一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置及其混合气体预分离的方法
【专利摘要】一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置及其混合气体预分离的方法，它涉及一种混合气体预分离装置和混合气体预分离方法。本发明的目的是要解决现有回收后的六氟化硫和四氟化碳混合气体相容性较好，无法进行分离和净化处理的问题。装置包括混合气体入口管、干燥器、过滤器、压缩机、风冷器、气体分离塔、液位计、称重传感器、温度传感器、液态灌装机、六氟化硫气体出口管、四氟化碳充装压缩机和四氟化碳气体出口管。方法：一、混合气体回收至分离塔；二、SF6气体提纯；三、CF4气体充装；四、第一气体分离塔和第二气体分离塔的气体压力平衡；五、分离塔中SF6气体灌装。本发明可获得一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置。
【专利说明】一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置及其混合气体预分离的方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种混合气体预分离装置和混合气体预分离的方法。
【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和温室效应较低的CF4混合气体替代单一的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)，CF4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CF4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，而且CF4是低毒物质，也不能任意排放，因此回收后的SF6和CF4混合气体需要进行分离和净化处理，实现SF6和CF4气体的循环利用。
[0004]但由于SF6和CF4都是氟化物，两种气体相容性较好，因此对于体积比近于1:1的SF6和CF4混合气体，很难将两种气体彻底分离，因此需要设计一套预分离装置，将两种气体进行初步分离。
【发明内容】
[0005]本发明的目的是要解决现有回收后的六氟化硫和四氟化碳混合气体相容性较好，无法进行分离和净化处理的问题，而提供一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置及其混合气体预分离的方法。
[0006]一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，它包括混合气体入口管、干燥器、过滤器、压缩机、风冷器、第一气体分离塔、第二气体分离塔、-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、第一液位计、第二液位计、称重传感器、温度传感器、液态灌装机、六氟化硫气体出口管、四氟化碳充装压缩机和四氟化碳气体出口管；
[0007]所述的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V1入口端相连接，手动球阀C1与电磁阀V1之间设有第一压力表，电磁阀V1的出口端与稳压阀F1的一端相连接，稳压阀F1的另一端与干燥器的入口端相连接，干燥器的出口端与过滤器的一端相连接，干燥器与过滤器之间设有第一压力传感器，过滤器的另一端与手动球阀C2的一端相连接，手动球阀C2的另一端与压缩机的入口端相连接，压缩机的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的出口端与电磁阀V2的入口端相连接，单向阀S1与电磁阀V2之间设有第一压控开关，电磁阀V2的出口端与手动球阀C3的入口端相连接；
[0008]所述的第一气体分离塔的下端与第二气体分离塔的上端之间设有与第一气体分离塔和第二气体分离塔分别相连通的不锈钢管，在不锈钢管上设有电动球阀DF1 ;手动球阀C3的出口端分别与第一气体分离塔的底端和电动球阀DF1的一端相连接；手动球阀Cltl的一端分别与第一气体分离塔的底端和电动球阀DF1的一端相连接,手动球阀Cltl的另一端分别与第二气体分离塔的上端和电动球阀DF1另一端相连接；第一气体分离塔内设有-40°C制冷机组的第一热交换器，第二气体分离塔内设有_40°C制冷机组的第二热交换器，-40°C制冷机组的第一热交换器上设有制冷剂进口阀D1, _40°C制冷机组的第二热交换器上设有制冷剂进口阀D2 ；
[0009]所述的第一气体分离塔的上端与手动球阀C7的一端相连接，手动球阀C7的另一端与电磁阀V4的入口端相连接，电磁阀V4的出口端与稳压阀F2的入口端相连接，稳压阀F2的出口端与四氟化碳充装压缩机的入口端相连通，四氟化碳充装压缩机的出口端与手动球阀C9的一端相连通，四氟化碳充装压缩机与手动球阀C9之间设有第二压控开关和第四压力表，手动球阀C9的另一端与四氟化碳气体出口管的一端连接；
[0010]所述的第二气体分离塔的下端与手动球阀C4的一端相连接，手动球阀C4的另一端与手动球阀C5的一端相连接，手动球阀C5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V3的入口端相连接，电磁阀V3的出口端与手动球阀C6的入口端相连接，电磁阀V3与手动球阀C6之间设有第三压力表和第二安全阀，手动球阀C6的出口端与六氟化硫气体出口管相连通。
