六氟化硫回收处理工艺的制作方法
【专利摘要】本发明公开了六氟化硫回收处理工艺，该处理工艺由加热裂解、多级水洗、多级碱洗、变压吸附、精馏步骤组成，通过本申请回收处理工艺得到的六氟化硫，其纯度大于99.999％，达到了工业用气体六氟化硫GB/T12022-2014标准和电子工业用气体六氟化硫GB/T18867-xxxx(报批稿)标准，提升了现有回收处理技术中六氟化硫的品质，扩展了其在电子工业上的应用性能。
【专利说明】六氟化硫回收处理工艺
【技术领域】
[0001] 本发明涉及气体回收处理工艺，具体涉及六氟化硫气体的回收处理工艺。
【背景技术】
[0002] 在电力工业中，六氟化硫（SF6)气体以其高绝缘强度、高灭弧能力以及高热导性， 广泛应用于电器设备的绝缘和灭弧，其卓越的性能实现了电气装置的经济化和操作的低维 护化。
[0003] 但是现目前六氟化硫气体纯度不足，且在电气设备的运行过程中还会难以避免地 产生其他杂质，这些气体杂质对运行设备具有危害性，如在水蒸气存在下，SF6分解产物发 生水解反应，阻碍了SF6分解产物的复合，降低了SF6的介质恢复强度，从而降低设备的绝 缘特性；SF6分解产物会与水蒸气、氧气、金属蒸气和灭弧室其它材料的高温分解物产生化 学反应，生成的氟化亚硫酸和氢氟酸有剧毒，会腐蚀电极和绝缘材料；气体中的多碳氟化物 (C2F6、C3F8)在高电压下，可能产生单质碳，形成设备表面积碳，对绝缘性能造成危害；气体 中的氟化硫酰进入大气后会造成对人体和环境的危害。
[0004] 通常的做法是对运行六氟化硫气体进行周期性检测，更换不满足电气设备运行 安全条件的六氟化硫运行气体，将使用过的六氟化硫气体中进行回收处理，但现有六氟化 硫的回收处理系统的回收处理能力太小，现场回收处理后的六氟化硫气体质量达不到GB/ T12022-2014标准，实用性能差。
【发明内容】
[0005] 有鉴于此，本申请提供了六氟化硫回收处理工艺，回收处理后的六氟化硫质量 可以达到工业用气体六氟化硫GB/T12022-2014标准和电子工业用气体六氟化硫GB/ T18867-xxxx(报批稿）标准，六氟化硫纯度达到99. 999%，其实用性大大提高。
[0006] 为解决以上技术问题，本发明提供的技术方案是六氟化硫的回收处理工艺，由以 下步骤组成：
[0007] (1)加热裂解：将六氟化硫废气通入热解炉，在常压下升温至200-450°C进行裂 解，得混合气体A;此步骤用于将废气中的S2F1(I、S20F1(l裂解为SF6、S0F4、SF4，其中SF6为目 的产物，sof4、SF4可利用水洗碱洗除去；
[0008] (2)水洗：将混合气体A通出后进行多级水洗，控制各级洗涤液中氟化物的梯次含 量，得混合气体B;此步骤可将废气中的HF除去，并将低氟化物转化为氟硫氧化合物；
[0009] (3)碱洗：将混合气体B通出后进行多级碱洗，控制各级碱液的梯次浓度、氟化物 的含量，得混合气体C;此步骤可以将上步骤中的氟硫氧化合物除去；
[0010] 通过以上步骤，得到的混合气体C的组成及含量为：SF6 > 95%、水份：l%、N2+02 : 3%、其它：1% ;
[0011] ⑷变压吸附：
[0012]a、将混合气体C加压到0. 25-0. 30Mpa，在常温下进行多段硅胶吸附、多段三氧化 二铝吸附、多段氟吸附剂吸附；经过此步骤后混合气体的组成及含量为：SF6 > 96%、水份： < 30ppm、N2+02 :3%、其它：< 1% ;
[0013]b、将a步骤所得混合气体加压到1. 2 - 1. 9Mpa，在常温下进行多段三氧化二铝吸 附、多段氟吸附剂吸附、多段13X分子筛吸附，得混合气体D;
