Dlaczego połączyć separację membranową z oczyszczaniem kriogenicznym w celu odzysku SF₆?

Wprowadzenie

Odzyskiwanie SF₆ z GIS, GIL, wyłączników i innego sprzętu wysokiego napięcia staje się coraz ważniejsze zarówno dla ponownego wykorzystania gazu, jak i dla redukcji emisji. Jednak odzyskiwanie SF₆ to nie tylko kwestia zebrania gazu. Gdy SF₆ zostanie zmieszany z azotem, powietrzem lub innymi gazami podczas konserwacji sprzętu, transportu lub wymiany gazu, odzyskany gaz może wymagać dalszej separacji i oczyszczania przed ponownym użyciem.

Do mieszanin gazów zawierających SF₆ można zastosować różne technologie separacji, w tym separację membranową i separację niskotemperaturową. Każda technologia ma swoje zalety i ograniczenia.

Z tego powodu KSTONE opracował podejście hybrydowe, które łączy odzyskiwanie SF₆ wspomagane membraną z oczyszczaniem w ultra-niskiej temperaturze.

Zamiast polegać wyłącznie na jednej zasadzie separacji, obie technologie pełnią uzupełniające się funkcje: oczyszczanie kriogeniczne zapewnia podstawową separację o wysokiej czystości, podczas gdy separacja membranowa pomaga odzyskać pozostały SF₆ z pozostałego gazu

.

Dlaczego separacja SF₆ jest trudniejsza niż proste odzyskiwanie gazu?

Skład odzyskiwanego gazu może się znacznie różnić w zależności od zastosowania.

Podczas konserwacji GIS lub GIL, na przykład, SF₆ może być odzyskiwany razem z azotem lub powietrzem. W niektórych zastosowaniach mieszanina gazów może zawierać stosunkowo wysokie stężenie SF₆, podczas gdy w innych stężenie SF₆ może być znacznie niższe.

Tworzy to dwa różne wymagania.Po pierwsze, proces musi .

.Po drugie, proces musi .

.

Te dwa cele są powiązane, ale nie są dokładnie takie same.

Technologia, która jest skuteczna w wzbogacaniu SF₆, niekoniecznie jest najbardziej skuteczną technologią do osiągnięcia końcowej wysokiej czystości. I odwrotnie, proces zaprojektowany do separacji o wysokiej czystości może nie być najbardziej efektywnym sposobem odzyskiwania śladowych ilości SF₆ z dużej objętości gazu resztkowego.

W tym miejscu proces łączony staje się cenny.

Co potrafi separacja membranowa?

Separacja membranowa wykorzystuje różnice w przepuszczalności gazów do selektywnego transportu pewnych składników gazu przez membranę.W przypadku mieszanin zawierających SF₆, technologia membranowa może być używana do wzbogacania i odzyskiwania SF₆

, szczególnie gdy strumień gazu zawiera stosunkowo niskie stężenie SF₆.

Jedną z zalet separacji membranowej jest to, że może ona działać w sposób ciągły, bez konieczności stosowania konwencjonalnego procesu separacji ze zmianą fazy. Może zatem służyć jako skuteczny etap odzyskiwania pozostałego SF₆.

Jednak separacja membranowa ma praktyczne ograniczenia, gdy oczekuje się, że sama przeprowadzi cały proces oczyszczania.

Osiągnięcie zarówno ekstremalnie wysokiej czystości SF₆, jak i bardzo niskiego stężenia SF₆ w pozostałym gazie może wymagać wielu etapów membranowych, dodatkowego sprężania i bardziej złożonego sterowania procesem.

Dlatego KSTONE nie traktuje separacji membranowej jako jedynego mechanizmu oczyszczania.Zamiast tego jest ona używana tam, gdzie zapewnia największą wartość:

odzyskiwanie SF₆, który pozostaje w strumieniu gazu po głównym etapie oczyszczania

.

Dlaczego stosować oczyszczanie w ultra-niskiej temperaturze?

Właściwości fizyczne SF₆ znacznie różnią się od właściwości gazów takich jak azot i tlen.

W wystarczająco niskich temperaturach i pod kontrolowanymi warunkami ciśnienia, SF₆ może ulec zmianie fazy, podczas gdy inne składniki pozostają w innym stanie fizycznym.Ta różnica w zachowaniu fazowym stanowi kolejny mechanizm separacji SF₆ od innych gazów..

oczyszczanie w ultra-niskiej temperaturze

.

Zamiast polegać wyłącznie na różnicach w przepuszczalności membran, proces wykorzystuje różne charakterystyki zmiany fazy składników gazu.

Wynikiem jest mechanizm separacji szczególnie odpowiedni do uzyskania wysokiego stężenia SF₆.
Innymi słowy:

Separacja membranowa wykorzystuje różnice w przepuszczalności.

Oczyszczanie kriogeniczne wykorzystuje różnice w zachowaniu faz fizycznych.

Są to fundamentalnie różne zasady separacji, dlatego mogą się uzupełniać.

Dlaczego połączyć obie technologie?

Kluczową ideą technologii hybrydowej KSTONE nie jest to, aby separacja membranowa i oczyszczanie kriogeniczne wykonywały tę samą pracę.

Zamiast tego każdej technologii przypisana jest konkretna rola.

1. Oczyszczanie kriogeniczne do separacji pierwotnej

Etap ultra-niskotemperaturowy przeprowadza podstawowe oczyszczanie gazu zawierającego SF₆.

Wykorzystując różne charakterystyki zmiany fazy SF₆ i innych składników gazu, SF₆ można oddzielić i skoncentrować do wysokiego poziomu czystości.