[0011]一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离的方法，是按以下步骤完成的:
[0012]一、混合气体回收至分离塔:
[0013]首先将装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶与混合气体入口管相连通，开启手动球阀c3、电磁阀V2和电动球阀DF1,再开启手动球阀C2和电磁阀V1，再启动-40°c制冷机组，再开启制冷剂进口阀D1和制冷剂进口阀D2，再启动压缩机，再开启手动球阀C1，打开装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶，使装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶出口压力控制在0.2MPa以下，当观察到第一液位计有液位时，停止六氟化硫和四氟化碳混合气体回收，停止压缩机和_40°C制冷机组，关闭电磁阀V1、电动球阀DF1、电磁阀V2、制冷剂进口阀D1和制冷剂进口阀D2,关闭装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶的阀门和手动球
；
[0014]二、SF6气体提纯:
[0015]启动-40°C制冷机组，开启制冷剂进口阀D1,对SF6气体进行提纯20min，再停止_40°C制冷机组，关闭制冷剂进口阀D1 ；
[0016]三、CF4气体充装:
[0017]将一处于真空状态的CF4气体钢瓶与四氟化碳气体出口管相连接，确认电动球阀DF1关闭，打开手动球阀C7、电磁阀V4、手动球阀C9,打开钢瓶阀门，启动四氟化碳充装压缩机，将第一气体分离塔中的气体充入钢瓶中，当第一气体分离塔中的气体压力低于0.05MPa或钢瓶中气体压力大于7.0MPa时，CF4气体充装完成，停止四氟化碳充装压缩机，关闭电磁阀V4、手动球阀C7、钢瓶阀门和手动球阀C9 ；
[0018]四、第一气体分离塔和第二气体分离塔的气体压力平衡:
[0019]打开手动球阀Cltl，待第一气体分离塔和第二气体分离塔内的压力平衡后，再打开电动球阀DF1,关闭手动球阀Cltl ；
[0020]五、分离塔中SF6气体灌装:
[0021]将一处于真空状态的40L SF6气体钢瓶与六氟化硫气体出口管相连接，打开手动球阀C4、电磁阀V3、手动球阀C6和钢瓶阀门，再打开手动球阀C5，开启液态灌装机，将SF6气体灌装到钢瓶中，当钢瓶的质量为40kg?50kg，停止液态灌装机，关闭手动球阀C6和钢瓶阀门，拆卸并移走钢瓶，重新更换另一个处于处于真空状态的40L SF6气体钢瓶进行SF6气体灌装，灌装完成后，关闭电磁阀V3、手动球阀C4和手动球阀C5。
[0022]本发明的优点:本发明提供了一种SF6和CF4混合气体的预分离装置，可以对以SF6和CF4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回收和分离；本发明分离后的SF6气体中CF4含量小于1% (m/m),可以直接回用于以SFf^P CF4混合气体做介质的电气设备中，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标；本发明装置结构合理，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。
[0023]本发明可获得一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置。
【专利附图】
【附图说明】
[0024]图1为【具体实施方式】一所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置的结构示意图。
【具体实施方式】
[0025]【具体实施方式】一:结合图1，本实施方式是一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，它包括混合气体入口管1、干燥器2、过滤器3、压缩机4、风冷器5、第一气体分离塔6、第二气体分离塔7、-40°C制冷机组8的第一热交换器9、-40°C制冷机组8的第二热交换器10、第一液位计11、第二液位计12、称重传感器13、温度传感器14、液态灌装机15、六氟化硫气体出口管16、四氟化碳充装压缩机49和四氟化碳气体出口管34 ；
[0026]所述的混合气体入口管I与手动球阀C1H的入口端相连接，手动球阀C1H的出口端与电磁阀V1W入口端相连接，手动球阀C1H与电磁阀V1W之间设有第一压力表18，电磁阀'19的出口端与稳压阀匕20的一端相连接，稳压阀匕20的另一端与干燥器2的入口端相连接，干燥器2的出口端与过滤器3的一端相连接，干燥器2与过滤器3之间设有第一压力传感器22，过滤器3的另一端与手动球阀C223的一端相连接，手动球阀C223的另一端与压缩机4的入口端相连接，压缩机4的出口端与风冷器5的一端相连接，风冷器5的另一端与单向阀Sf4的入口端相连接，单向阀Sf4的出口端与电磁阀V226的入口端相连接，单向阀SP4与电磁阀V226之间设有第一压控开关25，电磁阀V226的出口端与手动球阀C327的入口端相连接；
[0027]所述的第一气体分离塔6的下端与第二气体分离塔7的上端之间设有与第一气体分离塔6和第二气体分离塔7分别相连通的不锈钢管28，在不锈钢管28上设有电动球阀DFP9 ;手动球阀C327的出口端分别与第一气体分离塔6的底端和电动球阀DFP9的一端相连接；手动球阀C1(l48的一端分别与第一气体分离塔6的底端和电动球阀DFP9的一端相连接，手动球阀C1(l48的另一端分别与第二气体分离塔7的上端和电动球阀D&29另一端相连接；第一气体分离塔6内设有_40°C制冷机组8的第一热交换器9，第二气体分离塔I内设有_40°C制冷机组8的第二热交换器10，-40°C制冷机组8的第一热交换器9上设有制冷剂进口阀Df-l，_40°C制冷机组8的第二热交换器10上设有制冷剂进口阀D28-2 ；
