一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法
【专利摘要】一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法，涉及混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法。本发明解决现有技术存在SF6和N2混合气体无法进行分离，造成SF6气体不能进行循环利用的问题。装置由混合气体入口管、缓冲罐、干燥器、压力传感器、网布式过滤器、压缩机、风冷器、热交换器、制冷机组、精馏塔、提纯罐、碱液槽、真空泵、液态灌装机及气体出口管组成。方法：混合气体回收至提纯罐，SF6气体固化，提纯罐中N2抽出，提纯罐中SF6气体加热，提纯罐中SF6气体灌装，处理后SF6气体质量检测。本发明用于六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法。
【专利说明】一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法。
【背景技术】
[0002]SF6气体是重要的绝缘介质，以其优良的绝缘性能和灭弧性能被广泛应用于高压电气设备中。但在实际应用中SF6气体在应用中也存在一些不足之处。SF6气体属于高温室效应气体，其温室效应指数为CO2的23900倍，被《京都议定书》列为受限制的六种温室气体之一。SF6是分子量较大的重气体，液化温度较一般普通气体高，在压力较大、温度过低环境下，容易液化，因此不适用于高寒地区。此外SF6气体价格昂贵，不适用于用气量大的电气设备。因此，工业中开始采用SF6和N2混合气体作替代单一的SF6气体作为绝缘介质，以有效地克服SF6气体的不足。
[0003]在混合气体中，SF6占40%?50% (体积比)，N2占50%?60% (体积比)，因此可以节省50%以上的SF6气体用量。但对于采用SF6和N2混合气体作绝缘和灭弧介质的高压电气设备，仍存在设备检修、故障处理和退役时混合气体的回收处理问题；回收后的混合气体需要进行分离和净化处理，SF6气体应进行循环利用，但由于N2其中含有较多的空气，而且无法进一步分离，且为了保证六氟化硫电气设备安全运行，净化处理后的SF6气体质量应符合技术标准(GB/T 12022-2006工业六氟化硫)的要求:3?6气体纯度>99.9%，水分含量< 4(^171，空气< 0.04%，四氟化碳< 0.04%，因此，使得SF6气体不能进行循环利用。
【发明内容】
[0004]本发明是要解决现有技术存在SF6和N2混合气体无法进行分离，造成SF6气体不能进行循环利用的问题，而提供了一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置及其净化处理混合气体的方法。
[0005]本发明一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置由混合气体入口管、一级干燥器、二级干燥器、第一压力传感器、网布式过滤器、压缩机、风冷器、-40°C制冷机组的第一热交换器、-40°C制冷机组的第二热交换器、-80°C制冷机组的第三热交换器、精馏塔、提纯罐、第二缓冲罐、液态灌装机及气体出口管组成；混合气体入口管与手动球阀C1的入口端相连接，手动球阀C1的出口端与电磁阀V2入口端相连接，在手动球阀C1与电磁阀V2之间设有压力表，电磁阀V2的出口端与稳压阀F1的一端相连接，稳压阀F1的另一端与一级干燥器的入口端相连接，一级干燥器的出口端与二级干燥器的入口端相连接，二级干燥器的出口端与网布式过滤器一端相连接，在二级干燥器与网布式过滤器之间设有第一压力传感器，网布式过滤器的另一端与手动球阀C3 —端相连接，手动球阀C3的另一端与压缩机入口端相连接，压缩机出口端与风冷器的一端相连接，风冷器的另一端与单向阀S1的入口端相连接，单向阀S1的出口端与_40°C制冷机组的第一热交换器入口端相连接，在单向阀S1的出口端与-40°C制冷机组的第一热交换器入口端之间设有压控开关，_40°C制冷机组的第一热交换器的出口端分别与电磁阀V3的入口端及电磁阀V5的入口端相连接，且电磁阀V3的入口端与电磁阀V5的入口端相连接，电磁阀V3的出口端与手动球阀C4的一端相连接，手动球阀C4的另一端与精馏塔相连接，所述的精馏塔内设有-40°C制冷机组的第二热交换器；所述的-40°C制冷机组的第一热交换器上设有制冷剂进口阀D1 ;所述的-40°C制冷机组的第二热交换器上设有制冷剂进口阀D2 ;精馏塔上端与手动球阀C9 一端相连接，手动球阀C9的另一端与电磁阀V6的一端相连接，电磁阀V6的另一端与手动球阀Cltl的一端相连接,手动球阀Cltl的另一端与第二缓存罐下端相连接，第二缓存罐上端与手动球阀C12的一端相连接，手动球阀C12的另一端与电磁阀V7的入口端相连接，电磁阀V7的出口端与电磁阀V9的入口端相连接；精馏塔下端与提纯罐相连通，提纯罐内设有-80°C制冷机组的第三热交换器，提纯罐内底部设有电加热棒，提纯罐中部设有温度传感器，提纯罐外部底端设有称重传感器；所述的-80°C制冷机组的第三热交换器上设有制冷剂出口阀C13及制冷剂入口阀C14 ;提纯罐下端与手动球阀C5的一端相连通，手动球阀C5的另一端与手动球阀C6的一端相连通，手动球阀C6的另一端与液态灌装机的入口端相连接，液态灌装机的出口端与单向阀S2的入口端相连接，单向阀S2的出口端与电磁阀V4的入口端相连接，电磁阀V4的出口端分别与手动球阀C7的入口端、电磁阀V5的出口端及电磁阀V9的出口端相连接，且电磁阀V5的出口端分别与电磁阀V9的出口端及手动球阀C7的入口端相连接，电磁阀V9的出口端与手动球阀C7的入口端相连接，在电磁阀V4与手动球阀C7之间设有第三安全阀及压力表，手动球阀C7的出口端与气体出口管相连通。
[0006]一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置净化处理混合气体的方法步骤如下:
[0007]一、混合气体回收至提纯罐:
[0008]首先开启手动球阀C3、手动球阀C4和电磁阀V3，启动_40°C制冷机组，再开启第一热交换器、第二热交换器、精馏塔制冷剂进口阀D1和制冷剂进口阀D2，启动压缩机和风冷器，然后开启电磁阀V1及电磁阀V2,开混合气体入口管手动球阀C1,缓慢打开装有混合气体的钢瓶阀门，控制混合气体回收速率，使钢瓶出口压力控制在0.20MPa以下，当提纯罐重量达到10kg时，停止气体回收，停止压缩机和风冷器，关闭电磁阀V3、精馏塔制冷剂进口阀D1、制冷剂进口阀D2、电磁阀V1及电磁阀V2，最后关闭钢瓶阀门和手动球阀C1 ；
[0009]二、SF6气体固化:
[0010]首先开启提纯罐制冷剂出口阀C13及制冷剂入口阀C14，启动_80°C制冷机组，当提纯罐温度达到_70°C，继续制冷20min，固化流程结束，停止_80°C制冷机组；
[0011]三、提纯罐中N2抽出:
[0012]确定精馏塔顶部气体出口手动球阀C9为关闭状态，打开手动球阀Cltl、手动球阀C12>电磁阀V6、电磁阀V7及电磁阀Vltl,打开C9,当第二缓存罐内气体压力小于0.2MPa时，启动真空泵，然后开启电磁阀V8及角向电磁阀A1,当第二缓存罐中气体压力小于或等于
0.08MPa时，停止真空泵，关闭电磁阀V8、角向电磁阀A1、电磁阀V6、电磁阀V7及电磁阀Nw ；
[0013]四、提纯罐中SF6气体加热:
[0014]启动提纯罐电加热棒，当SF6气体温度达到-5°C时，停止加热；
[0015]五、提纯罐中SF6气体灌装:
[0016]将一处于真空状态SF6气体钢瓶与气体出口管相连，开启手动球阀C5、电磁阀 '及手动球阀C7和SF6气体钢瓶阀门，然后开启液态灌装机入口手动阀C6并启动液态灌装机，将SF6气体灌装到钢瓶中，关闭电磁阀V4、手动阀C6 ；
[0017]六、处理后SF6气体质量检测:
[0018]依据SF6气体质量检测方法对灌装到钢瓶中的SF6气体进行检测，若气体质量不合格，则进行再次净化处理,直至气体质量合格。
[0019]本发明的优点:本发明可以对以SF6和N2混合气体为绝缘和灭弧介质的运行高压电气设备中的气体进行分离和净化处理，净化处理后的SF6气体符合新气质量标准，可循环使用，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标。本装置结构合理，气体净化处理效率高，安全性高，实用性强，具有较广泛的推广价值。
【专利附图】
【附图说明】
[0020]图1为本发明一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置的示意图。
【具体实施方式】
[0021]【具体实施方式】一:结合图1，本实施方式是一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置由混合气体入口管1、一级干燥器3、二级干燥器4、第一压力传感器5、网布式过滤器6、压缩机7、风冷器8、-40°C制冷机组12的第一热交换器9、-40°C制冷机组12的第二热交换器10、-80°C制冷机组13的第三热交换器11、精馏塔14、提纯罐15、第二缓冲罐16、液态灌装机19及气体出口管20组成；混合气体入口管I与手动球阀Q21的入口端相连接，手动球阀Cfl的出口端与电磁阀V223入口端相连接，在手动球阀Cfl与电磁阀V223之间设有压力表，电磁阀V223的出口端与稳压阀匕24的一端相连接，稳压阀匕24的另一端与一级干燥器3的入口端相连接，一级干燥器3的出口端与二级干燥器4的入口端相连接，二级干燥器4的出口端与网布式过滤器6—端相连接，在二级干燥器4与网布式过滤器6之间设有第一压力传感器5，网布式过滤器6的另一端与手动球阀C325 —端相连接，手动球阀C325的另一端与压缩机7入口端相连接，压缩机7出口端与风冷器8的一端相连接，风冷器8的另一端与单向阀Sf6的入口端相连接，单向阀Sf6的出口端与_40°C制冷机组12的第一热交换器9入口端相连接，在单向阀SP6的出口端与_40°C制冷机组12的第一热交换器9入口端之间设有压控开关27，-40°C制冷机组12的第一热交换器9的出口端分别与电磁阀V328的入口端及电磁阀V540的入口端相连接，且电磁阀V328的入口端与电磁阀V540的入口端相连接，电磁阀V328的出口端与手动球阀C429的一端相连接，手动球阀C429的另一端与精馏塔14相连接，所述的精馏塔14内设有_40°C制冷机组12的第二热交换器10 ;所述的_40°C制冷机组12的第一热交换器9上设有制冷剂进口阀DJ2-1 ;所述的_40°C制冷机组12的第二热交换器10上设有制冷剂进口阀D212-2 ;精馏塔14上端与手动球阀C930 —端相连接，手动球阀C930的另一端与电磁阀V631的一端相连接，电磁阀V631的另一端与手动球阀C1(l32的一端相连接，手动球阀C1(l32的另一端与第二缓存罐16下端相连接，第二缓存罐16上端与手动球阀C1233的一端相连接，手动球阀C1233的另一端与电磁阀V734的入口端相连接，电磁阀V734的出口端与电磁阀V939的入口端相连接；精馏塔14下端与提纯罐15相连通，提纯罐15内设有_80°C制冷机组13的第三热交换器11，提纯罐15内底部设有电加热棒15-5，提纯罐15中部设有温度传感器15-4，提纯罐15外部底端设有称重传感器15-6 ;所述的_80°C制冷机组13的第三热交换器11上设有制冷剂出口阀C1313_l及制冷剂入口阀C1413-2 ;提纯罐15下端与手动球阀C541的一端相连通，手动球阀C541的另一端与手动球_C642的一端相连通，手动球阀C642的另一端与液态灌装机19的入口端相连接，液态灌装机19的出口端与单向阀S243的入口端相连接，单向阀S243的出口端与电磁阀V444的入口端相连接，电磁阀V444的出口端分别与手动球阀C746的入口端、电磁阀V540的出口端及电磁阀V939的出口端相连接，且电磁阀V540的出口端分别与电磁阀V939的出口端及手动球阀C746的入口端相连接，电磁阀V939的出口端与手动球阀C746的入口端相连接，在电磁阀V444与手动球阀C746之间设有第三安全阀45及压力表，手动球阀C746的出口端与气体出口管20相连通。
[0022]一级干燥器3入口端设有稳压阀FP4，控制干燥器出口气体压力小于0.25MPa ?’二级干燥器4出口端设有网布式过滤器6，过滤精度小于5 μ m,防止破碎后的干燥剂微粒进入后面的系统中。
[0023]精馏塔14中的气体通过第二缓存罐16进入真空泵或大气，避免抽真空或排气操作时，由于气体压力过大对真空泵18和碱液槽17造成冲击。
[0024]手动球阀:用于气体流量的调节和气体流路的打开或截止；电磁阀:用于气体流路的打开或截止；稳压阀:用于气体的压力控制；单向阀:用于气体的单向控制。
[0025]压控开关27控制其出口压力不能超过开关的整定值(3.5MPa)。
[0026]本【具体实施方式】的优点:本实施方式可以对以SF6和N2混合气体为绝缘和灭弧介质的运行高压电气设备中的气体进行分离和净化处理，净化处理后的SF6气体符合新气质量标准，可循环使用，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标。本装置结构合理，气体净化处理效率高，安全性高，实用性强，具有较广泛的推广价值。
[0027]【具体实施方式】二:本实施方式与【具体实施方式】一的不同点在于所述的电磁阀V734的出口端与电磁阀V939的入口端分别与电磁阀V1(l35的入口端相连接，电磁阀V1(l35的出口端与碱液槽17相连接；所述的碱液槽17为PVC材质，容积为60L，内装5%氢氧化钠溶液。其它与【具体实施方式】一相同。
[0028]碱液槽17用于气体排放时气体中有害物质的吸收。
[0029]【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二之一的不同点在于:所述的电磁阀V734的出口端与电磁阀V939的入口端分别与电磁阀V836的一端相连接，电磁阀V836的另一端与角向电磁阀AJ8的一端相连接，在电磁阀V836与角向电磁阀AJ8之间设有真空压力传感器37，角向电磁阀AJ8的另一端与真空泵18相连接；所述的真空泵18为双级旋片式式，带返油电磁阀，极限真空度小于0.05Pa，流量大于60m3/h。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0030]真空泵(18)用于对钢瓶和装置内系统抽真空。
