Cómo funciona la recuperación, separación y purificación de SF₆: un proceso completo
El SF₆ se utiliza ampliamente como medio aislante y de extinción de arcos en GIS, GIL, interruptores automáticos y otros equipos eléctricos de alta tensión. Cuando los equipos eléctricos se retiran de servicio, se les realiza mantenimiento o se modernizan, es posible que sea necesario recuperar el gas del interior de la cámara antes de abrir el equipo.
Para la recuperación convencional de SF₆, el objetivo suele ser recolectar y reutilizar el gas. Sin embargo, cuando el SF₆ se mezcla con otros gases como el nitrógeno (N₂), se requiere un proceso más avanzado para separar el SF₆ de los componentes que no son SF₆ y recuperar la mayor cantidad posible de SF₆ reutilizable.
KSTONE ha desarrollado un sistema integrado de recuperación, separación y purificación de SF₆ basado en solidificación a ultratemperatura combinada con adsorción y recuperación de SF₆ residual.
El proceso está diseñado para recuperar SF₆ de alta pureza, al tiempo que reduce las emisiones de SF₆ y permite que el gas restante rico en N₂ se descargue después del tratamiento.
1. Recuperación de gas mixto de GIS, GIL y otras cámaras de gas
El proceso comienza con un gas mixto que contiene SF₆ recuperado de equipos como:
- Aparamenta aislada por gas (GIS)
- Líneas aisladas por gas (GIL)
- Interruptores automáticos de SF₆
- Equipos eléctricos aislados por gas
- Otras cámaras de gas que contienen SF₆
Dependiendo de la aplicación, el gas recuperado puede contener SF₆ junto con nitrógeno u otros gases.
El gas mixto se introduce en el sistema de manejo de gas KSTONE y se transfiere a la etapa de compresión y separación.
2. Compresión y solidificación a ultratemperatura
El gas mixto recuperado pasa primero por la unidad compresora.
Después de la compresión, el gas entra en la etapa de separación a ultratemperatura.
Bajo condiciones controladas de ultratemperatura, el SF₆ se solidifica y se separa de los gases que permanecen en estado gaseoso bajo las mismas condiciones de operación.
Esto crea dos flujos:
SF₆ solidificado
y
Gas no solidificado que contiene SF₆ residual
Por lo tanto, la etapa de solidificación proporciona el mecanismo de separación principal para recuperar SF₆ del gas mixto.
3. Recolección de SF₆ recuperado
El SF₆ solidificado se recolecta en un tanque de recolección criogénico de acero inoxidable de 120 L.
Después del proceso de separación, el SF₆ recuperado se puede transferir desde el sistema de recolección utilizando una bomba de transferencia de líquido de SF₆.
El gas recuperado se puede transferir a cilindros de SF₆ para su almacenamiento, transporte o reutilización posterior, sujeto a la verificación de calidad de gas requerida.
Esto permite que el SF₆ recuperado regrese al ciclo operativo en lugar de ser tratado como residuo.
4. ¿Qué sucede con el gas no solidificado?
No todo el gas que ingresa a la etapa de separación a baja temperatura se convierte en SF₆ solidificado.
El gas restante es principalmente un gas rico en N₂ que contiene SF₆ residual.
Es importante que este gas no se descargue directamente. Incluso una cantidad relativamente pequeña de SF₆ representa gas recuperable y debe tratarse antes de su liberación.
Por lo tanto, el gas no solidificado se transfiere mediante la bomba de escape/transferencia de gas al módulo de adsorción y recuperación de SF₆ residual.
5. Adsorción y recuperación de SF₆ residual
El módulo de adsorción captura el SF₆ residual del gas rico en N₂.
Después del tratamiento de adsorción, la concentración de SF₆ en el gas restante se reduce a menos del 0,05 % (500 ppm), y puede reducirse aún más hasta 10 ppm en condiciones de operación adecuadas.
El gas tratado rico en N₂ puede descargarse de acuerdo con los requisitos ambientales y operativos aplicables.
Más importante aún, el SF₆ capturado por el módulo de adsorción no se desecha simplemente.
Se recupera y se devuelve al proceso de separación.
6. Un proceso de recuperación de SF₆ en circuito cerrado
Este proceso de retorno es una de las características clave del sistema KSTONE.
El SF₆ recuperado durante la etapa primaria de solidificación a baja temperatura se recolecta para su reutilización, mientras que el SF₆ residual que queda en el gas no solidificado es capturado por el módulo de adsorción y devuelto a la etapa de separación.
Por lo tanto, el proceso se puede representar como:
Gas mixto que contiene SF₆
→ Compresión
→ Solidificación a ultratemperatura
→ Recolección de SF₆
→ Transferencia de líquido
→ Llenado de cilindros y reutilización
Al mismo tiempo:
Gas no solidificado rico en N₂
→ Adsorción de SF₆ residual
→ Recuperación de SF₆
→ Retorno al proceso de separación
→ Recuperación adicional de SF₆
Esta circulación continúa hasta que el SF₆ recuperable se ha separado y recuperado al nivel requerido.