[0028]所述的第一气体分离塔6的上端与手动球阀C730的一端相连接，手动球阀C730的另一端与电磁阀V431的入口端相连接，电磁阀V431的出口端与稳压阀F232的入口端相连接，稳压阀F232的出口端与四氟化碳充装压缩机49的入口端相连通，四氟化碳充装压缩机49的出口端与手动球阀C933的一端相连通，四氟化碳充装压缩机49与手动球阀C933之间设有第二压控开关46和第四压力表47，手动球阀C933的另一端与四氟化碳气体出口管34的一端连接；
[0029]所述的第二气体分离塔7的下端与手动球阀C435的一端相连接，手动球阀C435的另一端与手动球阀C536的一端相连接，手动球阀C536的另一端与液态灌装机15的入口端相连接，液态灌装机15的出口端与单向阀S237的入口端相连接，单向阀S237的出口端与电磁阀V338的入口端相连接，电磁阀V338的出口端与手动球阀C639的入口端相连接，电磁阀Vs38与手动球阀C639之间设有第三压力表40和第二安全阀41，手动球阀C639的出口端与六氟化硫气体出口管16相连通。
[0030]图1为【具体实施方式】一所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置的结构示意图，图1中I为混合气体入口管，2为干燥器，3为过滤器，4为压缩机，5为风冷器，6为第一气体分离塔，7为第二气体分离塔，8为_40°C制冷机组，9为第一热交换器，10为第二热交换器，11为第一液位计，12为第二液位计，13为称重传感器,14为温度传感器,15为液态灌装机，16为六氟化硫气体出口管，17为手动球阀C1,18为第一压力表，19为电磁阀V1,20为稳压阀F1, 21为电加热棒，22为第一压力传感器，23为手动球阀C2, 24为单向阀S1, 25为第一压控开关，26为电磁阀V2, 27为手动球阀C3, 28为不锈钢管，29为电动球阀DF1, 30为手动球阀C7, 31为电磁阀V4, 32为稳压阀F2, 33为手动球阀C9, 34为四氟化碳气体出口管，35为手动球阀C4, 36为手动球阀C5, 37为单向阀S2, 38为电磁阀V3, 39为手动球阀C6,40为第三压力表，41为第二安全阀，42为电磁阀V6,43为真空压力传感器，44为电磁阀V5,45为真空泵，46为第二压控开关，47为第四压力表，48为手动球阀Cltl,49为四氟化碳充装压缩机，6-1为手动球阀C8,6-2为第一安全阀门,6-3为第二压力表,6-4为第二压力传感器,8-1为制冷剂进口阀D1,8-2为制冷剂进口阀D2 ；
[0031]本实施方式中手动球阀: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。
[0032]本实施方式的优点:本实施方式提供了一种SF6和CF4混合气体的预分离装置，可以对以SF6和CF4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回收和分离；本实施方式分离后的SF6气体中CF4含量小于1% (m/m),可以直接回用于以SF6和CF4混合气体做介质的电气设备中，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标；本实施方式装置结构合理，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。
[0033]本实施方式可获得一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置。
[0034]【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:所述的第一气体分离塔6外部设有第一液位计11，第一气体分离塔6的上端设有第二压力传感器6-4，且第一气体分离塔6的上端与手动球阀C86-l的一端相连接,手动球阀C86-l的另一端分别与第二压力表6-3和第一安全阀门6-2相连接。其它与【具体实施方式】一相同。
[0035]第二压力传感器6-4的测量范围为OMPa?5.0MPa，精度为±0.0lMPa，第一安全阀门6-2的整定值为4.0MPa0第二压力传感器6_4用来监测第一气体分离塔6内的气体压力，第一安全阀门6-2用于第一气体分离塔6内气体超压时的紧急泄压；第一液位计11用于观测第一气体分离塔6内液体液位高度。
[0036]【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:所述的第二气体分离塔7外部设有第二液位计12，第二气体分离塔7的外部底端设有称重传感器
13,第二气体分离塔7内下部设有温度传感器14。其它与【具体实施方式】一或二相同。
[0037]温度传感器14的测量范围为-50°C?100°C，精度为±0.5°C，用于监测塔内气体温度；第二液位计12用于观测第二气体分离塔7内液体液位高度。
[0038]【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C1H的出口端和稳压阀F232的入口端分别与电磁阀V642的一端相连接，电磁阀V642的另一端与电磁阀V544的一端相连接，电磁阀V642和电磁阀V544之间设有真空压力传感器43，电磁阀V544的另一端与真空泵45相连接，真空泵45为双级旋片式，极限真空度小于0.05Pa,流量为60m3/h。其它与【具体实施方式】一至三相同。