[0031]【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一的不同点在于:所述的手动球阀Q21的出口端、电磁阀V223的入口端、电磁阀V939的入口端及电磁阀V734的出口端分别与电磁阀％22的入口端相连接，电磁阀VP2的出口端与第一缓冲罐2的上端相连通，第一缓冲罐2的下端与手动球阀C247相连接；所述的第一缓冲罐2为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为60L，工作压力为5.0MPa。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0032]第一缓冲罐2用以减缓进气过快而对系统造成的冲击。
[0033]【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一的不同点在于:所述的第二缓存罐16上端设有第三压力传感器16-1，且第二缓存罐16上端与手动球阀C1116-3的一端相连接，手动球阀Cn16-3的另一端设有第二安全阀16-2及压力表；所述的第二缓冲罐16为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为5.0MPa ;所述的第三压力传感器16-1测量范围为OMPa?5.0MPa，精度为±0.0lMPa ;所述的第二安全阀16_2整定值为
4.0MPa。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0034]第二缓冲罐16用以减缓进气过快而对系统造成的冲击。第三压力传感器16-1用来监测第二缓冲罐16内的气体压力。
[0035]【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一的不同点在于:所述的一级干燥器3为不锈钢材质,罐体壁厚6mm,容积为30L,工作压力为1.5MPa, 一级干燥器3内填装5A分子筛干燥剂，内置一个功率2.0kff的电加热棒；所述的二级干燥器4为不锈钢材质，罐体壁厚6mm,容积为30L,工作压力为1.5MPa, 二级干燥器4内填装5A分子筛干燥齐U，内置一个功率2.0kff的电加热棒；所述的网布式过滤器6的过滤精度小于5 μ m ;所述的压缩机7为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa?0.25MPa，出口气体压力大于3.2MPa ;所述的风冷器8的材质为铝合金，风冷器8的形式为管与翘片相结合，散热面积为60m2。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0036]风冷器8将压缩机7出口气体中的热量强制带走。
[0037]—级干燥器3及二级干燥器4内填装5A分子筛干燥剂，用以吸附去除气体中的水汽；功率2.0kff电加热棒，对干燥器进行加热，并通过抽真空将吸附剂中的水分抽出，使其得以再生，恢复吸附干燥能力。
[0038]【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一的不同点在于:所述的第一热交换器9为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的第二热交换器10为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的第三热交换器11为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的_40°C制冷机组12的冷媒为无氟制冷剂，制冷深度为_40°C ;所述的_80°C制冷机组13的冷媒为无水乙醇，制冷深度为-80°C。其它与【具体实施方式】一至六相同。
[0039]提纯罐15内和精馏塔14内各安装一组蛇形管热交换器，对气体进行深度降温，促进气体的液化(固化)和分离。
[0040]【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一的不同点在于:所述的提纯罐15上端设有第二压力传感器15-3，且提纯罐15上端与手动球阀C815-2的一端相连接，手动球阀C815-2的另一端设有第一安全阀15-1及压力表；所述的提纯罐15为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为120L ;所述的精馏塔14为多层筛网式结构，材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为40L ;所述的第二压力传感器15_3测量范围为OMPa?5.0MPa，精度为±0.0lMPa ;所述的第一安全阀15_1整定值为4.0MPa ；所述的电加热棒15-5功率为3000W ;所述的温度传感器15-4测量范围为-150?50°C，精度为±0.5°C。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0041]精馏塔14为多层筛网式结构，增加气体接触面积，促进SF6气体分子的结合和液化，使混合气体在提纯罐15和精馏塔14内得到进一步分离。第二压力传感器15-3用来监测提纯罐15内的气体压力，第一安全阀15-1用于罐内气体超压时的紧急泄压；电加热棒15-5用于六氟化硫气体加热；温度传感器15-4用于监测罐内气体温度。
