氣體的裝置及方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及5匕氣體的回收裝置和方法，具體涉及的是一種用膜分離法回收提取 高純度SF6氣體的裝置及方法。適用于所有涉及SF6氣體與空氣(氧、氮、氬)、氦氣、0)2、水 蒸汽等混合氣體中SF6氣體的回收。
【背景技術】
[0002] sf6氣體具有優(yōu)異的滅弧與絕緣性能，被廣泛應用在高壓電氣開關設備、變壓器、 充氣電纜等高壓電器設備中，也用于充裝高端雙層門窗夾層的絕熱氣體，且在今后很長時 間內(nèi)3匕氣體將在這些領域中無可替代。但由于SF6氣體是一種高度穩(wěn)定的溫室效應氣體， 其溫室效應對大氣環(huán)境的破壞程度相當于C02氣體的23000倍。因此，從大氣環(huán)境保護的 角度出發(fā)，3匕氣體非常有必要加以回收循環(huán)利用。
[0003] 但現(xiàn)有技術卻只能處理并回收氮氣中含SF6氣體量較大的氣體，回收5?6氣體濃度 小于15. 7%的混合氣體方法未見報道。其回收氣體中SF6濃度可低至0. 5~3%，而SF6濃度 在3~15. 7%的混合氣體中SF6回收更加容易實現(xiàn)。且現(xiàn)有技術中，從氮氣與SF6氣體的混合 氣體中分離提純SF6氣體的裝置和方法，均是采用多種工藝相結合而實現(xiàn)。如通過膜裝置+ 吸附裝置的方式，回收后還需將吸附裝置中的SF6氣體分離出來，操作比較復雜；又如通過 膜裝置+冷凍法液化裝置這樣兩種工藝裝置的前后銜接來提純SF6的工藝，其結構復雜，投 入成本較高，操作過程中能耗也相對較高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明的目的在于解決現(xiàn)有技術中未有從SF6氣體濃度小于15. 7%以下的混合氣 體中提純SF6氣體的裝置和方法，且現(xiàn)有SF6氣體提純的裝置和方法相對復雜的問題；提供 適用于低濃度3匕氣體提純且提純的純化度和回收率均極高的一種用膜分離法回收提取高 純度SF6氣體的裝置及方法。
[0005] 為達到上述目的，本發(fā)明采用更先進的中空纖維膜前后四級串接的方式，用一種 工藝裝置就可以方便地將低含量SF6 (0. 5~3%)與空氣的混合氣體(包括氮氣、氧氣、氬氣、 氦氣、C02、SF6氣體及水分等）一次性提純到99. 9~99. 99% ;具體設置方式如下： 一種用膜分離法回收提取高純度SF6氣體的裝置，包括壓縮機和連接在壓縮機后的膜 分離回收裝置；所述膜分離回收裝置由N個順次連接的中空纖維膜組成，所述N多4。
[0006] 本發(fā)明中的中空纖維膜是均質膜，通過滲透的方式將sf6氣體分離出來并提純。所 謂的滲透過程是由"溶解、滲透、逸出"三個過程組成的，而針對不同的氣體組分，這種"溶 解、滲透、逸出"的速率是不同的，滲透快的可稱做"快氣"，滲透慢的可稱做"慢氣"。sf6就是 一種滲透非常慢的氣體，它極不容易滲透，因此就"保留"在中空纖維的內(nèi)部而提純、輸出， 相對于sf6，其它氣體則是"快氣"，就比較容易地滲透出了中空纖維的壁面。
[0007] 通過上述中空纖維膜組串聯(lián)的設置方案，本發(fā)明解決的主要技術問題之一是： 可以將混合氣體中含量最低達到0. 5~3%的SF6氣體回收純化，突破現(xiàn)有技術中只能回收 15. 7%以上含量的SF6氣體的技術瓶頸；通過本發(fā)明的設備提純后的SF6氣體，其純度可到 達99. 9~99. 99%，同時，SF6回收率可達到90%以上。
[0008] 且本發(fā)明中的分離提純設備僅僅采用了一種中空纖維膜分離工藝，無須使用吸附 法或冷凍方法等組合工藝來處理SF6氣體的回收與提純，其操作更加簡便、可控性更強、設 備投入成本更低。
[0009]作為一種優(yōu)選設置，所述中空纖維膜為超細化的中空纖維膜，每一根纖維的直徑 為100ym左右，而每一根中空纖維膜中有上萬或幾十萬根纖維所組成。
[0010] 更進一步地，為了能在達到上述效果的同時能夠有效節(jié)約成本，所述中空纖維膜 的數(shù)量N=4,沿著氣體流通方向順次命名為一級中空纖維膜、二級中空纖維膜、三級中空纖 維膜和四級中空纖維膜。