[0039]真空泵45用于对钢瓶和装置内系统抽真空。
[0040]【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:所述的干燥器2为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为1.5MPa，干燥器2内填装5A分子筛干燥剂，干燥器2内置一个功率2.0kff的电加热棒21，电加热棒21的最高温度不大于300°C;稳压阀FfO控制干燥器2出口气体压力小于0.25MPa ;过滤器3为网布式过滤器，过滤精度小于5 μ m。其它与【具体实施方式】一至四相同。
[0041]干燥器2内填装5A分子筛干燥剂，用以吸附去除混合气体中的水汽；干燥器2内置一个功率2.0kff的电加热棒21，对干燥器2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；过滤器3防止破碎后的干燥剂微粒进入后面的系统中。
[0042]【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:所述的压缩机4为无油压缩机，入口进气压力0.05?0.25MPa，出口气体压力大于3.2MPa ;第一压控开关25控制压缩机4的出口气体压力不超过3.5MPa ;四氟化碳充装压缩机49为无油压缩机，入口进气压力0.05?0.25MPa，出口气体压力大于5.0MPa，第二压控开关46控制四氟化碳充装压缩机49的出口气体压力不超过8.0MPa。其它与【具体实施方式】一至五相同。
[0043]【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:所述的风冷器5的材质为铝合金，风冷器5的形式为管与翘片相结合，散热面积为60m2 ;液态灌装机15为活塞式，入口气体压力为0.5MPa?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】一至六相同。
[0044]风冷器5将压缩机出口气体中的热量强制带走。
[0045]【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:所述的第一热交换器9为不锈钢材质的蛇形管交换器；第二热交换器10为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的_40°C制冷机组8的冷媒为无氟制冷剂，制冷深度为_40°C。其它与【具体实施方式】一至七相同。
[0046]第一热交换器9和第二热交换器10对气体进行深度降温，促进气体的液化(固化)和分离。
[0047]【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:所述的第一气体分离塔6采用多层筛网式结构，材质为不锈钢，罐体壁厚6_，工作压力为5.0MPa,容积为120L ;第二气体分离塔7的材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为120L ;不锈钢管28的直径为500mm，外径为512mm ;第二压力传感器6-4的测量范围为OMPa?5MPa，精度为±0.0lMPa ;第一安全阀门6_2的整定值为4.0MPa ;温度传感器14的测量范围为-50?100°C，测量精度为±0.5°C。其它与【具体实施方式】一至八相同。
[0048]第一气体分离塔6采用多层筛网式结构，增加气体接触面积，促进SF6气体分子的结合和液化，从而与CF4分离。
[0049]【具体实施方式】十:本实施方式是一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离的方法是按以下步骤完成的:
[0050]一、混合气体回收至分离塔:
[0051]首先将装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶与混合气体入口管I相连通，开启手动球阀C327、电磁阀V226和电动球阀DFP9，再开启手动球阀C223和电磁阀V1Il再启动_40°C制冷机组8，再开启制冷剂进口阀D0-1和制冷剂进口阀D28-2，再启动压缩机4，再开启手动球阀Q17，打开装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶，使装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶出口压力控制在0.2MPa以下，当观察到第一液位计11有液位时，停止六氟化硫和四氟化碳混合气体回收，停止压缩机4和_40°C制冷机组8，关闭电磁阀V1H电动球阀DFP9、电磁阀V226、制冷剂进口阀D0-1和制冷剂进口阀D28_2，关闭装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶的阀门和手动球阀Q17 ；
[0052]二、SF6气体提纯:
[0053]启动_40°C制冷机组8，开启制冷剂进口阀D1S-1Jt SF6气体进行提纯20min，再停止_40°C制冷机组8，关闭制冷剂进口阀D1S-1 ；
[0054]三、CF4气体充装:
[0055]将一处于真空状态的CF4气体钢瓶与四氟化碳气体出口管34相连接，确认电动球阀DFP9关闭，打开手动球阀C730、电磁阀V431、手动球阀C933，打开钢瓶阀门，启动四氟化碳充装压缩机49，将第一气体分离塔6中的气体充入钢瓶中，当第一气体分离塔6中的气体压力低于0.05MPa或钢瓶中气体压力大于7.0MPa时，CF4气体充装完成，停止四氟化碳充装压缩机49，关闭电磁阀V431、手动球阀C730、钢瓶阀门和手动球阀C933 ；
