Способ регенеративной очистки шестифтористой серы

 

СПОСОБ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ ОЧИСТт ШЕСТИФТОРИСТОЙ СЕРЫ, заполняющей газоизолированное электрооборудование, от низкокипящих и высококипящих примесей , включающий подачу шестифторис- . той серы из электрооборудования, сорбцию гидроокисью калия, каталитическое разложение примесей при повьпиенной температуре, осушку шёстифтористой серы, сорбцию высококипящих примесей окисью алюминия и последующее массообменное разделение примесей и удаление остатка шестифтористой серы из электрооборудования, о т л и ч аю щ и и с я тем, что, с целью повышения извлечения шестифтористой серы из электрооборудования, перед сорбцией гидроокисью калия остаток шестифтористой серы при давлении 95-2,6 кПа пропускают через раствор щелочи и S осушают на окиси алюминия и цеолитах 13Х.|(/)

СОЮЗ СОВЕТСНИХ

СОЦИАЛИСТИЧЕСКИХ

РЕСПУБЛИК ае (и) ЗЬОС01В 745

ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ :

ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ СССР

fl0 ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И ОТНРЬЮИЙ

К ASTOPCMOMY СВИДЕТЕЛЬСТВУ (21) 2967301/23-26 .(22) 01.09,80 (46) 07. 10.84. Бюл. и 37 (72) И.М. Мазурин и H.Ë. Нетупский (71) Государственный научно-исследовательский энергетический институт им. Г.М. Кржижановского (53) 661.2(088.8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР

Ф 794963, кл. С 01 В 17/45, 1976 (непубликуемое).

2. Авторское свидетельство СССР

Ф 794964, кл. С 01 В 17/45, 1979 (прототип). (54)(57) СПОСОБ РЕГЕНЕРАТИВНОЙ ОЧИСТКИ ШЕСТИФТОРИСТОЙ СЕРЫ, заполняющей газоизолированное электрооборудование, от низкокипящих и высококипящих примесей, включаюЩий подачу шестифторис- . той серы из электрооборудования, сорбцию гидроокисью калия, каталитическое разложение примесей при повышенной температуре, осушку шестифтористой серы, сорбцию высококипящих примесей окисью алюминия и последующее массообменное разделение примесей и удаление остатка шестифтористой серы из электрооборудования, о т л и ч аю шийся тем, что,:с целью повы шения извлечения шестифтористой серы из электрооборудования, перед сорбцией гидроокисью калия остаток шестифтористой серы при давлении 95-2,6 кПа пропускают через раствор щелочи и 9 осушают на окиси алюминия и цеолитах 13Х.

1 911853 2

Изобретение относится к химичес.кой промышленности, а именно к полу- чению газов высокой чистоты, и может быть использовано в энергетике для регенеративной очистки шестифтористой серы, заполняющей газоизолированное электрооборудование большого объема.

Известен способ очистки шестифтористой серы, содержащей низкокипящие 10 и высококипящие примеси и продукты разложения, заключающийся в последовательном удалении примесей сорбцией на КОН с промежуточным каталитическим разложением части примесей, осуш- 15

Ке на Н SO, сорбции части примесей на А1 0 и цеолитах 13Х и NaX и сублимациойной очистке. Процесс очистки проводят по технологической схеме: хемосорбция на КОН гидролизующихся 20 фторидов SF4 S F и др.; каталитическое разложение примеси S F до

SF(, И SF, а примесей типа СпГ „,g. (n > 1) - до СР+ при температуре не ниже 573 К; сорбция на KOH продуктов 25 каталитического разложения с дополнительной сорбцией Hà Al О. и цеолитах

13Х и ИаХ минеральных масел, негидролизующихся фторидов, влаги и частично углефторидов, кроме CF+, сублима- 3п ционная очистка с целью удаления примесей И, 02, СГ+ и частично Н 0 (1 ).