Ten etap jest zatem odpowiedzialny za główną wydajność oczyszczania.

2. Separacja membranowa do odzyskiwania pozostałego SF₆

Nawet po podstawowym procesie oczyszczania, pozostały gaz może nadal zawierać niewielką ilość SF₆.

Zamiast pozwolić, aby ten SF₆ pozostał w strumieniu gazu resztkowego, KSTONE wykorzystuje odzysk wspomagany membraną do dalszego wychwytywania i koncentrowania pozostałego SF₆.

Odzyskany SF₆ można następnie zwrócić do procesu odzyskiwania.

3. Zmniejszona utrata SF₆

Połączenie obu technologii tworzy pętlę odzyskiwania.

Etap kriogeniczny skupia się na separacji SF₆ o wysokiej czystości, podczas gdy etap membranowy pomaga odzyskać SF₆, który w przeciwnym razie pozostałby w gazie resztkowym.

To podejście może zmniejszyć straty SF₆ i poprawić ogólną wydajność odzyskiwania gazu w systemie.

Inne spojrzenie na proces

↓

Mieszanina gazów zawierająca SF₆

↓

↓

Separacja ze zmianą fazy w ultra-niskiej temperaturze

↓

↓

Gaz resztkowy zawierający niewielką ilość SF₆

↓

Odzysk SF₆ wspomagany membraną

↓

Odzyskany SF₆ zwrócony do procesuWażne jest to, że membrana nie jest po prostu umieszczana przed systemem kriogenicznym jako dodatkowy, ogólny filtr.

Jest ona zintegrowana z ogólną strategią odzyskiwania, aby rozwiązać konkretny problem inżynieryjny:

odzyskiwanie pozostałego SF₆ po podstawowym etapie oczyszczania

.

Dlaczego nie stosować samej separacji membranowej?

Jedna technologia rzadko zapewnia optymalne rozwiązanie dla każdego etapu separacji gazu.

W przypadku odzyskiwania SF₆, separacja membranowa może zapewnić użyteczne wzbogacanie i odzysk, ale w zależności od składu gazu i wymaganego poziomu czystości produktu, osiągnięcie bardzo wysokiej czystości SF₆ za pomocą samej separacji membranowej może wymagać dodatkowych etapów i sprzętu procesowego.

Oczyszczanie kriogeniczne z drugiej strony zapewnia potężny mechanizm fizyczny do separacji SF₆ w oparciu o jego zachowanie fazowe, ale gaz resztkowy opuszczający etap separacji pierwotnej może nadal zawierać odzyskiwalny SF₆.

Podejście hybrydowe rozwiązuje te dwa ograniczenia z przeciwnych kierunków.

Oczyszczanie kriogeniczne skupia się na czystości produktu.

Odzysk wspomagany membraną skupia się na minimalizacji strat pozostałego SF₆.

Razem tworzą bardziej kompleksową strategię odzyskiwania.

Od odzysku SF₆ do ponownego użycia SF₆Ostatecznym celem odzyskiwania SF₆ nie jest tylko zebranie gazu.Odzyskany gaz powinien być przetwarzany, testowany i zarządzany zgodnie z jego rzeczywistym składem i wymaganiami zamierzonego zastosowania.

Dzięki odpowiednio zaprojektowanemu systemowi odzyskiwania i oczyszczania, odzyskany SF₆ może być skoncentrowany do wysokiego poziomu czystości. System KSTONE jest zaprojektowany do osiągnięcia

czystości SF₆ do 99,99% w określonych warunkach pracy..

Zmienia to rolę systemu odzyskiwania SF₆ z prostego urządzenia do zbierania gazu odpadowego na

system odzyskiwania i ponownego użycia gazu

.

• Koncepcja hybrydowego oczyszczania KSTONEPodejście KSTONE można zatem podsumować w trzech słowach:
• Separuj. Odzyskaj. Użyj ponownie.Separuj:
• Użyj oczyszczania ze zmianą fazy w ultra-niskiej temperaturze, aby uzyskać podstawową separację SF₆ od innych gazów.Odzyskaj:

Użyj technologii wspomaganej membraną, aby odzyskać pozostały SF₆ z pozostałego strumienia gazu.

Użyj ponownie:

Skoncentruj i oczyść odzyskany SF₆ do dalszego przechowywania, testowania i potencjalnego ponownego użycia.

To połączenie pozwala każdej technologii wykonać zadanie, do którego jest najlepiej przystosowana.Zamiast prosić jedną technologię o rozwiązanie każdego problemu separacji, KSTONE integruje różne fizyczne zasady separacji w jednym zaprojektowanym systemie odzyskiwania..

Wyzwanie odzyskiwania SF₆ nie polega tylko na tym, jak odzyskać gaz ze sprzętu elektrycznego. Większym wyzwaniem inżynieryjnym jest to, jak

efektywnie oddzielić SF₆, uzyskać gaz o wysokiej czystości i zminimalizować ilość SF₆ pozostającą w strumieniu gazu resztkowego.

Separacja membranowa i oczyszczanie kriogeniczne rozwiązują różne części tego wyzwania.Oczyszczanie w ultra-niskiej temperaturze

zapewnia podstawową separację o wysokiej czystości poprzez wykorzystanie różnic w zachowaniu fazy.Separacja wspomagana membraną.

Łącząc te dwie technologie, KSTONE tworzy podejście hybrydowe zaprojektowane z myślą o czystości SF₆ i ogólnej wydajności odzyskiwania.

W przypadku dużych zastosowań GIS i GIL, technologia ta stanowi drogę od konwencjonalnego odzyskiwania gazu SF₆ do bardziej kompletnej koncepcji