Почему сочетание мембранного разделения с криогенной очисткой для рекуперации SF₆?

Введение

Рекуперация SF₆ из КРУЭ, КЛ, выключателей и другого высоковольтного оборудования становится все более важной как для повторного использования газа, так и для сокращения выбросов. Однако рекуперация SF₆ — это не просто сбор газа. Когда SF₆ смешивается с азотом, воздухом или другими газами во время технического обслуживания оборудования, транспортировки или замены газа, рекуперированный газ может потребовать дальнейшего разделения и очистки перед повторным использованием.

Для газовых смесей, содержащих SF₆, могут применяться различные технологии разделения, включая мембранное разделение и низкотемпературное разделение. Каждая технология имеет свои преимущества и ограничения.

По этой причине KSTONE разработала гибридный подход, который сочетает мембранную рекуперацию SF₆ с ультранизкотемпературной очисткой.

Вместо того чтобы полагаться только на один принцип разделения, две технологии выполняют взаимодополняющие функции: криогенная очистка обеспечивает первичное высокочистое разделение, в то время как мембранное разделение помогает рекуперировать остаточный SF₆ из оставшегося газа

.

Почему разделение SF₆ более сложная задача, чем простая рекуперация газа?

Состав рекуперированного газа может значительно варьироваться в зависимости от применения.

Например, при техническом обслуживании КРУЭ или КЛ SF₆ может рекуперироваться вместе с азотом или воздухом. В некоторых применениях газовая смесь может содержать относительно высокую концентрацию SF₆, в то время как в других концентрация SF₆ может быть намного ниже.

Это создает два разных требования.Во-первых, процесс должен .

.Во-вторых, процесс должен .

.

Эти две цели связаны, но не совсем одинаковы.

Технология, эффективная для обогащения SF₆, не обязательно является самой эффективной технологией для достижения конечной высокой чистоты. И наоборот, процесс, разработанный для высокочистого разделения, может быть не самым эффективным способом рекуперации следовых количеств SF₆ из большого объема остаточного газа.

Именно здесь комбинированный процесс становится ценным.

Что может сделать мембранное разделение?

Мембранное разделение использует различия в проницаемости газов для избирательного переноса определенных компонентов газа через мембрану.Для смесей, содержащих SF₆, мембранная технология может использоваться для обогащения и рекуперации SF₆

, особенно когда поток газа содержит относительно низкую концентрацию SF₆.

Одним из преимуществ мембранного разделения является то, что оно может работать непрерывно без необходимости традиционного процесса разделения с изменением фазы. Поэтому оно может служить эффективной стадией рекуперации остаточного SF₆.

Однако мембранное разделение имеет практические ограничения, когда ожидается, что оно будет выполнять весь процесс очистки самостоятельно.

Достижение как чрезвычайно высокой чистоты SF₆, так и очень низкой концентрации SF₆ в остаточном газе может потребовать многоступенчатых мембранных стадий, дополнительного сжатия и более сложного управления процессом.

Поэтому KSTONE не рассматривает мембранное разделение как единственный механизм очистки.Вместо этого оно используется там, где оно обеспечивает наибольшую ценность:

рекуперация SF₆, который остается в потоке газа после первичной стадии очистки

.

Зачем использовать ультранизкотемпературную очистку?

Физические свойства SF₆ значительно отличаются от свойств таких газов, как азот и кислород.

При достаточно низких температурах и контролируемых условиях давления SF₆ может претерпевать фазовый переход, в то время как другие компоненты остаются в другом физическом состоянии.Эта разница в фазовом поведении обеспечивает еще один механизм для разделения SF₆ от других газов..

ультранизкотемпературной очистки

.

Вместо того чтобы полностью полагаться на различия в проницаемости мембран, процесс использует различия в характеристиках фазового перехода компонентов газа.

В результате получается механизм разделения, особенно подходящий для получения высокой концентрации SF₆.
Другими словами:

Мембранное разделение использует различия в проницаемости.

Криогенная очистка использует различия в поведении физических фаз.

Это принципиально разные принципы разделения, поэтому они могут дополнять друг друга.

Зачем объединять две технологии?

Ключевая идея гибридной технологии KSTONE заключается не в том, чтобы мембранное разделение и криогенная очистка выполняли одну и ту же работу.

Вместо этого каждой технологии назначается определенная роль.

1. Криогенная очистка для первичного разделения

Стадия ультранизких температур выполняет первичную очистку газа, содержащего SF₆.

Используя различные характеристики фазового перехода SF₆ и других газовых компонентов, SF₆ может быть разделен и сконцентрирован до высокого уровня чистоты.