Способ не обеспечивает надежного удаления: высококипящих примесей ЯО и SOFg и тяжелых углефторидов типа З5 F (нельзя получить шестифтористую

5 10 серу с содержанием SO< менее 0,02%, SOF — менее 0,08% и С F — менее

Б,10

0,03%) и при многократйой повторной . очистке дает ощутимые потери шести- 4О фтористой серы (каждая однократная очистка дает потери шестифтористой серы в количестве 3-8%). Это особен" но существенно, так как использование способа для регенеративной очистки 4>

SF в электрооборудовании непосредственно на месте его установки возмож но только при многократной повторной очистке, в результате потери SF6 составляют 30-50%..

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату является способ, заключающийся в предварительной сорбции активных примесей на гранулированной КОН, катали« >> тическом разложении части примесей в каталитической колонне с последующей осушкой и сорбцией активных примесей на КОН, сорбцией высококипящих примесей на Аl О и массообменном разделении примесей путем направленной кристаллизации. Процесс очистки проводят по технологической схеме .подача шестифтористой серы из электрооборудования; сорбция активных примесей на КОН; промежуточное каталитическое разложение части примесей при повышенной температуре; осушка на

КОН; сорбция высококипящих примесей на А1 0, очистка методом направленной кристаллизации (2 ).

Недостатком способа является то, что при его:реализации необходимо либо многократно повторить очистку, либо сбросить из электрооборудования в атмосферу остаток шестифтористой серы после того, как давление в оборудовании понизится за счет отбора газа на очистку до давления, соответствующего минимальному входному давлению газа в установке по очистке шестифтористой серы. При многократном повторении очистки резко возрастают затраты энергии и времени (приблиэительно в 10 раз) на регенерацию шестифтористой серы, а при сбросе в атмосферу остатка шестифтористой серы из электрооборудования потери шестифтористой серы составляют от 8. до 50% массьг, заполняющей электрооборудование БГ,.

Целью изобретения является повышение извлечения шестифтористой серы из электрооборудования.

Поставленная цель достигается способом регенеративной очистки шестифтористой серы, включающим пропускание остатка шестифтористой серы при давлении 95-2,6 кПа через раствор щелочи, осушку на окиси алюминия и цеолитах 13X сорбцию гидроокисью калия, каталитическое разложение частй примесей при повышенной температуре, осушку шестифтористой серы, сорбцию высококипящих примесей окисью алюминия и последующее массообменное разделение примесей и удаление остатка шестифтористой серы из электрооборудования.

Предложенный способ осуществляет:ся по следующей .технологической схеме.

Шестифтористую серу подают при давлении 95-2,6 кПа из электрооборудования в установку регенеративной очистки перекачивающим устройством, 3 9118 использующим в качестве рабочей жидкости водный раствор щелочи, с одновременной сорбцией активных примесей водным раствором щелочи. Затем пред- варительно осушивают шестифтористую серу на Al О и цеолитах 13Х. Далее идет сорбция активных примесей и осушка на КОН, промежуточное каталитическое разложение части примесей при повышенной температуре, осушка 1Î шестифтористой серы на К0Н, сорбция высококипящих примесей на А1 0з, очистка шестифтористой серы методом направленной кристаллизации, сбор очищенной шестифтористой серы в ресивере, заполнение электрооборудования очищенной шестифтористой серой из ресивера.

Предложенный способ основан на . том, что в качестве рабочей жидкости в перекачивающем устройстве используют водный раствор щелочи с последующей осушкой шестифтористой серы на окиси алюминия и цеолитах 13Х.

В настоящее время не существует перекачивающего оборудования для извлечения SF из электрооборудования: использование масляного насосного оборудования категорически запрещено Международной Электротехнической ЗО комиссией, а безмасляное насосное оборудование при перекачивании SF6 > содержащей активные примеси, имеет крайне малый рабочий ресурс (50-300 ч) из-за разрушения мембран активными 3S фторидами. Однако при извлечении шестифтористой серы из электрооборудования перекачивающим устройством, использующим в качестве рабочей жидкости водный раствор щелочи, содержа-40 щиеся в SF< активные примеси сорбируются раствором щелочи, не вызывая раз-. рушения перекачивающего оборудования, а в SF< из раствора щелочи поступает только влага. Эффективность работы перекачивающего оборудования и коли™ чество влаги, захватываемой шестифтористой серой в водном растворе щелочи, определяются парциальным давлением насыщенных водяных паров над раст-50 вором щелочи. Для чистой воды давление насыщенных водяных паров при температуре 303-323 К (что соответствует рабочей температуре перекачива» ющего оборудования) составляет 4,5- 55