[0056]四、第一气体分离塔和第二气体分离塔的气体压力平衡:
[0057]打开手动球阀C1(l48，待第一气体分离塔6和第二气体分离塔7内的压力平衡后，再打开电动球阀DFP9，关闭手动球阀C1(l48 ；
[0058]五、分离塔中SF6气体灌装:
[0059]将一处于真空状态的40L SF6气体钢瓶与六氟化硫气体出口管16相连接，打开手动球阀C435、电磁阀V338、手动球阀C639和钢瓶阀门，再打开手动球阀C536，开启液态灌装机15，将SF6气体灌装到钢瓶中，当钢瓶的质量为40kg?50kg，停止液态灌装机15，关闭手动球阀C639和钢瓶阀门，拆卸并移走钢瓶，重新更换另一个处于处于真空状态的40L SF6气体钢瓶进行SF6气体灌装，灌装完成后，关闭电磁阀V338、手动球阀C435和手动球阀C536。
[0060]本实施方式的优点:本实施方式提供了一种SF6和CF4混合气体的预分离装置，可以对以SF6和CF4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回收和分离；本实施方式分离后的SF6气体中CF4含量小于1% (m/m),可以直接回用于以SF6和CF4混合气体做介质的电气设备中，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标；本实施方式装置结构合理，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。
[0061]采用以下试验验证本发明的有益效果:
[0062]试验一:一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，它包括混合气体入口管1、干燥器2、过滤器3、压缩机4、风冷器5、第一气体分离塔6、第二气体分离塔7、-40°C制冷机组8的第一热交换器9、-40°C制冷机组8的第二热交换器10、第一液位计11、第二液位计12、称重传感器13、温度传感器14、液态灌装机15、六氟化硫气体出口管16、四氟化碳充装压缩机49和四氟化碳气体出口管34 ;
[0063]所述的混合气体入口管I与手动球阀C1H的入口端相连接，手动球阀C1H的出口端与电磁阀V1W入口端相连接，手动球阀C1H与电磁阀V1W之间设有第一压力表18，电磁阀'19的出口端与稳压阀匕20的一端相连接，稳压阀匕20的另一端与干燥器2的入口端相连接，干燥器2的出口端与过滤器3的一端相连接，干燥器2与过滤器3之间设有第一压力传感器22，过滤器3的另一端与手动球阀C223的一端相连接，手动球阀C223的另一端与压缩机4的入口端相连接，压缩机4的出口端与风冷器5的一端相连接，风冷器5的另一端与单向阀Sf4的入口端相连接，单向阀Sf4的出口端与电磁阀V226的入口端相连接，单向阀SP4与电磁阀V226之间设有第一压控开关25，电磁阀V226的出口端与手动球阀C327的入口端相连接；
[0064]所述的第一气体分离塔6的下端与第二气体分离塔7的上端之间设有与第一气体分离塔6和第二气体分离塔7分别相连通的不锈钢管28，在不锈钢管28上设有电动球阀DFP9 ;手动球阀C327的出口端分别与第一气体分离塔6的底端和电动球阀DFP9的一端相连接；手动球阀C1(l48的一端分别与第一气体分离塔6的底端和电动球阀DFP9的一端相连接，手动球阀C1(l48的另一端分别与第二气体分离塔7的上端和电动球阀D&29另一端相连接；第一气体分离塔6内设有_40°C制冷机组8的第一热交换器9，第二气体分离塔7内设有_40°C制冷机组8的第二热交换器10，-40°C制冷机组8的第一热交换器9上设有制冷剂进口阀Df-l，_40°C制冷机组8的第二热交换器10上设有制冷剂进口阀D28-2 ；
[0065]所述的第一气体分离塔6的上端与手动球阀C730的一端相连接，手动球阀C730的另一端与电磁阀V431的入口端相连接，电磁阀V431的出口端与稳压阀F232的入口端相连接，稳压阀F232的出口端与四氟化碳充装压缩机49的入口端相连通，四氟化碳充装压缩机49的出口端与手动球阀C933的一端相连通，四氟化碳充装压缩机49与手动球阀C933之间设有第二压控开关46和第四压力表47，手动球阀C933的另一端与四氟化碳气体出口管34的一端连接；
[0066]所述的第二气体分离塔7的下端与手动球阀C435的一端相连接，手动球阀C435的另一端与手动球阀C536的一端相连接，手动球阀C536的另一端与液态灌装机15的入口端相连接，液态灌装机15的出口端与单向阀S237的入口端相连接，单向阀S237的出口端与电磁阀V338的入口端相连接，电磁阀V338的出口端与手动球阀C639的入口端相连接，电磁阀Vs38与手动球阀C639之间设有第三压力表40和第二安全阀41，手动球阀C639的出口端与六氟化硫气体出口管16相连通。
[0067]所述的第一气体分离塔6外部设有第一液位计11，第一气体分离塔6的上端设有第二压力传感器6-4,且第一气体分离塔6的上端与手动球阀C86-l的一端相连接,手动球阀C86-l的另一端分别与第二压力表6-3和第一安全阀门6-2相连接。
[0068]所述的第二气体分离塔7外部设有第二液位计12，第二气体分离塔7的外部底端设有称重传感器13，第二气体分离塔7内下部设有温度传感器14。
[0069]所述的手动球阀C1H的出口端和稳压阀F232的入口端分别与电磁阀V642的一端相连接，电磁阀V642的另一端与电磁阀V544的一端相连接，电磁阀V642和电磁阀V544之间设有真空压力传感器43，电磁阀V544的另一端与真空泵45相连接，真空泵45为双级旋片式，极限真空度小于0.05Pa，流量为60m3/h。
