一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法
【專利摘要】一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法，涉及混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法。本發(fā)明解決現(xiàn)有技術(shù)存在SF6和N2混合氣體無法進(jìn)行分離，造成SF6氣體不能進(jìn)行循環(huán)利用的問題。裝置由混合氣體入口管、緩沖罐、干燥器、壓力傳感器、網(wǎng)布式過濾器、壓縮機、風(fēng)冷器、熱交換器、制冷機組、精餾塔、提純罐、堿液槽、真空泵、液態(tài)灌裝機及氣體出口管組成。方法：混合氣體回收至提純罐，SF6氣體固化，提純罐中N2抽出，提純罐中SF6氣體加熱，提純罐中SF6氣體灌裝，處理后SF6氣體質(zhì)量檢測。本發(fā)明用于六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法。
【專利說明】一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法。

【背景技術(shù)】
[0002]SF6氣體是重要的絕緣介質(zhì)，以其優(yōu)良的絕緣性能和滅弧性能被廣泛應(yīng)用于高壓電氣設(shè)備中。但在實際應(yīng)用中SF6氣體在應(yīng)用中也存在一些不足之處。SF6氣體屬于高溫室效應(yīng)氣體，其溫室效應(yīng)指數(shù)為CO2的23900倍，被《京都議定書》列為受限制的六種溫室氣體之一。SF6是分子量較大的重氣體，液化溫度較一般普通氣體高，在壓力較大、溫度過低環(huán)境下，容易液化，因此不適用于高寒地區(qū)。此外SF6氣體價格昂貴，不適用于用氣量大的電氣設(shè)備。因此，工業(yè)中開始采用SF6和N2混合氣體作替代單一的SF6氣體作為絕緣介質(zhì)，以有效地克服SF6氣體的不足。
[0003]在混合氣體中，SF6占40%?50% (體積比)，N2占50%?60% (體積比)，因此可以節(jié)省50%以上的SF6氣體用量。但對于采用SF6和N2混合氣體作絕緣和滅弧介質(zhì)的高壓電氣設(shè)備，仍存在設(shè)備檢修、故障處理和退役時混合氣體的回收處理問題；回收后的混合氣體需要進(jìn)行分離和凈化處理，SF6氣體應(yīng)進(jìn)行循環(huán)利用，但由于N2其中含有較多的空氣，而且無法進(jìn)一步分離，且為了保證六氟化硫電氣設(shè)備安全運行，凈化處理后的SF6氣體質(zhì)量應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12022-2006工業(yè)六氟化硫)的要求:3?6氣體純度>99.9%，水分含量< 4(^171，空氣< 0.04%，四氟化碳< 0.04%，因此，使得SF6氣體不能進(jìn)行循環(huán)利用。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是要解決現(xiàn)有技術(shù)存在SF6和N2混合氣體無法進(jìn)行分離，造成SF6氣體不能進(jìn)行循環(huán)利用的問題，而提供了一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置及其凈化處理混合氣體的方法。
[0005]本發(fā)明一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置由混合氣體入口管、一級干燥器、二級干燥器、第一壓力傳感器、網(wǎng)布式過濾器、壓縮機、風(fēng)冷器、-40°C制冷機組的第一熱交換器、-40°C制冷機組的第二熱交換器、-80°C制冷機組的第三熱交換器、精餾塔、提純罐、第二緩沖罐、液態(tài)灌裝機及氣體出口管組成；混合氣體入口管與手動球閥C1的入口端相連接，手動球閥C1的出口端與電磁閥V2入口端相連接，在手動球閥C1與電磁閥V2之間設(shè)有壓力表，電磁閥V2的出口端與穩(wěn)壓閥F1的一端相連接，穩(wěn)壓閥F1的另一端與一級干燥器的入口端相連接，一級干燥器的出口端與二級干燥器的入口端相連接，二級干燥器的出口端與網(wǎng)布式過濾器一端相連接，在二級干燥器與網(wǎng)布式過濾器之間設(shè)有第一壓力傳感器，網(wǎng)布式過濾器的另一端與手動球閥C3 —端相連接，手動球閥C3的另一端與壓縮機入口端相連接，壓縮機出口端與風(fēng)冷器的一端相連接，風(fēng)冷器的另一端與單向閥S1的入口端相連接，單向閥S1的出口端與_40°C制冷機組的第一熱交換器入口端相連接，在單向閥S1的出口端與-40°C制冷機組的第一熱交換器入口端之間設(shè)有壓控開關(guān)，_40°C制冷機組的第一熱交換器的出口端分別與電磁閥V3的入口端及電磁閥V5的入口端相連接，且電磁閥V3的入口端與電磁閥V5的入口端相連接，電磁閥V3的出口端與手動球閥C4的一端相連接，手動球閥C4的另一端與精餾塔相連接，所述的精餾塔內(nèi)設(shè)有-40°C制冷機組的第二熱交換器；所述的-40°C制冷機組的第一熱交換器上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥D1 ;所述的-40°C制冷機組的第二熱交換器上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥D2 ;精餾塔上端與手動球閥C9 一端相連接，手動球閥C9的另一端與電磁閥V6的一端相連接，電磁閥V6的另一端與手動球閥Cltl的一端相連接,手動球閥Cltl的另一端與第二緩存罐下端相連接，第二緩存罐上端與手動球閥C12的一端相連接，手動球閥C12的另一端與電磁閥V7的入口端相連接，電磁閥V7的出口端與電磁閥V9的入口端相連接；精餾塔下端與提純罐相連通，提純罐內(nèi)設(shè)有-80°C制冷機組的第三熱交換器，提純罐內(nèi)底部設(shè)有電加熱棒，提純罐中部設(shè)有溫度傳感器，提純罐外部底端設(shè)有稱重傳感器；所述的-80°C制冷機組的第三熱交換器上設(shè)有制冷劑出口閥C13及制冷劑入口閥C14 ;提純罐下端與手動球閥C5的一端相連通，手動球閥C5的另一端與手動球閥C6的一端相連通，手動球閥C6的另一端與液態(tài)灌裝機的入口端相連接，液態(tài)灌裝機的出口端與單向閥S2的入口端相連接，單向閥S2的出口端與電磁閥V4的入口端相連接，電磁閥V4的出口端分別與手動球閥C7的入口端、電磁閥V5的出口端及電磁閥V9的出口端相連接，且電磁閥V5的出口端分別與電磁閥V9的出口端及手動球閥C7的入口端相連接，電磁閥V9的出口端與手動球閥C7的入口端相連接，在電磁閥V4與手動球閥C7之間設(shè)有第三安全閥及壓力表，手動球閥C7的出口端與氣體出口管相連通。
[0006]一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置凈化處理混合氣體的方法步驟如下:
[0007]一、混合氣體回收至提純罐:
[0008]首先開啟手動球閥C3、手動球閥C4和電磁閥V3，啟動_40°C制冷機組，再開啟第一熱交換器、第二熱交換器、精餾塔制冷劑進(jìn)口閥D1和制冷劑進(jìn)口閥D2，啟動壓縮機和風(fēng)冷器，然后開啟電磁閥V1及電磁閥V2,開混合氣體入口管手動球閥C1,緩慢打開裝有混合氣體的鋼瓶閥門，控制混合氣體回收速率，使鋼瓶出口壓力控制在0.20MPa以下，當(dāng)提純罐重量達(dá)到10kg時，停止氣體回收，停止壓縮機和風(fēng)冷器，關(guān)閉電磁閥V3、精餾塔制冷劑進(jìn)口閥D1、制冷劑進(jìn)口閥D2、電磁閥V1及電磁閥V2，最后關(guān)閉鋼瓶閥門和手動球閥C1 ；
[0009]二、SF6氣體固化:
[0010]首先開啟提純罐制冷劑出口閥C13及制冷劑入口閥C14，啟動_80°C制冷機組，當(dāng)提純罐溫度達(dá)到_70°C，繼續(xù)制冷20min，固化流程結(jié)束，停止_80°C制冷機組；
[0011]三、提純罐中N2抽出:
[0012]確定精餾塔頂部氣體出口手動球閥C9為關(guān)閉狀態(tài)，打開手動球閥Cltl、手動球閥C12>電磁閥V6、電磁閥V7及電磁閥Vltl,打開C9,當(dāng)?shù)诙彺婀迌?nèi)氣體壓力小于0.2MPa時，啟動真空泵，然后開啟電磁閥V8及角向電磁閥A1,當(dāng)?shù)诙彺婀拗袣怏w壓力小于或等于
0.08MPa時，停止真空泵，關(guān)閉電磁閥V8、角向電磁閥A1、電磁閥V6、電磁閥V7及電磁閥Nw ；
[0013]四、提純罐中SF6氣體加熱:
[0014]啟動提純罐電加熱棒，當(dāng)SF6氣體溫度達(dá)到-5°C時，停止加熱；
[0015]五、提純罐中SF6氣體灌裝:
[0016]將一處于真空狀態(tài)SF6氣體鋼瓶與氣體出口管相連，開啟手動球閥C5、電磁閥 '及手動球閥C7和SF6氣體鋼瓶閥門，然后開啟液態(tài)灌裝機入口手動閥C6并啟動液態(tài)灌裝機，將SF6氣體灌裝到鋼瓶中，關(guān)閉電磁閥V4、手動閥C6 ；
[0017]六、處理后SF6氣體質(zhì)量檢測:
[0018]依據(jù)SF6氣體質(zhì)量檢測方法對灌裝到鋼瓶中的SF6氣體進(jìn)行檢測，若氣體質(zhì)量不合格，則進(jìn)行再次凈化處理,直至氣體質(zhì)量合格。
[0019]本發(fā)明的優(yōu)點:本發(fā)明可以對以SF6和N2混合氣體為絕緣和滅弧介質(zhì)的運行高壓電氣設(shè)備中的氣體進(jìn)行分離和凈化處理，凈化處理后的SF6氣體符合新氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)使用，以減少SF6氣體的排放量，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目標(biāo)。本裝置結(jié)構(gòu)合理，氣體凈化處理效率高，安全性高，實用性強，具有較廣泛的推廣價值。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1為本發(fā)明一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置的示意圖。

【具體實施方式】