[0011] 為了達到更好的效果，所述每根中空纖維膜上均具有一個滲透側排氣口；該膜分 離回收裝置中氣體流通方向上一級中空纖維膜的滲透側排氣口與大氣連通，其余中空纖維 膜的滲透側排氣口則與壓縮機的進氣口連通。
[0012] 通過上述氣體循環(huán)提純分離的設置，可使本發(fā)明達到既能夠達到回收低含量的SF6氣體的效果且SF6氣體回收純度到達99. 9~99. 99% ;同時，該設置又能夠保證回收提純 得到的SF6氣體回收率達到90%以上。
[0013] 為了能避免摻雜在氣體中的固態(tài)粉末等物質對分離純化帶來影響，所述壓縮機與 膜分離回收裝置之間還設置有氣體預處理凈化系統(tǒng)。
[0014]所述氣體預處理凈化系統(tǒng)包括沿著氣體流通方向順次連接的壓縮氣體緩沖罐、精 密過濾器、超精過濾器、活性炭過濾器及粉塵過濾器。
[0015] 為了便于控制和操作，所述膜分離回收裝置的后端還連接有SF6成品氣體緩沖罐， 該膜分離回收裝置的后端還設置有流量計以及用于調(diào)節(jié)氣體流量的閥門。
[0016] -種用膜分離法回收提取高純度SF6氣體的方法，包括以下步驟： (1) 將含有原料氣體通過壓縮機加壓后，再通入膜分離回收裝置中氣體流通方向 上的一級中空纖維膜中； (2) 通過一級中空纖維膜分離后得到回收氣體，該回收氣體再順次進入膜分離回收裝 置的其余中空纖維膜中進行分離； (3) 順次經(jīng)過中空纖維膜分離后得到的氣體即為高純度SF6氣體； 所述膜分離回收裝置由N個中空纖維膜順次串聯(lián)組成，其中，N多4。
[0017]作為一種優(yōu)選的設置方式，本發(fā)明包括以下步驟：（1)將含有原料氣體通過 壓縮機加壓后，再通入膜分離回收裝置中氣體流通方向上的一級中空纖維膜中； (2) 通過一級中空纖維膜分離后得到回收氣體，該回收氣體再順次進入膜分離回收裝 置中二級、三級以及四級中空纖維膜中進行分離； (3) 順次經(jīng)過一級、二級、三級以及四級中空纖維膜分離后得到的氣體即為高純度SF6 氣體。
[0018] 本發(fā)明僅僅采用了中空纖維膜一種分離工藝，而無須使用吸附法或冷凍方法等組 合工藝來處理SF6氣體的回收與提純，其操作更加簡便、可控性更強、設備投入成本更低。
[0019] 同時，通過實驗證明：采用上述分離方法提純分離出的3匕氣體純度可達到 99. 9~99. 99%，且本發(fā)明適用于較低濃度范圍0. 5~3%的SF6氣體回收純化，應用范圍十分廣 泛，效果十分顯著。
[0020] 進一步，所述步驟（2)中一級中空纖維膜分離后的滲透氣直接排放入大氣中，其余 中空纖維膜分離后的滲透氣則返回壓縮機加壓后再進行循環(huán)處理。通過該循環(huán)回收純化的 步驟，可有效將SF6氣體的回收率提高到90%以上，效果十分顯著。
[0021] 由于所述膜分離回收裝置中的中空纖維膜的規(guī)格可以根據(jù)裝置的規(guī)模而選擇大 小不同的型號，因而可實現(xiàn)壓力范圍為0. 4~3. 5MPag內(nèi)原料氣體中SF6氣體的回收與提純。
[0022] 本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比，具有以下優(yōu)點及有益效果： 1、 本發(fā)明主要用于高壓電器開關及各種用途中泄漏后的低含量3匕氣體的回收及提 純，該低含量SF6氣體中SF6濃度可低至0. 5~3%，而在SF6含量為3~15. 7%的混合氣體中，該 回收更加容易實現(xiàn)；因此，本發(fā)明可以將現(xiàn)有技術無法回收并隨意排放的SF6氣體在 更大范圍內(nèi)回收并再加以重復利用，從而可以大大降低其泄漏后對于大氣環(huán)境造成的不可 挽回的影響，對防止地球的加速暖化起到有效的抑制作用； 2、 本發(fā)明采用中空纖維膜前后多級串接的方式，將低濃度SF6氣體，經(jīng)膜分離回收裝置 處理，而無須再設置吸附器或冷凍方式液化一匕再汽化成SF6氣體的復雜工藝方式，只需采 用一種工藝裝置就可以方便地將具有低含量SF6 (小于15. 7%)的混合氣體一次性提純到 99. 9~99. 99%，操作更加簡便、投入成本更低、能耗更小； 3、 本發(fā)明僅僅用膜分離裝置，不僅可將0. 5~3%濃度下的SF6氣