7. ¿Por qué combinar la separación a baja temperatura con la adsorción?
Un solo paso de separación no puede recuperar necesariamente todo el SF₆ de una corriente de gas mixto.
La etapa de ultratemperatura es responsable de la separación y recolección primaria de SF₆, mientras que la etapa de adsorción se encarga del SF₆ residual que queda en el gas no solidificado.
Por lo tanto, las dos etapas realizan funciones diferentes pero complementarias:
|
Etapa del proceso |
Función principal |
|---|---|
|
Compresión |
Transfiere y acondiciona el gas mixto recuperado |
|
Solidificación a ultratemperatura |
Separación y recuperación primaria de SF₆ |
|
Tanque de recolección criogénico |
Recolecta el SF₆ separado |
|
Bomba de transferencia de líquido |
Transfiere el SF₆ recuperado a cilindros |
|
Adsorción de SF₆ residual |
Captura el SF₆ restante del gas rico en N₂ |
|
Circuito de recuperación de SF₆ |
Devuelve el SF₆ capturado al proceso de separación |
|
Tratamiento final del gas |
Reduce la concentración de SF₆ residual antes de la descarga |
Esta combinación ayuda a mejorar la recuperación general de SF₆ y minimiza la liberación innecesaria de SF₆.
8. De la recuperación de SF₆ a la reutilización de SF₆
El objetivo de un sistema avanzado de manejo de gas SF₆ no es simplemente eliminar el gas de los equipos eléctricos.
El objetivo más amplio es recuperar SF₆ valioso, separarlo de gases no deseados, tratarlo a la calidad requerida y devolverlo a un uso práctico.
Para las empresas de servicios públicos, los fabricantes de GIS, los contratistas de mantenimiento y los proveedores de servicios de gas SF₆, este enfoque puede proporcionar varios beneficios:
- Reducción de la pérdida de SF₆ durante el mantenimiento de equipos
- Recuperación de SF₆ de aplicaciones de gas mixto
- Mejora de la utilización del SF₆ recuperado
- Reducción de la liberación ambiental de SF₆
- Recuperación en circuito cerrado de SF₆ residual
- Gestión más eficiente del gas recuperado
La pureza del gas y el rendimiento de recuperación alcanzables dependen de la composición original del gas, las condiciones de operación, la configuración del equipo y las especificaciones de calidad del gas requeridas.
9. Tecnología de recuperación, separación y purificación de SF₆ de KSTONE
KSTONE desarrolla equipos de manejo de gas SF₆ para aplicaciones de recuperación, separación, purificación, llenado y gestión de gas relacionada.
Nuestros sistemas de recuperación y separación combinan procesamiento a ultratemperatura con adsorción y recuperación de SF₆, proporcionando un proceso para recuperar SF₆ de gases mixtos y devolver el SF₆ capturado al ciclo de separación.
Para aplicaciones que requieren una solución de separación más avanzada, KSTONE también desarrolla tecnología de purificación a ultratemperatura combinada con separación asistida por membrana.
Esta tecnología es particularmente relevante cuando el SF₆ necesita separarse de otros gases y recuperarse con alta pureza.
Aplicaciones típicas
Los sistemas de recuperación y separación de SF₆ de KSTONE se pueden considerar para:
- Mantenimiento de GIS y GIL
- Servicio de interruptores automáticos de SF₆
- Recuperación de gas mixto SF₆/N₂
- Equipos eléctricos aislados por gas
- Proyectos de reciclaje de gas SF₆
- Fabricantes de equipos eléctricos
- Empresas de servicio y mantenimiento de gas SF₆
- Aplicaciones de recuperación de gas industrial
Conclusión
La recuperación de SF₆ de gases mixtos es más que una simple operación de bombeo.
Un proceso de recuperación completo debe abordar tanto la corriente principal de SF₆como el SF₆ residual que queda en el gas no solidificado.
El proceso de KSTONE utiliza solidificación a ultratemperatura para recuperar SF₆, un sistema de recolección criogénico para recolectar el gas recuperado y una etapa de recuperación basada en adsorción para capturar el SF₆ residual del gas rico en N₂.
Al devolver el SF₆ capturado al proceso de separación, el sistema crea un circuito de recuperación diseñado para maximizar la recuperación de SF₆ y minimizar las emisiones innecesarias.
Para proyectos que involucran separación de gas mixto SF₆/N₂, recuperación de SF₆, purificación de gas o reciclaje de SF₆, KSTONE puede desarrollar la configuración de manejo de gas de acuerdo con la composición del gas, el volumen del gas, la tasa de recuperación requerida y la calidad del gas objetivo.