[0070]使用一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置预分离六氟化硫和四氟化碳混合气体的方法，是按以下步骤完成的:
[0071]一、混合气体回收至分离塔:
[0072]首先将装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶与混合气体入口管I相连通，开启手动球阀C327、电磁阀V226和电动球阀DFP9，再开启手动球阀C223和电磁阀V1Il再启动_40°C制冷机组8，再开启制冷剂进口阀D0-1和制冷剂进口阀D28-2，再启动压缩机4，再开启手动球阀Q17，打开装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶，使装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶出口压力控制在0.15MPa，当观察到第一液位计11有液位时，停止六氟化硫和四氟化碳混合气体回收，停止压缩机4和_40°C制冷机组8，关闭电磁阀V1IL电动球阀DFP9、电磁阀V226、制冷剂进口阀D0-1和制冷剂进口阀D28_2，关闭装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶的阀门和手动球阀C1H ；
[0073]二、SF6气体提纯:
[0074]启动_40°C制冷机组8，开启制冷剂进口阀D1S-1Jt SF6气体进行提纯20min，再停止_40°C制冷机组8，关闭制冷剂进口阀D1S-1 ；
[0075]三、CF4气体充装:
[0076]将一处于真空状态的CF4气体钢瓶与四氟化碳气体出口管34相连接，确认电动球阀DFP9关闭，打开手动球阀C730、电磁阀V431、手动球阀C933，打开钢瓶阀门，启动四氟化碳充装压缩机49，将第一气体分离塔6中的气体充入钢瓶中，当第一气体分离塔6中的气体压力为0.04MPa时，CF4气体充装完成，停止四氟化碳充装压缩机49，关闭电磁阀V431、手动球阀C730、钢瓶阀门和手动球阀C933 ；
[0077]四、第一气体分离塔和第二气体分离塔的气体压力平衡:
[0078]打开手动球阀C1(l48，待第一气体分离塔6和第二气体分离塔7内的压力平衡后，再打开电动球阀DFP9，关闭手动球阀C1(l48 ；
[0079]五、分离塔中SF6气体灌装:
[0080]将一处于真空状态的40L SF6气体钢瓶与六氟化硫气体出口管16相连接，打开手动球阀C435、电磁阀V338、手动球阀C639和钢瓶阀门，再打开手动球阀C536，开启液态灌装机15，将SF6气体灌装到钢瓶中，当钢瓶的质量为45kg，停止液态灌装机15，关闭手动球阀C639和钢瓶阀门，拆卸并移走钢瓶，重新更换另一个处于处于真空状态的401^^6气体钢瓶进行SF6气体灌装，灌装完成后，关闭电磁阀V338、手动球阀C435和手动球阀C536。
[0081]所述的干燥器2为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为1.5MPa，干燥器2内填装5A分子筛干燥剂，干燥器2内置一个功率2.0kff的电加热棒21，电加热棒21的最高温度为250°C ;稳压阀FfO控制干燥器2出口气体压力为0.2MPa ;过滤器3为网布式过滤器，过滤精度为3 μ m。
[0082]所述的压缩机4为无油压缩机，入口进气压力为0.2MPa，出口气体压力为4MPa ?’第一压控开关25控制压缩机4的出口气体压力为3MPa ;四氟化碳充装压缩机49为无油压缩机，入口进气压力为0.2MPa，出口气体压力为6MPa，第二压控开关46控制四氟化碳充装压缩机49的出口气体压力为7.0MPa0
[0083]所述的风冷器5的材质为铝合金，风冷器5的形式为管与翘片相结合，散热面积为60m2 ;液态灌装机15为活塞式，入口气体压力为3MPa，出口增加压力为4MPa，最大流量为10L/mino
[0084]所述的第一热交换器9为不锈钢材质的蛇形管交换器；第二热交换器10为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的_40°C制冷机组8的冷媒为无氟制冷剂，制冷深度为-40°C。
[0085]所述的第一气体分离塔6采用多层筛网式结构，材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为120L ;第二气体分离塔7的材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa,容积为120L ;不锈钢管28的直径为500mm，外径为512mm ;第二压力传感器6_4的测量范围为OMPa?5MPa，精度为±0.0lMPa ;第一安全阀门6_2的整定值为4.0MPa ;温度传感器14的测量范围为-50?100°C，测量精度为±0.5°C。
[0086]本试验提供了一种SF6和CF4混合气体的预分离装置，可以对以SF6和CF4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回收和分离；本试验分离后的SF6气体中CF4含量为0.08% (m/m)，可以直接回用于以SF6和CF4混合气体做介质的电气设备中，以减少SF6气体的排放量，达到环保节能的目标；本实施方式装置结构合理，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。