[0021]【具體實施方式】一:結(jié)合圖1，本實施方式是一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置由混合氣體入口管1、一級干燥器3、二級干燥器4、第一壓力傳感器5、網(wǎng)布式過濾器6、壓縮機7、風(fēng)冷器8、-40°C制冷機組12的第一熱交換器9、-40°C制冷機組12的第二熱交換器10、-80°C制冷機組13的第三熱交換器11、精餾塔14、提純罐15、第二緩沖罐16、液態(tài)灌裝機19及氣體出口管20組成；混合氣體入口管I與手動球閥Q21的入口端相連接，手動球閥Cfl的出口端與電磁閥V223入口端相連接，在手動球閥Cfl與電磁閥V223之間設(shè)有壓力表，電磁閥V223的出口端與穩(wěn)壓閥匕24的一端相連接，穩(wěn)壓閥匕24的另一端與一級干燥器3的入口端相連接，一級干燥器3的出口端與二級干燥器4的入口端相連接，二級干燥器4的出口端與網(wǎng)布式過濾器6—端相連接，在二級干燥器4與網(wǎng)布式過濾器6之間設(shè)有第一壓力傳感器5，網(wǎng)布式過濾器6的另一端與手動球閥C325 —端相連接，手動球閥C325的另一端與壓縮機7入口端相連接，壓縮機7出口端與風(fēng)冷器8的一端相連接，風(fēng)冷器8的另一端與單向閥Sf6的入口端相連接，單向閥Sf6的出口端與_40°C制冷機組12的第一熱交換器9入口端相連接，在單向閥SP6的出口端與_40°C制冷機組12的第一熱交換器9入口端之間設(shè)有壓控開關(guān)27，-40°C制冷機組12的第一熱交換器9的出口端分別與電磁閥V328的入口端及電磁閥V540的入口端相連接，且電磁閥V328的入口端與電磁閥V540的入口端相連接，電磁閥V328的出口端與手動球閥C429的一端相連接，手動球閥C429的另一端與精餾塔14相連接，所述的精餾塔14內(nèi)設(shè)有_40°C制冷機組12的第二熱交換器10 ;所述的_40°C制冷機組12的第一熱交換器9上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥DJ2-1 ;所述的_40°C制冷機組12的第二熱交換器10上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥D212-2 ;精餾塔14上端與手動球閥C930 —端相連接，手動球閥C930的另一端與電磁閥V631的一端相連接，電磁閥V631的另一端與手動球閥C1(l32的一端相連接，手動球閥C1(l32的另一端與第二緩存罐16下端相連接，第二緩存罐16上端與手動球閥C1233的一端相連接，手動球閥C1233的另一端與電磁閥V734的入口端相連接，電磁閥V734的出口端與電磁閥V939的入口端相連接；精餾塔14下端與提純罐15相連通，提純罐15內(nèi)設(shè)有_80°C制冷機組13的第三熱交換器11，提純罐15內(nèi)底部設(shè)有電加熱棒15-5，提純罐15中部設(shè)有溫度傳感器15-4，提純罐15外部底端設(shè)有稱重傳感器15-6 ;所述的_80°C制冷機組13的第三熱交換器11上設(shè)有制冷劑出口閥C1313_l及制冷劑入口閥C1413-2 ;提純罐15下端與手動球閥C541的一端相連通，手動球閥C541的另一端與手動球_C642的一端相連通，手動球閥C642的另一端與液態(tài)灌裝機19的入口端相連接，液態(tài)灌裝機19的出口端與單向閥S243的入口端相連接，單向閥S243的出口端與電磁閥V444的入口端相連接，電磁閥V444的出口端分別與手動球閥C746的入口端、電磁閥V540的出口端及電磁閥V939的出口端相連接，且電磁閥V540的出口端分別與電磁閥V939的出口端及手動球閥C746的入口端相連接，電磁閥V939的出口端與手動球閥C746的入口端相連接，在電磁閥V444與手動球閥C746之間設(shè)有第三安全閥45及壓力表，手動球閥C746的出口端與氣體出口管20相連通。
[0022]一級干燥器3入口端設(shè)有穩(wěn)壓閥FP4，控制干燥器出口氣體壓力小于0.25MPa ?’二級干燥器4出口端設(shè)有網(wǎng)布式過濾器6，過濾精度小于5 μ m,防止破碎后的干燥劑微粒進(jìn)入后面的系統(tǒng)中。
[0023]精餾塔14中的氣體通過第二緩存罐16進(jìn)入真空泵或大氣，避免抽真空或排氣操作時，由于氣體壓力過大對真空泵18和堿液槽17造成沖擊。
[0024]手動球閥:用于氣體流量的調(diào)節(jié)和氣體流路的打開或截止；電磁閥:用于氣體流路的打開或截止；穩(wěn)壓閥:用于氣體的壓力控制；單向閥:用于氣體的單向控制。
[0025]壓控開關(guān)27控制其出口壓力不能超過開關(guān)的整定值(3.5MPa)。
[0026]本【具體實施方式】的優(yōu)點:本實施方式可以對以SF6和N2混合氣體為絕緣和滅弧介質(zhì)的運行高壓電氣設(shè)備中的氣體進(jìn)行分離和凈化處理，凈化處理后的SF6氣體符合新氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，可循環(huán)使用，以減少SF6氣體的排放量，達(dá)到環(huán)保節(jié)能的目標(biāo)。本裝置結(jié)構(gòu)合理，氣體凈化處理效率高，安全性高，實用性強，具有較廣泛的推廣價值。
[0027]【具體實施方式】二:本實施方式與【具體實施方式】一的不同點在于所述的電磁閥V734的出口端與電磁閥V939的入口端分別與電磁閥V1(l35的入口端相連接，電磁閥V1(l35的出口端與堿液槽17相連接；所述的堿液槽17為PVC材質(zhì)，容積為60L，內(nèi)裝5%氫氧化鈉溶液。其它與【具體實施方式】一相同。
[0028]堿液槽17用于氣體排放時氣體中有害物質(zhì)的吸收。