[0042]【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一的不同点在于:所述的液态灌装机19为活塞式，入口气体压力为0.5?5.0MPa,出口增加压力大于3.5MPa，最大流量为10L/min。其它与【具体实施方式】一至八相同。
[0043]【具体实施方式】十:本实施方式是一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置净化处理混合气体的方法步骤如下:
[0044]一、混合气体回收至提纯罐:
[0045]首先开启手动球阀C325、手动球阀C429和电磁阀V328，启动_40°C制冷机组12，再开启第一热交换器9、第二热交换器10、精馏塔14制冷剂进口阀D1U-1和制冷剂进口阀D212-2，启动压缩机7和风冷器8，然后开启电磁阀VP2及电磁阀V223，开混合气体入口管I手动球阀Cpi，缓慢打开装有混合气体的钢瓶阀门，控制混合气体回收速率，使钢瓶出口压力控制在0.20MPa以下，当提纯罐15重量达到10kg时，停止气体回收，停止压缩机7和风冷器8，关闭电磁阀V328、精馏塔14制冷剂进口阀D112-1、制冷剂进口阀D212-2、电磁阀Vp2及电磁阀V223,最后关闭钢瓶阀门和手动球阀Cpi ；
[0046]二、SF6气体固化:
[0047]首先开启提纯罐15制冷剂出口阀C1313_l及制冷剂入口阀C1413_2，启动_80°C制冷机组13，当提纯罐15温度达到-70°C，继续制冷20min，固化流程结束，停止_80°C制冷机组13 ；
[0048]将提纯罐15中气体深度制冷，当SF6气体低温固化后，与N2完全分离；
[0049]三、提纯罐中N2抽出:
[0050]确定精馏塔14顶部气体出口手动球阀C930为关闭状态，打开手动球阀C1(l32、手动球阀C1233、电磁阀V631、电磁阀V734及电磁阀V1(l35，缓慢打开C930，当第二缓存罐16内气体压力小于0.2MPa时，启动真空泵18，然后开启电磁阀V836及角向电磁阀AJ8，当第二缓存罐16中气体压力小于或等于0.08MPa时，停止真空泵18，关闭电磁阀V836、角向电磁阀AJ8、电磁阀V631、电磁阀V734及电磁阀V1035 ；
[0051]通过手动球阀C930控制气体流量将提纯罐15中的气体排出；启动真空泵18，然后开启电磁阀V836及角向电磁阀AJ8，将提纯罐中N2抽出；
[0052]四、提纯罐中SF6气体加热:
[0053]启动提纯罐15电加热棒，当SF6气体温度达到_5°C时，停止加热；
[0054]启动提纯罐15电加热棒，将固化后的SF6气体加热液化；
[0055]五、提纯罐中SF6气体灌装:
[0056]将一处于真空状态SF6气体钢瓶与气体出口管20相连,开启手动球阀C541、电磁阀V444及手动球阀C746和SF6气体钢瓶阀门，然后开启液态灌装机19入口手动阀C642并启动液态灌装机19，将SF6气体灌装到钢瓶中，关闭电磁阀V444、手动阀C642 ；
[0057]启动液态灌装机19将SF6气体灌装到钢瓶中，灌装重量控制在40?50kg范围内(40L钢瓶);
[0058]六、处理后SF6气体质量检测:
[0059]依据SF6气体质量检测方法对灌装到钢瓶中的SF6气体进行检测，若气体质量不合格，则进行再次净化处理,直至气体质量合格。
[0060]本实施方式缓慢打开C930，避免第二缓存罐16内气体压力大于0.2MPa时，气体质量应符合新气质量标准(GB/T 12022-2006工业六氟化硫)的要求。
[0061]采用以下实施例验证本发明的效果:
[0062]实施例一:
[0063]一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置净化处理混合气体的方法步骤如下:
[0064]一、混合气体回收至提纯罐:
[0065]首先开启手动球阀C325、手动球阀C429和电磁阀V328，启动_40°C制冷机组12，再开启第一热交换器9、第二热交换器10、精馏塔14制冷剂进口阀D1U-1和制冷剂进口阀D212-2，启动压缩机7和风冷器8，然后开启电磁阀VP2及电磁阀V223，开混合气体入口管I手动球阀Cpi，缓慢打开装有混合气体的钢瓶阀门，控制混合气体回收速率，使钢瓶出口压力控制在0.20MPa以下，当提纯罐15重量达到10kg时，停止气体回收，停止压缩机7和风冷器8，关闭电磁阀V328、精馏塔14制冷剂进口阀D112-1、制冷剂进口阀D212-2、电磁阀V#及电磁阀V223,最后关闭钢瓶阀门和手动球阀Cpi ；