[0014] (5)精馏：将混合气体D在1. 2- 1. 9Mpa压力、-45--30°C温度下冷凝成气液混 合物后，通入轻分塔，所述轻分塔塔压为1. 2 - 1. 9Mpa，塔顶温度为-55--50°C，塔釜温度 为18 - 25°C;将轻分塔塔釜液相通入重分塔，所述重分塔塔压为0.8 - 1.2Mpa，塔顶温度 为-23 --12°C，塔釜温度为-4一5°C;将重分塔塔釜气相通入脱烷塔，所述脱烷塔塔压为 0. 6 - 0. 9Mpa，塔顶温度为-28 --18°C，塔釜温度为-25 --15°C，所述脱烷塔塔釜导出液相 即为处理完成的六氟化硫，所述六氟化硫的纯度大于99. 999%。
[0015] 其中，轻分塔塔顶导出气体的组成为：SF6<20%，N2+02+CF4>80%，塔釜导出液 的组成为：SF6 > 99. 9%，N2+02+CF4 <lOppm，C2F6 等重组份< 500ppm;
[0016] 其中，重分塔塔顶导出气体的组成为：SF6 > 99. 998%，C2F6 < 50ppm，塔釜导出液 中SF6 < 60% ;
[0017] 其中，脱烷塔塔顶导出气体的组成为：SF6 < 99. 95%，C2F6 < 500ppm，塔釜导出液 通过计量后灌装入钢瓶，其组成为：SF6 > 99. 999%，其它组份：<lOppm。
[0018] 优选的，所述水洗步骤由5级水洗组成，控制洗涤液中氟化物的梯次含量为：一级 氟化物含量：25% - 50%，二级氟化物含量：10% - 25%，三级氟化物含量：5% -10%，四 级氟化物含量：1 %-5 %，五级氟化物含量：0 %-1 %。
[0019] 优选的，所述碱洗步骤由7级碱洗组成，控制各级碱液的梯次浓度和氟化物的含 量为：一级碱液浓度：15%-40%，一级氟化物含量：0-1% ;二级碱液浓度：12%-15%， 二级氟化物含量-1 % ;三级碱液浓度：8 %-12 %，三级氟化物含量：0-1 % ;四级碱液 浓度：5%-8%，四级氟化物含量：0-1%;五级碱液浓度：5%-8%，五级氟化物含量：0- 1% ;六级碱液浓度：3%-5%，六级氟化物含量：0 - 1% ;七级碱液浓度：1%-3%，七级氟 化物含量-1%。
[0020] 优选的，所述碱洗步骤中碱液为氢氧化钾的水溶液。
[0021] 优选的，所述变压吸附的a步骤中，硅胶吸附分为1段或2段吸附，三氧化二铝吸 附为1段吸附，氟吸附剂吸附为1段吸附。
[0022] 优选的，所述变压吸附的b步骤中，三氧化二铝吸附为1段或2段吸附，氟吸附剂 吸附为1段吸附，13X分子筛吸附为1段或2段吸附。
[0023] 优选的，所述精馏步骤中轻分塔、重分塔、脱烷塔的塔顶冷凝器冷媒为醇类，塔釜 再沸器热媒为醇类的水合物。
[0024] 更为优选的，所述精馏步骤中轻分塔、重分塔、脱烷塔的塔顶冷凝器冷媒为一元 醇，塔釜再沸器热媒为一元醇的水合物。
[0025] 优选的，所述步骤还可以水洗、碱洗、加热裂解、碱洗、变压吸附、精馏的顺序依次 进行。
[0026] 本申请与现有技术相比，其详细说明如下：本申请提供的六氟化硫回收处理工艺， 通过裂解、多级水洗、多级碱洗、变压吸附、精馏的步骤，能够使最后得到的六氟化硫产品的 纯度达到99. 999%以上，气体达到工业用气体六氟化硫GB/T12022-2014标准和电子工业 用气体六氟化硫GB/T18867-XXXX (报批稿）标准，增加了其在电器与电子工业上的应用性， 解决了现有回收处理技术中六氟化硫纯度不够的问题。
【具体实施方式】
[0027] 为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施例对 本发明作进一步的详细说明。
[0028] 实施例一
[0029] 六氟化硫的回收处理工艺，由以下步骤组成：
[0030] (1)加热裂解：将六氟化硫废气通入热解炉，在常压下升温至200- 450°C进行裂 解，得混合气体A;
