[发明专利]一种高压断路器用六氟化硫制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压断路器用六氟化硫制备方法。

背景技术

六氟化硫具有良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍，击穿电压是空气的2.5倍，灭弧能力是空气的100倍，是一种优于空气和油之间的新一代超高压绝缘介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能，如：断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。电子级高纯六氟化硫是一种理想的电子蚀刻剂，被大量应用于微电子技术领域。冷冻工业作为制冷剂，制冷范围可在-45℃～0℃之间。电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能，用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。

六氟化硫作为一种绝缘气体，具有很多优点，是一种无色、无味、无毒、不可燃的惰性气体，并有优异的冷却电弧特性，特别是在开关设备有电弧高温的作用下产生较高的冷却效应，避免局部高温的可能性。六氟化硫的绝缘性能远远超过传统的油、空气绝缘介质。其用于电气设备中，可以缩小设备的尺寸，提高设备绝缘的可靠性。其缺点是在电弧放电时，分解形成硫的低氟化合物，不但有毒，且对某些绝缘材料和金属具有腐蚀作用。

六氟化硫是一种比较重的气体，在相同条件下，其密度是空气的5倍，其压力与温度的关系遵循理想气体定律。临界温度是六氟化硫气体出现液化的最高温度，临界压力表示在这个温度下出现液化所需的气体压力。六氟化硫只有在温度高于45℃以上时，才能保持气态，在通常使用条件下，它有液化的可能性，因此六氟化硫不能在过低温度和过低压力下使用。

六氟化硫的优良导热性能，是形成六氟化硫灭弧性能的原因之一。六氟化硫的导热性好可归结为两种原因，一是六氟化硫的分子量大，比热大，其对流的传热能力优于空气，二是在高温下产生的冷却效应。

六氟化硫气体本身的化学效应是非常稳定的，并且有着非常高的绝缘强度。在大气压力下和温度至少在500℃以内，六氟化硫具有较高的化学稳定性，在正常温度范围内，其与电气设备中常用的金属是毫无反应的。六氟化硫分解的危险温度是600℃左右，此时六氟化硫分解形成硫的低氟化合物，因此，六氟化硫至少在电气设备的A级绝缘温度，即105℃以内是相当稳定的。

六氟化硫是一种具有高介电强度的介质。在均匀电场下，六氟化硫的介电强度约为同一气压下空气的2、5～3倍，在3个大气压下其介电强度与变压器油相当。实践证明：在空气掺入少量六氟化硫气体，空气的绝缘强度显著提高；相反，在六氟化硫气体中加入少量的空气则六氟化硫气体的绝缘强度也会明显下降。由于六氟化硫的介电强度高，因此，在对相同电压等级和和开断电流相近的断路器，六氟化硫的串联断口数要少，例如我国研制的LR-220型六氟化硫断路器，单断口电压为220KV；又如500KV的少油断路器为6～8个断口，而六氟化硫断路器只有3～4个断口。六氟化硫的电晕起始电压比空气高得多，介电强度与所加电压的频率无关，但是应该引起注意的是电场均匀性、杂质、电极的形状和不规则性等，对六氟化硫的介电强度均有一定强度。六氟化硫气体中的水分对绝缘将发生影响。六氟化硫中所含水分超过一定浓度时使六氟化硫在温度达200℃以上就可能产生分解，分解的生成物中有氢氟酸，这是一种有强腐蚀性和剧毒的酸类。此外，水分的凝结对沿边绝缘也有害的。因此，在六氟化硫的电气设备中，应严格控制水分的含量。

六氟化硫通常由单质氟与硫直接化合而得。中国专利201110220297.9公开了一种采用亚硝酰氟与氯气和二氯化硫反应生产六氟化硫的技术，先用一氯五氟化硫来源于亚硝酰氟和氟化氢的络合物与氯气和二氯化硫反应制备，最后利用一氟五氟化硫高温分解生产六氟化硫。中国专利201110211937.X公开了一种采用变压吸附技术回收精制六氟化硫与氮气混合气中六氟化硫的方法。中国专利201110214947.9公开了一种膜分离法回收混合气中六氟化硫的方法。以上专利文献中，无论是制备方法还是纯化方法都比较复杂，无法适应GDP的高速增长。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高压断路器用六氟化硫制备方法。

本发明的技术方案是：一种高压断路器用六氟化硫制备方法，包括以下步骤：

1)在密闭容器中加热硫磺至120～180℃，进行液化；

2)将液态硫引流至密闭反应罐内，从密闭反应罐顶部向下喷淋，同时，向从密闭反应罐底部的布气盘内释放氟气；

3)将反应后的气体充至密闭容器中，经过硫接触后排入净化室；

4)净化室内的气体经过管式冷凝器冷凝后，然后经过膜处理，最后得到高压断路器用六氟化硫成品。