12,5 кПа. Подщелачивание воды при тех же температурах уменьшает парциальное давление насыщенных водяных

53 4 паров до 0,4-1 кПа. Перекачивающее оборудование, использующее.в качест- . ве рабочей жидкости водный раствор щелочи, позволяет извлекать шестифтористую серу из электрооборудования до остаточного давления 2,6 xIla npu среднем содержании влаги в извлеченной SF не более 500 ррш. Дальней- . шее извлечение БРь из электрооборудо" вания производить нецелесообразно, так как давление шестифтористой серы становится соизмеримо с парциальным давлением насыщенных водяных паров нап водным раствором щелочи. Это приводит к резкому уменьшению эффективности работы перекачивающего оборудования и значительному величению содержания влаги в SF<, что вызывает нарушение режима работы каталитической колонны.

Использование предлагаемого способа при давлении более 95 кПа невозможно, так как при превышении давления на входе перекачивающего оборудования давления на его выходе имеет место вынос капель рабочей жидкости из перекачивающего -оборудования, которые захватываются шестифтористой серой и нарушают работу адсорберов с А1 0з, цеолитами 1ЗХ и КОН и каталитической колонны.

Приведенные данные позволяют рбосновать нижнюю (2,6 кПа) и верхнюю (95 1кПа) границы интервала давлений шестифтористой серы в электрооборудовании, в котором возможно использование предлагаемого способа. 3а пределами этих значений цель не достигается из-за нарушения режима работы каталитической колонны вследствие большого содержания влаги в

БР при давлении меньше 2,6 кПа и вследствие выноса из перекачивающего оборудования капель щелочи при давленни SF больше 95 кПа.

В табл. 1 приведены потери шестифтористой серы при регенеративной очистке шестифтористой серы установ- кой, реализующей известный способ $2$ и установкой, реализующей предложенный способ, при использовании различ- ных растворов щелочи.

В табл. 2 приведены концентрации основных примесей в очищаемой шестифтористой сере при прохождении через установку, реализующую предложенный способ очистки. Для сравнения в табл. 2 приведены также концентрвS ции примесей при очистке SF по известному способу 12 ). Анализ состава проб газа, взятых в контрольных точках, проведен на масс-спектрометре

Предложенный способ регенеративной очистки шестифтористой серы да6

911853 ет значительный экономический эффект за счет уменьшения потерь $Р при ,очистке в 30-75 раз по сравнению с прототипом. Расчетный экономический эффект составляет от 1,09 до

6,50. руб на 1 кг регенерируемой SF6.

1 Таблица 1

Потери SF

Масса SF в электрооборудовании, кг

Способ очистки кг

1,36

500

Прототип

85

Предлагаемый 30-процентный раствор КОН

2 6 - 0 042, 0 5

500

500

2,6

0,042

0,5

500

2,6

0,042

0,5

Таблица 2

Концентрация примеси в SF<, об.7 Анализируемый газ

Ng СР+ С уГ1о SOF2 802 $02Р2 SF4 Н20 Ррш

CeF ц

С уР.14

0,5 0,2 0,2 0,06 0,05 0,3 0,1

Исходный газ

Предлагаемый способ

Газ после 30-процентного раствора КОН

0,5 0,2 0,2 0,06 0,04 0,25 0,01

320

Газ после 30-процентного раствора

Na0H

0,5 0,2 0,2 0,06 0,04 . 0,25 0,0!

370

Газ после 20-процентного раствора

Ca(0H)2

0,5 0,2 0,2 0,06 0,045 0,027 0,02

500

После. очистки .по предлагаемому способу

5.10 0,016 0,01 0,045 0,012 0,001 0,001

5 .10 0,016 0,01 0,048 0,012 0,001 0,001

После очистки по способу (2) 2

Предлагаемый 30-процентный раствор NaOH

Предлагаемый 20-процентный раствор Ca(OH)

Рабочее давление

SF& в электрооборудовании, кПа

Остаточное давление

SF4, в электрооборудовании, кПа