[發明專利]六氟化硫和氮氣混合氣體回收分離提純裝置及方法

在審

• 申請號: 201710561349.6
• 申請日: 2017-07-11
• 公開（公告）號: CN107485978A
• 公開（公告）日: 2017-12-19
• 發明（設計）人: 汪獻忠;李建國;申紅志;李浩;朱會
• 申請（專利權）人: 河南省日立信股份有限公司
• 主分類號: B01D53/22
• 分類號: B01D53/22;C01B17/45;C01B21/04
• 代理公司: 鄭州豫開專利代理事務所(普通合伙)41131
• 代理人: 朱俊峰

技術領域

本發明屬于六氟化硫氣體分離提純技術領域，特別涉及一種六氟化硫和氮氣混合氣體回收分離提純裝置及方法。

背景技術

六氟化硫（SF₆）氣體是一種化學性能十分穩定的氣體，作為一種優良的絕緣和滅弧介質，被廣泛地應用于各種電氣設備中。但SF₆氣體在應用中也有其不足之處：（1）對電場均勻程度比較敏感，只有在均勻或稍不均勻電場中才能顯示出它的優勢；（2）SF₆氣體是被列入《京都議定書》和《巴厘島路線圖》中的溫室效應氣體，其溫室效應是等量CO₂氣體的23900倍，且SF₆氣體可在大氣中穩定存在長達3200年；（3）SF₆氣體的價格比較高等。這樣就限制了它的應用，而目前在找到SF₆氣體代替品之前，利用SF₆混合氣體來代替純SF₆氣體是較為有效的方法。為解決SF6氣體的溫室效應及低溫易液化問題的日益突出,SF6/N2、SF6/CF4等混合絕緣氣體被認為是目前最有發展前景的替代介質

通過對環境和經濟方面的考量，由于N₂的無危害性和價格低廉等原因，用SF₆/N₂混合氣體代替高純的SF₆氣體作為絕緣介質是綠色電力發展的趨勢。相關研究文獻表明，在N₂中注入20%～30%的SF6氣體后，SF₆/N₂混合氣體絕緣性能指標可以達到純SF₆氣體的80%左右；又據了解，SF₆（30%）與N₂(70%)的混合氣體絕緣開關設備已經列入國家電網公司和南方電網公司SF6混合氣體高壓電氣設備項目的研究計劃中。

SF₆/N₂混合氣體電氣設備在運行過程中不可避免需要進行檢修維護工作，而在檢修過程中SF₆、N₂混合氣體的回收儲存以及分離凈化等工作也是必須進行的。

隨著我國SF6/N2混合絕緣氣體電氣設備發展的趨勢，SF6/N2混合氣體的分離提純技術也提上應用日程。目前SF6/N2混合氣體分離方法主要有低溫精餾法、PSA法（變壓吸附法）和膜分離方法。低溫精餾法適用于處理高濃度的SF6氣體或混合氣體，處理低混合比的SF6/N2混合氣體時由于所需的溫度、壓力等工藝條件較高，設備體型較大，不適用于SF6/N2混合絕緣氣體現場檢修時的氣體快速分離回收流程，而且其混合氣體回收與混合氣體分離流程為分階段執行，氣體回收與分離階段不可同時進行，現場氣體處理效率較低，所以不宜采用；PSA法已經商業化用于從空氣中分離氧氣，技術比較成熟，但是處理SF6氣體含量比較低的SF6/N2混合氣體時，一是回收所得到的SF6氣體濃度不高，無法壓縮液化儲存；二是PSA法現場處理時其變壓吸附裝置飽和后需要再生，所以也不推薦現場使用。而利用膜技術分離SF6/N2混合氣體，可以很好的解決該問題。

發明內容

本發明為了解決現有技術中的不足之處，本發明提供一種六氟化硫和氮氣混合氣體回收分離提純裝置及方法，其可以將分離后的SF₆濃度提高至90%（體積比）以上，而分離排放出去的N₂中SF₆含量低于1000ppm；分離提純后的高濃度SF₆氣體便于壓縮液化儲存以及為SF₆氣體的凈化再利用提供便利。

為解決上述技術問題，本發明采用如下技術方案：六氟化硫和氮氣混合氣體回收分離提純裝置，包括依次通過氣體回收管路連接的混合氣體進氣口、第一壓力表、第一閥門、原料氣體輸入動力系統、第一單向閥、氣體預處理系統、第二閥門、第二壓力表、混合氣體分離系統、第三壓力表、第三閥門、產品氣體回收系統、第四閥門、第四壓力表和六氟化硫氣體出氣口；

氣體預處理系統上連接有第五壓力表和溫度計；

氣體分離系統與氣體預處理系統之間還連接有混合氣體循環管路，氣體分離系統連接有尾氣排出管路。

混合氣體循環管路上由氣體分離系統到氣體預處理系統的方向依次設置有第五閥門、循環氣體動力系統和第二單向閥。