【权利要求】
1.一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于它包括混合气体入口管(I)、干燥器(2)、过滤器(3)、压缩机(4)、风冷器(5)、第一气体分离塔(6)、第二气体分离塔(7)、-40°C制冷机组(8)的第一热交换器(9)、-40°C制冷机组(8)的第二热交换器(10)、第一液位计(11)、第二液位计(12)、称重传感器(13)、温度传感器(14)、液态灌装机(15)、六氟化硫气体出口管(16)、四氟化碳充装压缩机(49)和四氟化碳气体出口管(34)； 所述的混合气体入口管(I)与手动球阀C1 (17)的入口端相连接，手动球阀C1 (17)的出口端与电磁阀VJ19)入口端相连接，手动球阀C1(H)与电磁_Vi(19)之间设有第一压力表(18)，电磁阀VJ19)的出口端与稳压阀F1 (20)的一端相连接，稳压阀F1 (20)的另一端与干燥器(2)的入口端相连接，干燥器(2)的出口端与过滤器(3)的一端相连接，干燥器(2)与过滤器(3)之间设有第一压力传感器(22)，过滤器(3)的另一端与手动球阀C2 (23)的一端相连接，手动球阀C2 (23)的另一端与压缩机⑷的入口端相连接，压缩机⑷的出口端与风冷器(5)的一端相连接，风冷器(5)的另一端与单向阀S1 (24)的入口端相连接，单向1? S1 (24)的出口端与电磁阀V2 (26)的入口端相连接，单向阀S1 (24)与电磁_V2(26)之间设有第一压控开关(25)，电磁阀V2 (26)的出口端与手动球阀C3 (27)的入口端相连接； 所述的第一气体分离塔(6)的下端与第二气体分离塔(7)的上端之间设有与第一气体分离塔(6)和第二气体分离塔(7)分别相连通的不锈钢管(28)，在不锈钢管(28)上设有电动球阀DF1 (29);手动球阀C3(27)的出口端分别与第一气体分离塔(6)的底端和电动球阀DF1 (29)的一端相连接；手动球阀Cltl(48)的一端分别与第一气体分离塔(6)的底端和电动球阀DF1 (29)的一端相连接，手动球阀Cltl (48)的另一端分别与第二气体分离塔(7)的上端和电动球阀DF1 (29)另一端相连接；第一气体分离塔(6)内设有_40°C制冷机组(8)的第一热交换器(9)，第二气体分离塔(7)内设有_40°C制冷机组(8)的第二热交换器(10)，-40°C制冷机组(8)的第一热交换器(9)上设有制冷剂进口阀D1 (8-1)，-40°C制冷机组(8)的第二热交换器(10)上设有制冷剂进口阀D2 (8-2)； 所述的第一气体分离塔(6)的上端与手动球阀C7(30)的一端相连接,手动球阀C7(30)的另一端与电磁阀V4(31)的入口端相连接，电磁阀V4(31)的出口端与稳压阀F2 (32)的入口端相连接，稳压阀F2(32)的出口端与四氟化碳充装压缩机(49)的入口端相连通，四氟化碳充装压缩机(49)的出口端与手动球阀C9(33)的一端相连通，四氟化碳充装压缩机(49)与手动球阀C9(33)之间设有第二压控开关(46)和第四压力表(47)，手动球阀C9(33)的另一端与四氟化碳气体出口管(34)的一端连接； 所述的第二气体分离塔(7)的下端与手动球阀C4(35)的一端相连接，手动球阀C4(35)的另一端与手动球阀C5(36)的一端相连接,手动球阀C5(36)的另一端与液态灌装机(15)的入口端相连接，液态灌装机(15)的出口端与单向阀S2(37)的入口端相连接，单向阀S2(37)的出口端与电磁阀V3(38)的入口端相连接，电磁阀V3(38)的出口端与手动球阀C6(39)的入口端相连接，电磁_V3(38)与手动球阀C6(39)之间设有第三压力表(40)和第二安全阀(41)，手动球阀C6(39)的出口端与六氟化硫气体出口管(16)相连通。
2.根据权利要求1所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的第一气体分离塔(6)外部设有第一液位计(11)，第一气体分离塔￠)的上端设有第二压力传感器(6-4),且第一气体分离塔(6)的上端与手动球阀C8 (6-1)的一端相连接,手动球阀C8(6-l)的另一端分别与第二压力表(6-3)和第一安全阀门(6-2)相连接。
3.根据权利要求2所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的第二气体分离塔(7)外部设有第二液位计(12)，第二气体分离塔(7)的外部底端设有称重传感器(13)，第二气体分离塔(7)内下部设有温度传感器(14)。
4.根据权利要求3所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的手动球阀C1(H)的出口端和稳压阀F2 (32)的入口端分别与电磁_V6(42)的一端相连接，电磁阀V6(42)的另一端与电磁阀V5(44)的一端相连接，电磁阀V6(42)和电磁阀V5 (44)之间设有真空压力传感器(43)，电磁阀V5 (44)的另一端与真空泵(45)相连接，真空泵(45)为双级旋片式，极限真空度小于0.05Pa，流量为60m3/h。
5.根据权利要求4所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的干燥器⑵为不锈钢材质，罐体壁厚6mm，容积为30L，工作压力为1.5MPa，干燥器(2)内填装5A分子筛干燥剂，干燥器(2)内置一个功率2.0kW的电加热棒(21)，电加热棒(21)的最高温度不大于300°C;稳压阀F1 (20)控制干燥器(2)出口气体压力小于0.25MPa ；过滤器(3)为网布式过滤器，过滤精度小于5 μ m。