[0066]二、SF6气体固化:
[0067]首先开启提纯罐15制冷剂出口阀C1313_l及制冷剂入口阀C1413_2，启动_80°C制冷机组13，当提纯罐15温度达到-70°C，继续制冷20min，固化流程结束，停止_80°C制冷机组13 ；
[0068]将提纯罐15中气体深度制冷，当SF6气体低温固化后，与N2完全分离；
[0069]三、提纯罐中N2抽出:
[0070]确定精馏塔14顶部气体出口手动球阀C930为关闭状态，打开手动球阀C1(l32、手动球阀C1233、电磁阀V631、电磁阀V734及电磁阀V1(l35，缓慢打开C930，当第二缓存罐16内气体压力小于0.2MPa时，启动真空泵18，然后开启电磁阀V836及角向电磁阀AJ8，当第二缓存罐16中气体压力小于或等于0.08MPa时，停止真空泵18，关闭电磁阀V836、角向电磁阀AJ8、电磁阀V631、电磁阀V734及电磁阀V1035 ；
[0071]通过手动球阀C930控制气体流量将提纯罐15中的气体排出；启动真空泵18，然后开启电磁阀V836及角向电磁阀AJ8，将提纯罐中N2抽出；
[0072]四、提纯罐中SF6气体加热:
[0073]启动提纯罐15电加热棒，当SF6气体温度达到_5°C时，停止加热；
[0074]五、提纯罐中SF6气体灌装:
[0075]将一处于真空状态SF6气体钢瓶与气体出口管20相连，开启手动球阀C541、电磁阀V444及手动球阀C746和SF6气体钢瓶阀门，然后开启液态灌装机19入口手动阀C642并启动液态灌装机19，将SF6气体灌装到钢瓶中，关闭电磁阀V444、手动阀C642 ；
[0076]六、处理后SF6气体质量检测:
[0077]依据SF6气体质量检测方法对灌装到钢瓶中的SF6气体进行检测，若气体质量不合格，则进行再次净化处理,直至气体质量合格。
[0078]本实施例净化处理后的SF6气体质量应符合技术标准(GB/T 12022-2006工业六氟化硫)的要求=SF6的质量分数彡99.9%，水分(露点温度)彡-49.7°C，空气的质量分数(0.04%，四氟化碳的质量分数< 0.04%。
【权利要求】
1.一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置由混合气体入口管(I)、一级干燥器(3)、二级干燥器(4)、第一压力传感器(5)、网布式过滤器￠)、压缩机(7)、风冷器(8)、-40°C制冷机组(12)的第一热交换器(9)、-40°C制冷机组(12)的第二热交换器(10)、-80°C制冷机组(13)的第三热交换器(11)、精馏塔(14)、提纯罐(15)、第二缓冲罐(16)、液态灌装机(19)及气体出口管(20)组成；混合气体入口管(I)与手动球阀C1 (21)的入口端相连接，手动球阀C1 (21)的出口端与电磁阀V2(23)入口端相连接，在手动球阀C1 (21)与电磁_V2(23)之间设有压力表，电磁阀V2(23)的出口端与稳压阀F1 (24)的一端相连接，稳压阀匕(24)的另一端与一级干燥器(3)的入口端相连接，一级干燥器(3)的出口端与二级干燥器(4)的入口端相连接，二级干燥器(4)的出口端与网布式过滤器(6) —端相连接，在二级干燥器(4)与网布式过滤器(6)之间设有第一压力传感器(5),网布式过滤器(6)的另一端与手动球阀C3 (25) —端相连接，手动球阀C3 (25)的另一端与压缩机(7)入口端相连接，压缩机(7)出口端与风冷器(8)的一端相连接，风冷器(8)的另一端与单向阀S1 (26)的入口端相连接，单向阀S1 (26)的出口端与-40°C制冷机组(12)的第一热交换器(9)入口端相连接，在单向阀S1 (26)的出口端与-40°C制冷机组(12)的第一热交换器(9)入口端之间设有压控开关(27)，-40°C制冷机组(12)的第一热交换器(9)的出口端分别与电磁阀V3(28)的入口端及电磁阀V5(40)的入口端相连接，且电磁阀V3 (28)的入口端与电磁阀V5(40)的入口端相连接，电磁阀V3 (28)的出口端与手动球阀C4 (29)的一端相连接，手动球阀C4 (29)的另一端与精馏塔(14)相连接，所述的精馏塔(14)内设有-40°C制冷机组(12)的第二热交换器(10);所述的-40°C制冷机组(12)的第一热交换器(9)上设有制冷剂进口阀D1 (12-1);所述的_40°C制冷机组(12)的第二热交换器(10)上设有制冷剂进口阀D2 (12-2);精馏塔(14)上端与手动球_C9(30)一端相连接，手动球阀C9(30)的另一端与电磁阀V6(31)的一端相连接，电磁阀V6(31)的另一端与手动球阀Cltl (32)的一端相连接，手动球阀Cltl (32)的另一端与第二缓存罐(16)下端相连接，第二缓存罐(16)上端与手动球阀C12 (33)的一端相连接，手动球阀C12(33)的另一端与电磁阀V7(34)的入口端相连接，电磁阀V7(34)的出口端与电磁阀V9(39)的入口端相连接；精馏塔(14)下端与提纯罐(15)相连通，提纯罐(15)内设有_80°C制冷机组(13)的第三热交换器(11)，提纯罐(15)内底部设有电加热棒(15-5)，提纯罐(15)中部设有温度传感器(15-4)，提纯罐(15)外部底端设有称重传感器(15-6);所述的_80°C制冷机组(13)的第三热交换器(11)上设有制冷剂出口阀C13 (13-1)及制冷剂入口阀C14 (13-2);提纯罐(15)下端与手动球_C5(41)的一端相连通，手动球阀C5(41)的另一端与手动球阀C6(42)的一端相连通，手动球阀C6 (42)的另一端与液态灌装机(19)的入口端相连接，液态灌装机(19)的出口端与单向阀S2 (43)的入口端相连接，单向阀S2 (43)的出口端与电磁阀V4 (44)的入口端相连接，电磁阀V4 (44)的出口端分别与手动球阀C7 (46)的入口端、电磁阀V5 (40)的出口端及电磁阀V9(39)的出口端相连接，且电磁阀V5(40)的出口端分别与电磁阀V9(39)的出口端及手动球阀C7(46)的入口端相连接，电磁阀V9(39)的出口端与手动球阀C7(46)的入口端相连接，在电磁阀V4(44)与手动球阀C7(46)之间设有第三安全阀(45)及压力表，手动球阀C7(46)的出口端与气体出口管(20)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的电磁阀V7(34)的出口端与电磁阀V9(39)的入口端分别与电磁阀Vltl(35)的入口端相连接，电磁阀Vltl (35)的出口端与碱液槽(17)相连接；所述的碱液槽(17)为PVC材质，容积为60L，内装5%氢氧化钠溶液。
3.根据权利要求2所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的电磁阀V7(34)的出口端与电磁阀V9(39)的入口端分别与电磁_V8(36)的一端相连接，电磁_V8(36)的另一端与角向电磁阀A1 (38)的一端相连接，在电磁阀V8(36)与角向电磁阀A1 (38)之间设有真空压力传感器(37)，角向电磁阀AJ38)的另一端与真空泵(18)相连接；所述的真空泵(18)为双级旋片式式，带返油电磁阀，极限真空度小于0.05Pa,流量大于60m3/h。
4.根据权利要求3所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的手动球阀C1 (21)的出口端、电磁_V2(23)的入口端、电磁_V9(39)的入口端及电磁阀V7(34)的出口端分别与电磁阀V1 (22)的入口端相连接，电磁阀V1 (22)的出口端与第一缓冲罐(2)的上端相连通，第一缓冲罐(2)的下端与手动球阀C2(47)相连接；所述的第一缓冲罐(2)为不锈钢材质，罐体壁厚6_，容积为60L，工作压力为5.0MPa0
5.根据权利要求4所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的第二缓存罐(16)上端设有第三压力传感器(16-1)，且第二缓存罐(16)上端与手动球阀Cn(16-3)的一端相连接，手动球阀C11 (16-3)的另一端设有第二安全阀(16-2)及压力表；所述的第二缓冲罐(16)为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为5.0MPa ;所述的第三压力传感器(16-1)测量范围为OMPa?5.0MPa，精度为±0.0lMPa ;所述的第二安全阀(16-2)整定值为4.0MPa0
6.根据权利要求5所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的一级干燥器(3)为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为1.5MPa，一级干燥器(3)内填装5A分子筛干燥剂，内置一个功率2.0kff的电加热棒；所述的二级干燥器(4)为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为L5MPa，二级干燥器(4)内填装5A分子筛干燥剂，内置一个功率2.0kff的电加热棒；所述的网布式过滤器(6)的过滤精度小于5μπι;所述的压缩机(7)为无油压缩机，入口进气压力0.05MPa?0.25MPa，出口气体压力大于3.2MPa ;所述的风冷器(8)的材质为铝合金，风冷器(8)的形式为管与翘片相结合,散热面积为60m2。