[0031] (2)水洗：将混合气体A通出后进行5级水洗，控制洗涤液中氟化物的梯次含量 为：一级氟化物含量：25 %-50 %，二级氟化物含量：10 % -25 %，三级氟化物含量：5 % - 10%，四级氟化物含量：1%-5%，五级氟化物含量：0%-1%，得混合气体B;
[0032] (3)碱洗：将混合气体B通出后进行7级碱洗，碱液采用氢氧化钾的水溶液，控制 各级碱液的梯次浓度和氟化物的含量为：一级碱液浓度：15% - 40%，一级氟化物含量： 0- 1 %;二级碱液浓度：12 % -15 %，二级氟化物含量：0- 1 %;三级碱液浓度：8 % -12%， 三级氟化物含量：〇 - 1% ;四级碱液浓度：5%-8%，四级氟化物含量：0 - 1% ;五级碱液浓 度：5% - 8%，五级氟化物含量：0- 1% ;六级碱液浓度：3% - 5%，六级氟化物含量：0- 1% ;七级碱液浓度：1%-3%，七级氟化物含量：0 - 1% ;
[0033] 通过以上步骤，得到的混合气体C的组成及含量为：SF6 > 95%、水份：1 %、N2+02: 3%、其它：1% ;
[0034] (4)变压吸附：
[0035]a、将混合气体C加压到0. 25-0. 30Mpa，在常温下进行2段硅胶吸附、1段三氧化 二铝吸附、1段氟吸附剂吸附；经过此步骤后混合气体的组成及含量为：SF6 > 96%、水份： < 30ppm、N2+02 :3%、其它：< 1% ;
[0036]b、将a步骤所得混合气体加压到1. 2-1. 9Mpa，在常温下进行多段三氧化二铝吸 附、多段氟吸附剂吸附、多段13X分子筛吸附，得混合气体D;经过此步骤后混合气体D的组 成和含量为：SF6 > 97%、水份：< 20ppm、N2+02 :< 3%、其它：< 500ppm。
[0037] (5)精馏：将混合气体D在1. 2- 1. 9Mpa压力、-45--30°C温度下冷凝成气液混 合物后，通入轻分塔，轻分塔塔压为1.2 - 1.9Mpa，塔顶温度为-55--50°C，塔釜温度为 18 - 25°C，轻分塔塔顶导出气体的组成为：SF6 < 20%，N2+02+CF4 > 80%，塔釜导出液的组 成为：SF6 > 99. 9%，N2+02+CF4 <lOppm，C2F6等重组份< 500ppm;将轻分塔塔釜液相通入 重分塔，重分塔塔压为〇. 8 - 1. 2Mpa，塔顶温度为-23 --12°C，塔釜温度为_4一5°C，重分 塔塔顶导出气体的组成为：SF6 > 99. 998%，C2F6 < 50ppm，塔釜导出液中SF6 < 60%;将重 分塔塔釜气相通入脱烷塔，脱烷塔塔压为〇. 6 - 0. 9Mpa，塔顶温度为-28 --18°C，塔釜温度 为-25 --15°C，脱烷塔塔顶导出气体的组成为：SF6 < 99. 95%，C2F6 < 500ppm，塔釜导出液 通过计量后灌装入钢瓶，其组成为：SF6 > 99. 999 %，其它组份：<lOppm，该脱烷塔塔釜导 出液相即为回收处理完成的六氟化硫产品。
[0038] 将回收处理完成的六氟化硫产品进行成分及含量检测，检测结果与工业用气体六 氟化硫GB/T12022-2014标准和电子工业用气体六氟化硫GB/T18867-xxxx(报批稿）标准 的对比如下：
[0039] 表1实施例一检测结果与GB/T12022-2014的对比表
[0040]
【权利要求】