6.根据权利要求5所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的压缩机(4)为无油压缩机，入口进气压力0.05?0.25MPa，出口气体压力大于3.2MPa ;第一压控开关(25)控制压缩机(4)的出口气体压力不超过3.5MPa ;四氟化碳充装压缩机(49)为无油压缩机，入口进气压力0.05?0.25MPa，出口气体压力大于5.0MPa，第二压控开关(46)控制四氟化碳充装压缩机(49)的出口气体压力不超过8.0MPa。
7.根据权利要求6所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的风冷器(5)的材质为铝合金，风冷器(5)的形式为管与翘片相结合，散热面积为60m2;液态灌装机(15)为活塞式，入口气体压力为0.5MPa?5.0MPa，出口增加压力大于3.5MPa，最大流量为10L/min。
8.根据权利要求7所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，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；第二热交换器(10)为不锈钢材质的蛇形管交换器；所述的_40°C制冷机组(8)的冷媒为无氟制冷剂，制冷深度为_40°C。
9.根据权利要求8所述的一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离装置，其特征在于所述的第一气体分离塔(6)采用多层筛网式结构，材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为120L ;第二气体分离塔(7)的材质为不锈钢，罐体壁厚6mm，工作压力为5.0MPa，容积为120L ;不锈钢管(28)的直径为500mm，外径为512mm ;第二压力传感器(6_4)的测量范围为OMPa?5MPa，精度为±0.0lMPa ;第一安全阀门(6_2)的整定值为4.0MPa ；温度传感器(14)的测量范围为-50?100°C，测量精度为±0.5°C。
10.一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离的方法，其特征在于一种六氟化硫和四氟化碳混合气体预分离的方法是按以下步骤完成的: 一、混合气体回收至分离塔: 首先将装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶与混合气体入口管(I)相连通，开启手动球阀C3 (27)、电磁阀V2 (26)和电动球阀DF1 (29)，再开启手动球阀C2 (23)和电磁阀V1 (19)，再启动_40°C制冷机组⑶，再开启制冷剂进口阀D1 (8-1)和制冷剂进口阀D2 (8-2)，再启动压缩机(4)，再开启手动球阀C1(H)，打开装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶，使装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶出口压力控制在0.2MPa以下，当观察到第一液位计(11)有液位时，停止六氟化硫和四氟化碳混合气体回收，停止压缩机(4)和-40°c制冷机组(8)，关闭电磁阀V1 (19)、电动球阀DF1 (29)、电磁阀V2 (26)、制冷剂进口阀D1 (8-1)和制冷剂进口阀D2(8-2)，关闭装有六氟化硫和四氟化碳混合气体的钢瓶的阀门和手动球_Ci(17)； 二、SF6气体提纯: 启动_40°C制冷机组(8)，开启制冷剂进口阀D1 (8-1)，对SF6气体进行提纯20min，再停止_40°C制冷机组⑶，关闭制冷剂进口阀D1 (8-1)； 三、CF4气体充装: 将一处于真空状态的CF4气体钢瓶与四氟化碳气体出口管(34)相连接，确认电动球阀DF1 (29)关闭，打开手动球阀C7(30)、电磁阀V4 (31)、手动球阀C9(33)，打开钢瓶阀门，启动四氟化碳充装压缩机(49)，将第一气体分离塔￠)中的气体充入钢瓶中，当第一气体分离塔(6)中的气体压力低于0.05MPa或钢瓶中气体压力大于7.0MPa时，CF4气体充装完成，停止四氟化碳充装压缩机(49)，关闭电磁阀V4 (31)、手动球阀C7 (30)、钢瓶阀门和手动球阀C9(33)； 四、第一气体分离塔和第二气体分离塔的气体压力平衡: 打开手动球阀Cltl(48)，待第一气体分离塔(6)和第二气体分离塔(7)内的压力平衡后，再打开电动球阀DF1 (29)，关闭手动球阀Cltl (48)； 五、分离塔中SF6气体灌装: 将一处于真空状态的40L SF6气体钢瓶与六氟化硫气体出口管(16)相连接，打开手动球阀C4(35)、电磁阀V3(38)、手动球阀C6(39)和钢瓶阀门，再打开手动球阀C5(36)，开启液态灌装机(15)，将SF6气体灌装到钢瓶中，当钢瓶的质量为40kg?50kg，停止液态灌装机(15)，关闭手动球阀C6 (39)和钢瓶阀门，拆卸并移走钢瓶，重新更换另一个处于处于真空状态的40L SF6气体钢瓶进行SF6气体灌装，灌装完成后，关闭电磁阀V3 (38)、手动球阀C4 (35)和手动球阀C5 (36)。
【文档编号】C07C19/08GK104174250SQ201410404484
【公开日】2014年12月3日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】李国兴, 姜子秋, 关艳玲, 于兰 申请人:国家电网公司, 黑龙江省电力科学研究院