[0029]【具體實施方式】三:本實施方式與【具體實施方式】一或二之一的不同點在于:所述的電磁閥V734的出口端與電磁閥V939的入口端分別與電磁閥V836的一端相連接，電磁閥V836的另一端與角向電磁閥AJ8的一端相連接，在電磁閥V836與角向電磁閥AJ8之間設(shè)有真空壓力傳感器37，角向電磁閥AJ8的另一端與真空泵18相連接；所述的真空泵18為雙級旋片式式，帶返油電磁閥，極限真空度小于0.05Pa，流量大于60m3/h。其它與【具體實施方式】一或二相同。
[0030]真空泵(18)用于對鋼瓶和裝置內(nèi)系統(tǒng)抽真空。
[0031]【具體實施方式】四:本實施方式與【具體實施方式】一至三之一的不同點在于:所述的手動球閥Q21的出口端、電磁閥V223的入口端、電磁閥V939的入口端及電磁閥V734的出口端分別與電磁閥％22的入口端相連接，電磁閥VP2的出口端與第一緩沖罐2的上端相連通，第一緩沖罐2的下端與手動球閥C247相連接；所述的第一緩沖罐2為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，容積為60L，工作壓力為5.0MPa。其它與【具體實施方式】一至三相同。
[0032]第一緩沖罐2用以減緩進(jìn)氣過快而對系統(tǒng)造成的沖擊。
[0033]【具體實施方式】五:本實施方式與【具體實施方式】一至四之一的不同點在于:所述的第二緩存罐16上端設(shè)有第三壓力傳感器16-1，且第二緩存罐16上端與手動球閥C1116-3的一端相連接，手動球閥Cn16-3的另一端設(shè)有第二安全閥16-2及壓力表；所述的第二緩沖罐16為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，容積為30L，工作壓力為5.0MPa ;所述的第三壓力傳感器16-1測量范圍為OMPa?5.0MPa，精度為±0.0lMPa ;所述的第二安全閥16_2整定值為
4.0MPa。其它與【具體實施方式】一至四相同。
[0034]第二緩沖罐16用以減緩進(jìn)氣過快而對系統(tǒng)造成的沖擊。第三壓力傳感器16-1用來監(jiān)測第二緩沖罐16內(nèi)的氣體壓力。
[0035]【具體實施方式】六:本實施方式與【具體實施方式】一至五之一的不同點在于:所述的一級干燥器3為不銹鋼材質(zhì),罐體壁厚6mm,容積為30L,工作壓力為1.5MPa, 一級干燥器3內(nèi)填裝5A分子篩干燥劑，內(nèi)置一個功率2.0kff的電加熱棒；所述的二級干燥器4為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm,容積為30L,工作壓力為1.5MPa, 二級干燥器4內(nèi)填裝5A分子篩干燥齊U，內(nèi)置一個功率2.0kff的電加熱棒；所述的網(wǎng)布式過濾器6的過濾精度小于5 μ m ;所述的壓縮機7為無油壓縮機，入口進(jìn)氣壓力0.05MPa?0.25MPa，出口氣體壓力大于3.2MPa ;所述的風(fēng)冷器8的材質(zhì)為鋁合金，風(fēng)冷器8的形式為管與翹片相結(jié)合，散熱面積為60m2。其它與【具體實施方式】一至五相同。
[0036]風(fēng)冷器8將壓縮機7出口氣體中的熱量強制帶走。
[0037]—級干燥器3及二級干燥器4內(nèi)填裝5A分子篩干燥劑，用以吸附去除氣體中的水汽；功率2.0kff電加熱棒，對干燥器進(jìn)行加熱，并通過抽真空將吸附劑中的水分抽出，使其得以再生，恢復(fù)吸附干燥能力。
[0038]【具體實施方式】七:本實施方式與【具體實施方式】一至六之一的不同點在于:所述的第一熱交換器9為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的第二熱交換器10為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的第三熱交換器11為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的_40°C制冷機組12的冷媒為無氟制冷劑，制冷深度為_40°C ;所述的_80°C制冷機組13的冷媒為無水乙醇，制冷深度為-80°C。其它與【具體實施方式】一至六相同。
[0039]提純罐15內(nèi)和精餾塔14內(nèi)各安裝一組蛇形管熱交換器，對氣體進(jìn)行深度降溫，促進(jìn)氣體的液化(固化)和分離。
[0040]【具體實施方式】八:本實施方式與【具體實施方式】一至七之一的不同點在于:所述的提純罐15上端設(shè)有第二壓力傳感器15-3，且提純罐15上端與手動球閥C815-2的一端相連接，手動球閥C815-2的另一端設(shè)有第一安全閥15-1及壓力表；所述的提純罐15為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，工作壓力為5.0MPa，容積為120L ;所述的精餾塔14為多層篩網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為不銹鋼，罐體壁厚6mm，工作壓力為5.0MPa，容積為40L ;所述的第二壓力傳感器15_3測量范圍為OMPa?5.0MPa，精度為±0.0lMPa ;所述的第一安全閥15_1整定值為4.0MPa ；所述的電加熱棒15-5功率為3000W ;所述的溫度傳感器15-4測量范圍為-150?50°C，精度為±0.5°C。其它與【具體實施方式】一至七相同。
