[发明专利]六氟化硫和氮气混合气体回收分离提纯装置及方法

说明书

技术领域

本发明属于六氟化硫气体分离提纯技术领域，特别涉及一种六氟化硫和氮气混合气体回收分离提纯装置及方法。

背景技术

六氟化硫（SF₆）气体是一种化学性能十分稳定的气体，作为一种优良的绝缘和灭弧介质，被广泛地应用于各种电气设备中。但SF₆气体在应用中也有其不足之处：（1）对电场均匀程度比较敏感，只有在均匀或稍不均匀电场中才能显示出它的优势；（2）SF₆气体是被列入《京都议定书》和《巴厘岛路线图》中的温室效应气体，其温室效应是等量CO₂气体的23900倍，且SF₆气体可在大气中稳定存在长达3200年；（3）SF₆气体的价格比较高等。这样就限制了它的应用，而目前在找到SF₆气体代替品之前，利用SF₆混合气体来代替纯SF₆气体是较为有效的方法。为解决SF6气体的温室效应及低温易液化问题的日益突出,SF6/N2、SF6/CF4等混合绝缘气体被认为是目前最有发展前景的替代介质

通过对环境和经济方面的考量，由于N₂的无危害性和价格低廉等原因，用SF₆/N₂混合气体代替高纯的SF₆气体作为绝缘介质是绿色电力发展的趋势。相关研究文献表明，在N₂中注入20%～30%的SF6气体后，SF₆/N₂混合气体绝缘性能指标可以达到纯SF₆气体的80%左右；又据了解，SF₆（30%）与N₂(70%)的混合气体绝缘开关设备已经列入国家电网公司和南方电网公司SF6混合气体高压电气设备项目的研究计划中。

SF₆/N₂混合气体电气设备在运行过程中不可避免需要进行检修维护工作，而在检修过程中SF₆、N₂混合气体的回收储存以及分离净化等工作也是必须进行的。

随着我国SF6/N2混合绝缘气体电气设备发展的趋势，SF6/N2混合气体的分离提纯技术也提上应用日程。目前SF6/N2混合气体分离方法主要有低温精馏法、PSA法（变压吸附法）和膜分离方法。低温精馏法适用于处理高浓度的SF6气体或混合气体，处理低混合比的SF6/N2混合气体时由于所需的温度、压力等工艺条件较高，设备体型较大，不适用于SF6/N2混合绝缘气体现场检修时的气体快速分离回收流程，而且其混合气体回收与混合气体分离流程为分阶段执行，气体回收与分离阶段不可同时进行，现场气体处理效率较低，所以不宜采用；PSA法已经商业化用于从空气中分离氧气，技术比较成熟，但是处理SF6气体含量比较低的SF6/N2混合气体时，一是回收所得到的SF6气体浓度不高，无法压缩液化储存；二是PSA法现场处理时其变压吸附装置饱和后需要再生，所以也不推荐现场使用。而利用膜技术分离SF6/N2混合气体，可以很好的解决该问题。

发明内容

本发明为了解决现有技术中的不足之处，本发明提供一种六氟化硫和氮气混合气体回收分离提纯装置及方法，其可以将分离后的SF₆浓度提高至90%（体积比）以上，而分离排放出去的N₂中SF₆含量低于1000ppm；分离提纯后的高浓度SF₆气体便于压缩液化储存以及为SF₆气体的净化再利用提供便利。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：六氟化硫和氮气混合气体回收分离提纯装置，包括依次通过气体回收管路连接的混合气体进气口、第一压力表、第一阀门、原料气体输入动力系统、第一单向阀、气体预处理系统、第二阀门、第二压力表、混合气体分离系统、第三压力表、第三阀门、产品气体回收系统、第四阀门、第四压力表和六氟化硫气体出气口；

气体预处理系统上连接有第五压力表和温度计；

气体分离系统与气体预处理系统之间还连接有混合气体循环管路，气体分离系统连接有尾气排出管路。

混合气体循环管路上由气体分离系统到气体预处理系统的方向依次设置有第五阀门、循环气体动力系统和第二单向阀。