[发明专利]一种用膜分离法回收提取高纯度SF6气体的装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及SF₆气体的回收装置和方法，具体涉及的是一种用膜分离法回收提取高纯度SF₆气体的装置及方法。适用于所有涉及SF₆气体与空气（氧、氮、氩）、氦气、CO₂、水蒸汽等混合气体中SF₆气体的回收。

背景技术

SF₆气体具有优异的灭弧与绝缘性能，被广泛应用在高压电气开关设备、变压器、充气电缆等高压电器设备中，也用于充装高端双层门窗夹层的绝热气体，且在今后很长时间内SF₆气体将在这些领域中无可替代。但由于SF₆气体是一种高度稳定的温室效应气体，其温室效应对大气环境的破坏程度相当于CO₂气体的23000倍。因此，从大气环境保护的角度出发，SF₆气体非常有必要加以回收循环利用。

但现有技术却只能处理并回收氮气中含SF₆气体量较大的气体，回收SF₆气体浓度小于15.7%的混合气体方法未见报道。其回收气体中SF₆浓度可低至0.5~3%，而SF₆浓度在3~15.7%的混合气体中SF₆回收更加容易实现。且现有技术中，从氮气与SF₆气体的混合气体中分离提纯SF₆气体的装置和方法，均是采用多种工艺相结合而实现。如通过膜装置+吸附装置的方式，回收后还需将吸附装置中的SF₆气体分离出来，操作比较复杂；又如通过膜装置+冷冻法液化装置这样两种工艺装置的前后衔接来提纯SF₆的工艺，其结构复杂，投入成本较高，操作过程中能耗也相对较高。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术中未有从SF₆气体浓度小于15.7%以下的混合气体中提纯SF₆气体的装置和方法，且现有SF₆气体提纯的装置和方法相对复杂的问题；提供适用于低浓度SF₆气体提纯且提纯的纯化度和回收率均极高的一种用膜分离法回收提取高纯度SF₆气体的装置及方法。

为达到上述目的，本发明采用更先进的中空纤维膜前后四级串接的方式，用一种工艺装置就可以方便地将低含量SF₆（0.5~3%）与空气的混合气体（包括氮气、氧气、氩气、氦气、CO₂、SF₆气体及水分等）一次性提纯到99.9~99.99%；具体设置方式如下：

一种用膜分离法回收提取高纯度SF₆气体的装置，包括压缩机和连接在压缩机后的膜分离回收装置；所述膜分离回收装置由N个顺次连接的中空纤维膜组成，所述N≥4。

本发明中的中空纤维膜是均质膜，通过渗透的方式将SF₆气体分离出来并提纯。所谓的渗透过程是由“溶解、渗透、逸出”三个过程组成的，而针对不同的气体组分，这种“溶解、渗透、逸出”的速率是不同的，渗透快的可称做“快气”，渗透慢的可称做“慢气”。SF₆就是一种渗透非常慢的气体，它极不容易渗透，因此就“保留”在中空纤维的内部而提纯、输出，相对于SF₆，其它气体则是“快气”，就比较容易地渗透出了中空纤维的壁面。

通过上述中空纤维膜组串联的设置方案，本发明解决的主要技术问题之一是：可以将混合气体中含量最低达到0.5~3%的SF₆气体回收纯化，突破现有技术中只能回收15.7%以上含量的SF₆气体的技术瓶颈；通过本发明的设备提纯后的SF₆气体，其纯度可到达99.9~99.99%，同时，SF₆回收率可达到90%以上。

且本发明中的分离提纯设备仅仅采用了一种中空纤维膜分离工艺，无须使用吸附法或冷冻方法等组合工艺来处理SF₆气体的回收与提纯，其操作更加简便、可控性更强、设备投入成本更低。

作为一种优选设置，所述中空纤维膜为超细化的中空纤维膜，每一根纤维的直径为100μm左右，而每一根中空纤维膜中有上万或几十万根纤维所组成。