[0041]精餾塔14為多層篩網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，增加氣體接觸面積，促進(jìn)SF6氣體分子的結(jié)合和液化，使混合氣體在提純罐15和精餾塔14內(nèi)得到進(jìn)一步分離。第二壓力傳感器15-3用來監(jiān)測提純罐15內(nèi)的氣體壓力，第一安全閥15-1用于罐內(nèi)氣體超壓時的緊急泄壓；電加熱棒15-5用于六氟化硫氣體加熱；溫度傳感器15-4用于監(jiān)測罐內(nèi)氣體溫度。
[0042]【具體實施方式】九:本實施方式與【具體實施方式】一至八之一的不同點在于:所述的液態(tài)灌裝機19為活塞式，入口氣體壓力為0.5?5.0MPa,出口增加壓力大于3.5MPa，最大流量為10L/min。其它與【具體實施方式】一至八相同。
[0043]【具體實施方式】十:本實施方式是一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置凈化處理混合氣體的方法步驟如下:
[0044]一、混合氣體回收至提純罐:
[0045]首先開啟手動球閥C325、手動球閥C429和電磁閥V328，啟動_40°C制冷機組12，再開啟第一熱交換器9、第二熱交換器10、精餾塔14制冷劑進(jìn)口閥D1U-1和制冷劑進(jìn)口閥D212-2，啟動壓縮機7和風(fēng)冷器8，然后開啟電磁閥VP2及電磁閥V223，開混合氣體入口管I手動球閥Cpi，緩慢打開裝有混合氣體的鋼瓶閥門，控制混合氣體回收速率，使鋼瓶出口壓力控制在0.20MPa以下，當(dāng)提純罐15重量達(dá)到10kg時，停止氣體回收，停止壓縮機7和風(fēng)冷器8，關(guān)閉電磁閥V328、精餾塔14制冷劑進(jìn)口閥D112-1、制冷劑進(jìn)口閥D212-2、電磁閥Vp2及電磁閥V223,最后關(guān)閉鋼瓶閥門和手動球閥Cpi ；
[0046]二、SF6氣體固化:
[0047]首先開啟提純罐15制冷劑出口閥C1313_l及制冷劑入口閥C1413_2，啟動_80°C制冷機組13，當(dāng)提純罐15溫度達(dá)到-70°C，繼續(xù)制冷20min，固化流程結(jié)束，停止_80°C制冷機組13 ；
[0048]將提純罐15中氣體深度制冷，當(dāng)SF6氣體低溫固化后，與N2完全分離；
[0049]三、提純罐中N2抽出:
[0050]確定精餾塔14頂部氣體出口手動球閥C930為關(guān)閉狀態(tài)，打開手動球閥C1(l32、手動球閥C1233、電磁閥V631、電磁閥V734及電磁閥V1(l35，緩慢打開C930，當(dāng)?shù)诙彺婀?6內(nèi)氣體壓力小于0.2MPa時，啟動真空泵18，然后開啟電磁閥V836及角向電磁閥AJ8，當(dāng)?shù)诙彺婀?6中氣體壓力小于或等于0.08MPa時，停止真空泵18，關(guān)閉電磁閥V836、角向電磁閥AJ8、電磁閥V631、電磁閥V734及電磁閥V1035 ；
[0051]通過手動球閥C930控制氣體流量將提純罐15中的氣體排出；啟動真空泵18，然后開啟電磁閥V836及角向電磁閥AJ8，將提純罐中N2抽出；
[0052]四、提純罐中SF6氣體加熱:
[0053]啟動提純罐15電加熱棒，當(dāng)SF6氣體溫度達(dá)到_5°C時，停止加熱；
[0054]啟動提純罐15電加熱棒，將固化后的SF6氣體加熱液化；
[0055]五、提純罐中SF6氣體灌裝:
[0056]將一處于真空狀態(tài)SF6氣體鋼瓶與氣體出口管20相連,開啟手動球閥C541、電磁閥V444及手動球閥C746和SF6氣體鋼瓶閥門，然后開啟液態(tài)灌裝機19入口手動閥C642并啟動液態(tài)灌裝機19，將SF6氣體灌裝到鋼瓶中，關(guān)閉電磁閥V444、手動閥C642 ；
[0057]啟動液態(tài)灌裝機19將SF6氣體灌裝到鋼瓶中，灌裝重量控制在40?50kg范圍內(nèi)(40L鋼瓶);
[0058]六、處理后SF6氣體質(zhì)量檢測:
[0059]依據(jù)SF6氣體質(zhì)量檢測方法對灌裝到鋼瓶中的SF6氣體進(jìn)行檢測，若氣體質(zhì)量不合格，則進(jìn)行再次凈化處理,直至氣體質(zhì)量合格。
[0060]本實施方式緩慢打開C930，避免第二緩存罐16內(nèi)氣體壓力大于0.2MPa時，氣體質(zhì)量應(yīng)符合新氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12022-2006工業(yè)六氟化硫)的要求。
[0061]采用以下實施例驗證本發(fā)明的效果:
[0062]實施例一:
[0063]一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置凈化處理混合氣體的方法步驟如下:
[0064]一、混合氣體回收至提純罐:
[0065]首先開啟手動球閥C325、手動球閥C429和電磁閥V328，啟動_40°C制冷機組12，再開啟第一熱交換器9、第二熱交換器10、精餾塔14制冷劑進(jìn)口閥D1U-1和制冷劑進(jìn)口閥D212-2，啟動壓縮機7和風(fēng)冷器8，然后開啟電磁閥VP2及電磁閥V223，開混合氣體入口管I手動球閥Cpi，緩慢打開裝有混合氣體的鋼瓶閥門，控制混合氣體回收速率，使鋼瓶出口壓力控制在0.20MPa以下，當(dāng)提純罐15重量達(dá)到10kg時，停止氣體回收，停止壓縮機7和風(fēng)冷器8，關(guān)閉電磁閥V328、精餾塔14制冷劑進(jìn)口閥D112-1、制冷劑進(jìn)口閥D212-2、電磁閥V#及電磁閥V223,最后關(guān)閉鋼瓶閥門和手動球閥Cpi ；
