由于SF6气体环保性能很差,放电之后可能会生成有毒分解物,因此不能将SF6气体直接排放到大气中,故在气体回收时应该将SF6气体从混合气体中分离出来,回收之后再利用。目前的气体分离方法主要有三种,即液化法、PSA (pressure swing adsorption)法和聚合物薄膜法。
1)液化法
分离SF6气体最简单的方法就是液化法。一个大气压下,SF6气体的沸点是-63.8℃,比N2的沸点(-196℃)要高得多,因此SF6气体比较容易液化。但是对于SF6/N2混合气体,尤其是SF6低混合比的混合气体来说,由于SF6气体含量少,SF6的分压较低,所以要使它在室温下液化,则需要非常高的压力,这对压力容器的要求太高,而且也不经济,因此实际上很难采用液化法分离低含量SF6的SF6混合气体。
2)PSA法
PSA法中采用人造沸石作为吸附气体的材料,它是一种分子筛,可以使得某些气体分子不能通过,而另一些气体分子可以通过。
PSA法的原理是在气压比较高时,人造沸石吸附某种气体;而在气压较低时,又将已经吸附的气体释放出来。也就是说,当气压由高到低循环变化时,人造沸石可以循环使用。目前PSA法应用于从空气中分离氧气已经实现商业化,因此寻找一种合适的人造沸石就可以实现从SF6混合气体中分离SF6气体。PSA法的缺点是回收得到的气体中SF6含量不够高。
3)聚合物薄膜法
聚合物薄膜法的主要原理是:气体种类和聚合物薄膜的温度不同,其渗透率也不同,相同条件下渗透率高的气体穿透薄膜要快一些。
研究表明,当薄膜温度相同时,SF6气体的渗透率较其他气体小得多,而且随着温度的升高,N2等气体的渗透率都变大,只有SF6气体的渗透率变小。利用这一特性,就可以实现从SF6/N2以及其他混合气体中分离出SF6气体。实际应用中可以选择碳分子筛薄膜、聚酰亚胺薄膜或聚碳酸酯作为分离薄膜。目前聚合物薄膜法仍然处于研究阶段,如何实现工程中的应用还需要进一步研究和探索。
在实际工程应用中,不一定只使用单一的方法分离混合气体,可以将两种或两种以上的方法结合起来使用。比如先用PSA法进行初步分离,得到较高体积浓度的SF6混合气体,然后再使用液化法,就可以得到液态的纯SF6气体,这样可以解决PSA法回收气体中SF6浓度不高的问题,同时可以解决液化法回收低含量SF6混合气体需要极高压力的问题。
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