Таким образом, эта стадия отвечает за основную производительность очистки.

2. Мембранное разделение для рекуперации остаточного SF₆

Даже после первичного процесса очистки остаточный газ может по-прежнему содержать небольшое количество SF₆.

Вместо того чтобы позволять этому SF₆ оставаться в потоке остаточного газа, KSTONE использует мембранную рекуперацию для дальнейшего улавливания и концентрирования остаточного SF₆.

Рекуперированный SF₆ затем может быть возвращен в процесс рекуперации.

3. Снижение потерь SF₆

Комбинация двух технологий создает цикл рекуперации.

Криогенная стадия фокусируется на высокочистом разделении SF₆, в то время как мембранная стадия помогает рекуперировать SF₆, который в противном случае остался бы в остаточном газе.

Этот подход может снизить потери SF₆ и повысить общую эффективность рекуперации газа в системе.

Другой взгляд на процесс

↓

Смешанный газ, содержащий SF₆

↓

↓

Разделение фазовых переходов при ультранизких температурах

↓

↓

Остаточный газ, содержащий небольшое количество SF₆

↓

Мембранная рекуперация SF₆

↓

Рекуперированный SF₆ возвращается в процессВажно то, что мембрана не просто помещается перед криогенной системой в качестве дополнительного общего фильтра.

Она интегрирована в общую стратегию рекуперации для решения конкретной инженерной задачи:

рекуперация остаточного SF₆ после первичной стадии очистки

.

Почему не использовать только мембранное разделение?

Одна технология редко обеспечивает оптимальное решение для каждого этапа разделения газов.

Для рекуперации SF₆ мембранное разделение может обеспечить полезное обогащение и рекуперацию, но в зависимости от состава газа и требуемой чистоты продукта достижение очень высокой чистоты SF₆ только с помощью мембранного разделения может потребовать дополнительных стадий и технологического оборудования.

Криогенная очистка, с другой стороны, обеспечивает мощный физический механизм для разделения SF₆ на основе его фазового поведения, но остаточный газ, покидающий стадию первичного разделения, все еще может содержать рекуперируемый SF₆.

Гибридный подход решает эти два ограничения с противоположных сторон.

Криогенная очистка фокусируется на чистоте продукта.

Мембранная рекуперация фокусируется на минимизации потерь остаточного SF₆.

Вместе они создают более комплексную стратегию рекуперации.

От рекуперации SF₆ к повторному использованию SF₆Конечная цель рекуперации SF₆ — не просто сбор газа.Рекуперированный газ должен быть обработан, протестирован и управляться в соответствии с его фактическим составом и требованиями предполагаемого применения.

При надлежащим образом разработанной системе рекуперации и очистки рекуперированный SF₆ может быть сконцентрирован до высокого уровня чистоты. Система KSTONE разработана для достижения

чистоты SF₆ до 99,99% при заданных условиях эксплуатации..

Это меняет роль системы рекуперации SF₆ с простого устройства для сбора отработанного газа на

систему рекуперации и повторного использования газа

.

• Концепция гибридной очистки KSTONEПодход KSTONE можно, таким образом, суммировать тремя словами:
• Разделять. Рекуперировать. Повторно использовать.Разделять:
• Использовать ультранизкотемпературную очистку с фазовым переходом для первичного разделения SF₆ от других газов.Рекуперировать:

Использовать мембранную технологию для рекуперации остаточного SF₆ из оставшегося потока газа.

Повторно использовать:

Концентрировать и очищать рекуперированный SF₆ для последующего хранения, тестирования и потенциального повторного использования.

Эта комбинация позволяет каждой технологии выполнять задачу, для которой она наиболее подходит.Вместо того чтобы просить одну технологию решать каждую проблему разделения, KSTONE интегрирует различные физические принципы разделения в одну инженерную систему рекуперации..

Задача рекуперации SF₆ заключается не просто в том, как рекуперировать газ из электрооборудования. Более сложная инженерная задача заключается в том, как

эффективно разделять SF₆, получать высокочистый газ и минимизировать количество SF₆, остающегося в потоке остаточного газа.

Мембранное разделение и криогенная очистка решают разные части этой задачи.Ультранизкотемпературная очистка

обеспечивает первичное высокочистое разделение за счет использования различий в поведении фазовых переходов.Мембранное разделение.

Объединяя эти две технологии, KSTONE создает гибридный подход, разработанный с учетом как чистоты SF₆, так и общей эффективности рекуперации.

Для крупномасштабных применений КРУЭ и КЛ эта технология обеспечивает путь от традиционной рекуперации газа SF₆ к более полной концепции