用得以加强，i^;kf^后会引起断裂， 这作为该技术解决方案重M泉没有给a器>|^^可接受的寿命。
技术实现思路
本专利技术的任务是开发一种用于气体分离和/或实施化学反应的反应器，特别 是，用于^^陶乾透lt^从含氧气体中回4逸气的^I器，所iiAJI器由于陶 ，和反应器壳体t间稳定的紧密连接而拥有长的^^1寿命。技术絲包括减小了连接元^陶絲的线'frt胀系ltt异，和Pibli了所 用M向陶资层的扩散，这将共同导致与连接元件连接的陶资膜稳定性的增强， 包括在高温时显示出的稳定性。技术^it过下述因素获得，在用于气体分离和/或化学M的A^I器中， 所iiA^器包括壳体、陶t^和位于两者之间由含有门射'jA^^4^ VIII族 和第VI族元素的*制成的连接元件，其中在临i4M的连接元件的表面上形成 一层氧化铅。连接元件和fe间的氧^4吕层消除了线li^胀系数的差异，并同时^'J了 防止金属原子从^^扩散到陶瓷的保护性阻挡a用。这两个因素导致连4^稳定性的增强，特别是在高温下，显示出膜和反应器的这种连接的完整性的保持。在本专利技术一个M实施方案中，连接元件M包^4失、铬和铝。在本专利技术另一个M实施方案中，连接元件AA^器壳体的-^分。 在本专利技术一个更M的实施方案中，在膜和连接元件之间存M—层高温 粘结剂。在本专利技术实施方式的不同方案中，与A^器元件连接的g面可以是平板 状、弯曲M圆环ol^面。本专利技术的另 一个i^i提^"种制备用于气体分离和/或化学反应的^ 器的方法，该方法包括在反应器壳体中用连接元件固定陶 ，所述连接元件 由含有门捷列A^^1^ Vin族和第VI就素的^^'J成，其中，所述由合金制成的连接元件另外包^15，并JL^膜固定前，所i^i^接元件在含氧气体中 在800 - 110(TC的温度1^^口热。所 口热导財临舰的连接元件的表面上渗出氧化铝，消除了连接元件 和陶t^之间线'f雄胀系数的差异；另外，形成的/^iJ了防止金属原子从合 金扩散到陶瓷的保护性阻挡层作用。这些因素导致连接稳定性的a，特别是 在高温下，显示出和^器相连的^^整性的保持。在反应器的不同变型中， 一层氧化铝^h^涂敷在由含有第VIII族和第 VI ;^L素的^r制成的连接元件的表面上。在本专利技术一个具体实施方案中，为了膜和连接元件之间附加的密封，在它 们之间加入高温粘结剂。附图简述附图说明图1示出了简化的M^l器示图；图2示出了固定在管板中的管機的区域全视图；图3示出了与管;)^M连接的管板的横戴面；图4示出了用连接元件固定在瓦应器中的平面皿的区域全视图；图5示出了与连接元件在^I器中相连的平面皿的4M面；图6示出了用作为反应器^^分的连接元件固定在反应器中的平面皿的图7示出了与作为瓦应器^^分的连《^元^^目连的平面皿的4黃戴面； 图8示出了用透^^i^f亍M^ll^t的原理。专利技术具体实施方式才 本专利技术，用于气体分离和/或实^/f匕学^I的^器包括壳体、陶舰和位于两者之间由含有门捷列A^Ig第VIII族和第VI ;^L素的^ir制成的 连接元件，所述由^r制成的连接元件另外包括位于临i^的所述连接元件的 表面上的氧^4吕。用于反应器制造的合金指的是高温钢。陶 (1)(图D将^器空间分成两个腔室。含氧气^H"到腔室A。氧 ^t棒fttit舰iiAlt室B。氧^么膽室B中逸出，要么与供A^室B 的试剂;^^，特别是甲烷。为了将膜(尤其^l于回收含氧气体中的氧气的透,固定在^器的壳 体中，^^一个由含有门游'JA^^1^ VIII族和第VI駄素的^r^成的 连接元件，所iiit件包括临舰的氧化铝表面。通过预W口热由另外包^4吕的 *制成的连接元，成氧化铝层，或者通过将氧化铝层涂教到由含有第VIII 族和第VI ^L素的M制成的连接元件的所ii4面上形成氧^l吕层。氧化铝层的应用可通过任何专家已知的方法获得，例如喷涂(激光，等离子 体等)，緣，跳-舰法等。连接元件的设计由A^器的用途和陶m的形式决定。例如，与^I器元 件相连的g面可以是平板状、弯曲M圆环^4面。在为平板(平面)皿时， 连接元件舰以壳状制造，见图2和3。 ^M^专利技术M实施方案中，连接元件可 以;I^J本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于气体分离和／或实施化学反应的反应器，包括反应容器（１）、陶瓷膜（２）及位于它们之间的连接元件（３），所述连接元件（３）由含有门捷列夫周期表第Ⅷ族和第Ⅵ族元素的合金制成，其中，一层氧化铝形成在临近膜（２）的连接元件（３）的表面上。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：VZ莫尔德科维奇，DN哈里托诺夫，AK阿韦季索夫，YK巴什图基，ED波里托瓦，NV杜贾科娃，SV苏沃基，GV科萨列夫，
申请(专利权)人：联合研究及发展中心有限责任公司，
类型：发明
国别省市：RU[俄罗斯]