[0066]二、SF6氣體固化:
[0067]首先開啟提純罐15制冷劑出口閥C1313_l及制冷劑入口閥C1413_2，啟動_80°C制冷機組13，當(dāng)提純罐15溫度達(dá)到-70°C，繼續(xù)制冷20min，固化流程結(jié)束，停止_80°C制冷機組13 ；
[0068]將提純罐15中氣體深度制冷，當(dāng)SF6氣體低溫固化后，與N2完全分離；
[0069]三、提純罐中N2抽出:
[0070]確定精餾塔14頂部氣體出口手動球閥C930為關(guān)閉狀態(tài)，打開手動球閥C1(l32、手動球閥C1233、電磁閥V631、電磁閥V734及電磁閥V1(l35，緩慢打開C930，當(dāng)?shù)诙彺婀?6內(nèi)氣體壓力小于0.2MPa時，啟動真空泵18，然后開啟電磁閥V836及角向電磁閥AJ8，當(dāng)?shù)诙彺婀?6中氣體壓力小于或等于0.08MPa時，停止真空泵18，關(guān)閉電磁閥V836、角向電磁閥AJ8、電磁閥V631、電磁閥V734及電磁閥V1035 ；
[0071]通過手動球閥C930控制氣體流量將提純罐15中的氣體排出；啟動真空泵18，然后開啟電磁閥V836及角向電磁閥AJ8，將提純罐中N2抽出；
[0072]四、提純罐中SF6氣體加熱:
[0073]啟動提純罐15電加熱棒，當(dāng)SF6氣體溫度達(dá)到_5°C時，停止加熱；
[0074]五、提純罐中SF6氣體灌裝:
[0075]將一處于真空狀態(tài)SF6氣體鋼瓶與氣體出口管20相連，開啟手動球閥C541、電磁閥V444及手動球閥C746和SF6氣體鋼瓶閥門，然后開啟液態(tài)灌裝機19入口手動閥C642并啟動液態(tài)灌裝機19，將SF6氣體灌裝到鋼瓶中，關(guān)閉電磁閥V444、手動閥C642 ；
[0076]六、處理后SF6氣體質(zhì)量檢測:
[0077]依據(jù)SF6氣體質(zhì)量檢測方法對灌裝到鋼瓶中的SF6氣體進(jìn)行檢測，若氣體質(zhì)量不合格，則進(jìn)行再次凈化處理,直至氣體質(zhì)量合格。
[0078]本實施例凈化處理后的SF6氣體質(zhì)量應(yīng)符合技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(GB/T 12022-2006工業(yè)六氟化硫)的要求=SF6的質(zhì)量分?jǐn)?shù)彡99.9%，水分(露點溫度)彡-49.7°C，空氣的質(zhì)量分?jǐn)?shù)(0.04%，四氟化碳的質(zhì)量分?jǐn)?shù)< 0.04%。
【權(quán)利要求】
1.一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置由混合氣體入口管(I)、一級干燥器(3)、二級干燥器(4)、第一壓力傳感器(5)、網(wǎng)布式過濾器￠)、壓縮機(7)、風(fēng)冷器(8)、-40°C制冷機組(12)的第一熱交換器(9)、-40°C制冷機組(12)的第二熱交換器(10)、-80°C制冷機組(13)的第三熱交換器(11)、精餾塔(14)、提純罐(15)、第二緩沖罐(16)、液態(tài)灌裝機(19)及氣體出口管(20)組成；混合氣體入口管(I)與手動球閥C1 (21)的入口端相連接，手動球閥C1 (21)的出口端與電磁閥V2(23)入口端相連接，在手動球閥C1 (21)與電磁_V2(23)之間設(shè)有壓力表，電磁閥V2(23)的出口端與穩(wěn)壓閥F1 (24)的一端相連接，穩(wěn)壓閥匕(24)的另一端與一級干燥器(3)的入口端相連接，一級干燥器(3)的出口端與二級干燥器(4)的入口端相連接，二級干燥器(4)的出口端與網(wǎng)布式過濾器(6) —端相連接，在二級干燥器(4)與網(wǎng)布式過濾器(6)之間設(shè)有第一壓力傳感器(5),網(wǎng)布式過濾器(6)的另一端與手動球閥C3 (25) —端相連接，手動球閥C3 (25)的另一端與壓縮機(7)入口端相連接，壓縮機(7)出口端與風(fēng)冷器(8)的一端相連接，風(fēng)冷器(8)的另一端與單向閥S1 (26)的入口端相連接，單向閥S1 (26)的出口端與-40°C制冷機組(12)的第一熱交換器(9)入口端相連接，在單向閥S1 (26)的出口端與-40°C制冷機組(12)的第一熱交換器(9)入口端之間設(shè)有壓控開關(guān)(27)，-40°C制冷機組(12)的第一熱交換器(9)的出口端分別與電磁閥V3(28)的入口端及電磁閥V5(40)的入口端相連接，且電磁閥V3 (28)的入口端與電磁閥V5(40)的入口端相連接，電磁閥V3 (28)的出口端與手動球閥C4 (29)的一端相連接，手動球閥C4 (29)的另一端與精餾塔(14)相連接，所述的精餾塔(14)內(nèi)設(shè)有-40°C制冷機組(12)的第二熱交換器(10);所述的-40°C制冷機組(12)的第一熱交換器(9)上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥D1 (12-1);所述的_40°C制冷機組(12)的第二熱交換器(10)上設(shè)有制冷劑進(jìn)口閥D2 (12-2);精餾塔(14)上端與手動球_C9(30)一端相連接，手動球閥C9(30)的另一端與電磁閥V6(31)的一端相連接，電磁閥V6(31)的另一端與手動球閥Cltl (32)的一端相連接，手動球閥Cltl (32)的另一端與第二緩存罐(16)下端相連接，第二緩存罐(16)上端與手動球閥C12 (33)的一端相連接，手動球閥C12(33)的另一端與電磁閥V7(34)的入口端相連接，電磁閥V7(34)的出口端與電磁閥V9(39)的入口端相連接；精餾塔(14)下端與提純罐(15)相連通，提純罐(15)內(nèi)設(shè)有_80°C制冷機組(13)的第三熱交換器(11)，提純罐(15)內(nèi)底部設(shè)有電加熱棒(15-5)，提純罐(15)中部設(shè)有溫度傳感器(15-4)，提純罐(15)外部底端設(shè)有稱重傳感器(15-6);所述的_80°C制冷機組(13)的第三熱交換器(11)上設(shè)有制冷劑出口閥C13 (13-1)及制冷劑入口閥C14 (13-2);提純罐(15)下端與手動球_C5(41)的一端相連通，手動球閥C5(41)的另一端與手動球閥C6(42)的一端相連通，手動球閥C6 (42)的另一端與液態(tài)灌裝機(19)的入口端相連接，液態(tài)灌裝機(19)的出口端與單向閥S2 (43)的入口端相連接，單向閥S2 (43)的出口端與電磁閥V4 (44)的入口端相連接，電磁閥V4 (44)的出口端分別與手動球閥C7 (46)的入口端、電磁閥V5 (40)的出口端及電磁閥V9(39)的出口端相連接，且電磁閥V5(40)的出口端分別與電磁閥V9(39)的出口端及手動球閥C7(46)的入口端相連接，電磁閥V9(39)的出口端與手動球閥C7(46)的入口端相連接，在電磁閥V4(44)與手動球閥C7(46)之間設(shè)有第三安全閥(45)及壓力表，手動球閥C7(46)的出口端與氣體出口管(20)相連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的電磁閥V7(34)的出口端與電磁閥V9(39)的入口端分別與電磁閥Vltl(35)的入口端相連接，電磁閥Vltl (35)的出口端與堿液槽(17)相連接；所述的堿液槽(17)為PVC材質(zhì)，容積為60L，內(nèi)裝5%氫氧化鈉溶液。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的電磁閥V7(34)的出口端與電磁閥V9(39)的入口端分別與電磁_V8(36)的一端相連接，電磁_V8(36)的另一端與角向電磁閥A1 (38)的一端相連接，在電磁閥V8(36)與角向電磁閥A1 (38)之間設(shè)有真空壓力傳感器(37)，角向電磁閥AJ38)的另一端與真空泵(18)相連接；所述的真空泵(18)為雙級旋片式式，帶返油電磁閥，極限真空度小于0.05Pa,流量大于60m3/h。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的手動球閥C1 (21)的出口端、電磁_V2(23)的入口端、電磁_V9(39)的入口端及電磁閥V7(34)的出口端分別與電磁閥V1 (22)的入口端相連接，電磁閥V1 (22)的出口端與第一緩沖罐(2)的上端相連通，第一緩沖罐(2)的下端與手動球閥C2(47)相連接；所述的第一緩沖罐(2)為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6_，容積為60L，工作壓力為5.0MPa0
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的第二緩存罐(16)上端設(shè)有第三壓力傳感器(16-1)，且第二緩存罐(16)上端與手動球閥Cn(16-3)的一端相連接，手動球閥C11 (16-3)的另一端設(shè)有第二安全閥(16-2)及壓力表；所述的第二緩沖罐(16)為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，容積為30L，工作壓力為5.0MPa ;所述的第三壓力傳感器(16-1)測量范圍為OMPa?5.0MPa，精度為±0.0lMPa ;所述的第二安全閥(16-2)整定值為4.0MPa0
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的一級干燥器(3)為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，容積為30L，工作壓力為1.5MPa，一級干燥器(3)內(nèi)填裝5A分子篩干燥劑，內(nèi)置一個功率2.0kff的電加熱棒；所述的二級干燥器(4)為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，容積為30L，工作壓力為L5MPa，二級干燥器(4)內(nèi)填裝5A分子篩干燥劑，內(nèi)置一個功率2.0kff的電加熱棒；所述的網(wǎng)布式過濾器(6)的過濾精度小于5μπι;所述的壓縮機(7)為無油壓縮機，入口進(jìn)氣壓力0.05MPa?0.25MPa，出口氣體壓力大于3.2MPa ;所述的風(fēng)冷器(8)的材質(zhì)為鋁合金，風(fēng)冷器(8)的形式為管與翹片相結(jié)合,散熱面積為60m2。