1. 六氟化硫回收处理工艺，其特征在于：所述处理工艺由以下步骤组成： (1) 加热裂解：将六氟化硫废气通入热解炉，在常压下升温至200- 450°C进行裂解，得 混合气体A ; (2) 水洗：将混合气体A通出后进行多级水洗，控制各级洗涤液中氟化物的梯次含量， 得混合气体B ; (3) 碱洗：将混合气体B通出后进行多级碱洗，控制各级碱液的梯次浓度、氟化物的含 量，得混合气体C; (4) 变压吸附： a、 将混合气体C加压到0. 25-0. 30Mpa，在常温下进行多段硅胶吸附、多段三氧化二铝 吸附、多段氟吸附剂吸附； b、 将a步骤所得混合气体加压到1. 2 - 1. 9Mpa，在常温下进行多段三氧化二铝吸附、多 段氟吸附剂吸附、多段13X分子筛吸附，得混合气体D ; (5) 精馏：将混合气体D在1. 2 - 1. 9Mpa压力、-45--30°C温度下冷凝成气液混合 物后，通入轻分塔，所述轻分塔塔压为1. 2 - 1. 9Mpa，塔顶温度为-55--50°C，塔釜温度 为18 - 25°C ;将轻分塔塔釜液相通入重分塔，所述重分塔塔压为0. 8 - 1. 2Mpa，塔顶温度 为-23 --12°C，塔釜温度为-4一5°C ;将重分塔塔釜气相通入脱烷塔，所述脱烷塔塔压为 0. 6 - 0. 9Mpa，塔顶温度为-28 --18°C，塔釜温度为-25 --15°C，所述脱烷塔塔釜导出液相 即为处理完成的六氟化硫，所述六氟化硫的纯度大于99. 999%。
2. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述水洗步骤由5级水洗组成，控 制洗涤液中氟化物的梯次含量为：一级氟化物含量：25%-50%，二级氟化物含量：10% - 25 %，三级氟化物含量：5% -10 %，四级氟化物含量：1% - 5 %，五级氟化物含量：0 % - 1%。
3. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述碱洗步骤由7级碱洗组成，控 制各级碱液的梯次浓度和氟化物的含量为：一级碱液浓度：15% - 40%，一级氟化物含量： 0- 1 %;二级碱液浓度：12% -15 %，二级氟化物含量：0- 1 %;三级碱液浓度：8 % -12%， 三级氟化物含量：〇 - 1% ;四级碱液浓度：5% - 8%，四级氟化物含量：0 - 1% ;五级碱液 浓度：5%-8%，五级氟化物含量：0 - 1 %;六级碱液浓度：3%-5%，六级氟化物含量：0- 1% ;七级碱液浓度：1%-3%，七级氟化物含量：0 - 1%。
4. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述碱洗步骤中碱液为氢氧化钾的 水溶液。
5. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述变压吸附的a步骤中，硅胶吸附 分为1段或2段吸附，三氧化二铝吸附为1段吸附，氟吸附剂吸附为1段吸附。
6. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述变压吸附的b步骤中，三氧化二 铝吸附为1段或2段吸附，氟吸附剂吸附为1段吸附，13X分子筛吸附为1段或2段吸附。
7. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述精馏步骤中轻分塔、重分塔、脱 烷塔的塔顶冷凝器冷媒为醇类，塔釜再沸器热媒为醇类的水合物。
8. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述精馏步骤中轻分塔、重分塔、脱 烷塔的塔顶冷凝器冷媒为一元醇，塔釜再沸器热媒为一元醇的水合物。
9. 根据权利要求1所述的处理工艺，其特征在于：所述步骤还可以水洗、碱洗、加热裂 解、碱洗、变压吸附、精馏的顺序依次进行。
【文档编号】C01B17/45GK104386652SQ201410637349
【公开日】2015年3月4日 申请日期:2014年11月12日 优先权日:2014年11月5日
【发明者】刘静涛, 李小明, 曹勇 申请人:刘静涛