7.根据权利要求6所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的第一热交换器(9)为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的第二热交换器(10)为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的第三热交换器(11)为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的-40°C制冷机组(12)的冷媒为无氟制冷剂，制冷深度为_40°C;所述的_80°C制冷机组(13)的冷媒为无水乙醇，制冷深度为-80°C。
8.根据权利要求7所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的提纯罐(15)上端设有第二压力传感器(15-3)，且提纯罐(15)上端与手动球阀C8(15-2)的一端相连接,手动球阀C8 (15-2)的另一端设有第一安全阀(15-1)及压力表；所述的提纯罐(15)为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa,容积为120L ;所述的精馏塔(14)为多层筛网式结构，材质为不锈钢，罐体壁厚6_，工作压力为5.0MPa，容积为40L ;所述的第二压力传感器(15-3)测量范围为OMPa?5.0MPa，精度为±0.0lMPa ;所述的第一安全阀(15-1)整定值为4.0MPa ;所述的电加热棒(15_5)功率为3000W ;所述的温度传感器(15-4)测量范围为-150?50°C，精度为±0.5°C。
9.根据权利要求8所述的一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置，其特征在于:所述的液态灌装机(19)为活塞式，入口气体压力为0.5?5.0MPa,出口增加压力大于3.5MPa，最大流量为10L/min。
10.一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置净化处理混合气体的方法，其特征在于一种六氟化硫和氮气混合气体分离净化处理装置净化处理混合气体的方法步骤如下: 一、混合气体回收至提纯罐: 首先开启手动球阀C3(25)、手动球阀C4(29)和电磁阀V3(28)，启动-40°C制冷机组(12)，再开启第一热交换器(9)、第二热交换器(10)、精馏塔(14)制冷剂进口阀D1(U-1)和制冷剂进口阀D2 (12-2)，启动压缩机(7)和风冷器(8)，然后开启电磁阀V1 (22)及电磁阀V2 (23)，开混合气体入口管(I)手动球阀C1 (21)，缓慢打开装有混合气体的钢瓶阀门，控制混合气体回收速率，使钢瓶出口压力控制在0.20MPa以下，当提纯罐(15)重量达到10kg时，停止气体回收，停止压缩机(7)和风冷器(8)，关闭电磁阀V3 (28)、精馏塔(14)制冷剂进口阀D1 (12-1)、制冷剂进口阀D2 (12-2)、电磁阀V1 (22)及电磁阀V2 (23)，最后关闭钢瓶阀门和手动球阀C1 (21)； 二、SF6气体固化: 首先开启提纯罐(15)制冷剂出口阀C13 (13-1)及制冷剂入口阀C14(13-2)，启动-80°C制冷机组(13)，当提纯罐(15)温度达到_70°C，继续制冷20min，固化流程结束，停止_80°C制冷机组(13)； 三、提纯罐中N2抽出: 确定精馏塔(14)顶部气体出口手动球阀C9 (30)为关闭状态，打开手动球阀C1(l(32)、手动球阀C12 (33)、电磁阀V6 (31)、电磁阀V7 (34)及电磁阀Vltl (35)，打开C9 (30)，当第二缓存罐(16)内气体压力小于0.2MPa时，启动真空泵(18)，然后开启电磁阀V8 (36)及角向电磁阀A1 (38)，当第二缓存罐(16)中气体压力小于或等于0.0SMPa时，停止真空泵(18)，关闭电磁阀V8 (36)、角向电磁阀A1 (38)、电磁阀V6 (31)、电磁阀V7 (34)及电磁阀Vltl (35)； 四、提纯罐中SF6气体加热: 启动提纯罐(15)电加热棒，当SF6气体温度达到_5°C时，停止加热； 五、提纯罐中SF6气体灌装: 将一处于真空状态SF6气体钢瓶与气体出口管(20)相连，开启手动球阀C5 (41)、电磁_V4(44)及手动球阀C7(46)和SF6气体钢瓶阀门，然后开启液态灌装机(19)入口手动_C6(42)并启动液态灌装机(19)，将SF6气体灌装到钢瓶中，关闭电磁阀V4(44)及手动阀C6(42)； 六、处理后SF6气体质量检测: 依据SF6气体质量检测方法对灌装到钢瓶中的SF6气体进行检测，若气体质量不合格，则进行再次净化处理，直至气体质量合格。
【文档编号】C07C19/08GK104174249SQ201410397796
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月13日 优先权日:2014年8月13日
【发明者】李国兴, 姜子秋, 关艳玲, 付丽君, 王磊 申请人:国家电网公司, 黑龙江省电力科学研究院