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的第一熱交換器(9)為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的第二熱交換器(10)為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的第三熱交換器(11)為不銹鋼材質(zhì)的蛇形管交換器；所述的-40°C制冷機組(12)的冷媒為無氟制冷劑，制冷深度為_40°C;所述的_80°C制冷機組(13)的冷媒為無水乙醇，制冷深度為-80°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的提純罐(15)上端設(shè)有第二壓力傳感器(15-3)，且提純罐(15)上端與手動球閥C8(15-2)的一端相連接,手動球閥C8 (15-2)的另一端設(shè)有第一安全閥(15-1)及壓力表；所述的提純罐(15)為不銹鋼材質(zhì)，罐體壁厚6mm，工作壓力為5.0MPa,容積為120L ;所述的精餾塔(14)為多層篩網(wǎng)式結(jié)構(gòu)，材質(zhì)為不銹鋼，罐體壁厚6_，工作壓力為5.0MPa，容積為40L ;所述的第二壓力傳感器(15-3)測量范圍為OMPa?5.0MPa，精度為±0.0lMPa ;所述的第一安全閥(15-1)整定值為4.0MPa ;所述的電加熱棒(15_5)功率為3000W ;所述的溫度傳感器(15-4)測量范圍為-150?50°C，精度為±0.5°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置，其特征在于:所述的液態(tài)灌裝機(19)為活塞式，入口氣體壓力為0.5?5.0MPa,出口增加壓力大于3.5MPa，最大流量為10L/min。
10.一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置凈化處理混合氣體的方法，其特征在于一種六氟化硫和氮氣混合氣體分離凈化處理裝置凈化處理混合氣體的方法步驟如下: 一、混合氣體回收至提純罐: 首先開啟手動球閥C3(25)、手動球閥C4(29)和電磁閥V3(28)，啟動-40°C制冷機組(12)，再開啟第一熱交換器(9)、第二熱交換器(10)、精餾塔(14)制冷劑進(jìn)口閥D1(U-1)和制冷劑進(jìn)口閥D2 (12-2)，啟動壓縮機(7)和風(fēng)冷器(8)，然后開啟電磁閥V1 (22)及電磁閥V2 (23)，開混合氣體入口管(I)手動球閥C1 (21)，緩慢打開裝有混合氣體的鋼瓶閥門，控制混合氣體回收速率，使鋼瓶出口壓力控制在0.20MPa以下，當(dāng)提純罐(15)重量達(dá)到10kg時，停止氣體回收，停止壓縮機(7)和風(fēng)冷器(8)，關(guān)閉電磁閥V3 (28)、精餾塔(14)制冷劑進(jìn)口閥D1 (12-1)、制冷劑進(jìn)口閥D2 (12-2)、電磁閥V1 (22)及電磁閥V2 (23)，最后關(guān)閉鋼瓶閥門和手動球閥C1 (21)； 二、SF6氣體固化: 首先開啟提純罐(15)制冷劑出口閥C13 (13-1)及制冷劑入口閥C14(13-2)，啟動-80°C制冷機組(13)，當(dāng)提純罐(15)溫度達(dá)到_70°C，繼續(xù)制冷20min，固化流程結(jié)束，停止_80°C制冷機組(13)； 三、提純罐中N2抽出: 確定精餾塔(14)頂部氣體出口手動球閥C9 (30)為關(guān)閉狀態(tài)，打開手動球閥C1(l(32)、手動球閥C12 (33)、電磁閥V6 (31)、電磁閥V7 (34)及電磁閥Vltl (35)，打開C9 (30)，當(dāng)?shù)诙彺婀?16)內(nèi)氣體壓力小于0.2MPa時，啟動真空泵(18)，然后開啟電磁閥V8 (36)及角向電磁閥A1 (38)，當(dāng)?shù)诙彺婀?16)中氣體壓力小于或等于0.0SMPa時，停止真空泵(18)，關(guān)閉電磁閥V8 (36)、角向電磁閥A1 (38)、電磁閥V6 (31)、電磁閥V7 (34)及電磁閥Vltl (35)； 四、提純罐中SF6氣體加熱: 啟動提純罐(15)電加熱棒，當(dāng)SF6氣體溫度達(dá)到_5°C時，停止加熱； 五、提純罐中SF6氣體灌裝: 將一處于真空狀態(tài)SF6氣體鋼瓶與氣體出口管(20)相連，開啟手動球閥C5 (41)、電磁_V4(44)及手動球閥C7(46)和SF6氣體鋼瓶閥門，然后開啟液態(tài)灌裝機(19)入口手動_C6(42)并啟動液態(tài)灌裝機(19)，將SF6氣體灌裝到鋼瓶中，關(guān)閉電磁閥V4(44)及手動閥C6(42)； 六、處理后SF6氣體質(zhì)量檢測: 依據(jù)SF6氣體質(zhì)量檢測方法對灌裝到鋼瓶中的SF6氣體進(jìn)行檢測，若氣體質(zhì)量不合格，則進(jìn)行再次凈化處理，直至氣體質(zhì)量合格。
【文檔編號】C07C19/08GK104174249SQ201410397796
【公開日】2014年12月3日 申請日期:2014年8月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年8月13日
【發(fā)明者】李國興, 姜子秋, 關(guān)艷玲, 付麗君, 王磊 申請人:國家電網(wǎng)公司, 黑龍江省電力科學(xué)研究院