DE69930793T2

DE69930793T2 - Verfahren und Vorrichtung zur Rückgewinnung von kondesierbarem Gas aus einer Gasmischung

Info

Publication number: DE69930793T2
Application number: DE69930793T
Authority: DE
Inventors: Moriguchi Chiyoda-ku Tetsuo; Hamano Chiyoda-ku Suenobu
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 1998-07-27
Filing date: 1999-04-29
Publication date: 2007-03-29
Anticipated expiration: 2019-04-30
Also published as: EP0976439B1; EP0976439A1; US6164088A; DE69930793D1

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas, welches das kondensierbare Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist, sowie auf eine bei dem Verfahren verwendete Vorrichtung. Im spezielleren bezieht sich die Erfindung auf ein Verfahren zum Trennen eines Mischgases, das Stickstoffgas, bei dem es sich um ein für elektrische Geräte verwendetes elektrisch isolierendes Gas handelt, und Schwefelhexafluoridgas (SF₆) aufweist, in das Stickstoffgas (nicht kondensierbares Gas), und das SF₆-Gas (kondensierbares Gas) sowie zum Zurückgewinnen des kondensierbaren Gases. Weiterhin betrifft die Erfindung eine für die Rückgewinnung verwendete Vorrichtung zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas.
Hintergrund der Erfindung
Ein kondensierbares Gas, wie zum Beispiel SF₆-Gas, ist als Isoliergas in einem Gasisolator, wie zum Beispiel eine in einem Kraftwerk angebrachte Gasisolierungs-Schaltvorrichtung, eingeschlossen, wobei es bei Inspektion des Kraftwerks erforderlich ist, den Gasisolator zu öffnen. Die Rückgewinnung des in die Vorrichtung eingeschlossenen, kondensierbaren Gases, wie zum Beispiel SF₆-Gas, ohne dieses zum Zeitpunkt der Inspektion in die Luft freizusetzen, ist im Hinblick auf die Wirtschaftlichkeit oder zum Verhindern einer globalen Erwärmung notwendig geworden.
Zum Erfüllen dieser Notwendigkeit ist in der japanischen veröffentlichten und geprüften Patentanmeldung Nr. Hei. 5-78718 eine Vorrichtung zum Austauschen und Zurückgewinnen von Gas vorgeschlagen, um ein kondensierbares Gas zurückzugewinnen, das als Isoliergas verwendet wird und bei dem es sich zum Beispiel um SF₆ handelt. 13 zeigt eine Darstellung des Systems der Vorrichtung zum Austauschen und Rückgewinnen von Gas. In 13 bezeichnet das Bezugszeichen 1301 eine Vorrichtung zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Gas, die einen Vergaser 1313, einen Trockner 1307, einen Gaskompressor 1308, einen Ölabscheider 1309, einen Luftkühler 1310, ein Austrittsrohr sowie Endanschlüsse 1305 und 1306 aufweist.
Bei den Endanschlüssen 1305 und 1306 handelt es sich um Elemente zum Verbinden der Vorrichtung 1301 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Gas mit einem später noch beschriebenen Behälter 1302 über eine obere Öffnung 1303 bzw. eine untere Öffnung 1304.
Bei dem Behälter 1302 handelt es sich zum Beispiel um einen äußeren Behälter für eine in einem Kraftwerk verwendete Gasisolierungs-Schaltvorrichtung.
Die Vorrichtung 1301 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Gas wird zum Zurückgewinnen des kondensierbaren Gases in dem Behälter ohne Freisetzen von diesem an die Luft verwendet, wenn das kondensierbare Gas in den Behälter eingeleitet wird oder wenn der Behälter geöffnet wird. Im folgenden wird ein Verfahren zum Austauschen bzw. Ersetzen von Luft in dem Behälter 1302 durch eine gewünschte Menge an SF₆-Gas sowie zum Zurückgewinnen eines Überschusses an SF₆-Gas unter Verwendung der Vorrichtung 1303 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Isoliergas beschrieben.
Zu Beginn wird verflüssigtes SF₆ von einem SF₆-Vorrat (nicht gezeigt) in die Vorrichtung 1301 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Isoliergas eingeleitet, und das verflüssigte SF₆ wird durch den Vergaser 1313 verdampft und dekomprimiert bzw. entspannt. Das verdampfte SF₆, d.h. SF₆-Gas, wird durch den Endanschluß 1306 und die untere Öffnung 1304 in den Behälter 1302 eingeleitet.
Beim Eintritt des SF₆-Gases in den Behälter 1302 vermischt sich dieses mit Luft, bei der es sich um ein nicht kondensierbares Gas handelt und die bereits in dem Behälter 1302 vorhanden war, und ein auf diese Weise gebildetes Mischgas wird durch die obere Öffnung 1303 und den Endanschluß 1305 in die Vorrichtung 1301 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Isoliergas eingeleitet.
Das in die Vorrichtung 1301 eingeleitete Mischgas wird durch den Trockner 1307 vollständig getrocknet, und anschließend wird es von dem Gaskompressor 1308, dem Ölabscheider 1309 und dem Luftkühler 1310 verarbeitet und erreicht den Kühlseparator 1311.
Wenn das Mischgas in dem Kühlseparator 1311 gekühlt wird, dann wird das SF₆-Gas vor der Luft verflüssigt. Somit wird das verflüssigte SF₆ gesammelt, und das Mischgas, das die restliche Luft und das nicht verflüssigte SF₆-Gas aufweist, wird durch das Austrittsrohr 1312 an die Luft ausgeleitet. Das verflüssigte SF₆ wird wieder verdampft und zu dem Behälter 1302 geschickt. Dieser Vorgang wird wiederholt, bis der Behälter 1302 mit einer gewünschten Menge an SF₆-Gas gefüllt ist. Wenn das SF₆-Gas einfach gesammelt wird, so wird das verflüssigte SF₆ gesammelt.
Die Vorrichtung 1301 zum Verflüssigen, Austauschen und Zurückgewinnen von Isoliergas führt die Verflüssigung und das Austauschen des Isoliergases in der vorstehend beschriebenen Weise aus und ist in der Lage, das Isoliergas gemäß der Anwendung zurückzugewinnen. Wenn jedoch bei der Vorrichtung 1301 ein Mischgas gekühlt wird, das ein nicht kondensierbares Gas, wie zum Beispiel Luft, und ein kondensierbares Gas, wie zum Beispiel SF₆-Gas aufweist, bleibt das kondensierbare Gas, das dem Dampfdruck äquivalent ist, so wie es ist in dem nicht kondensierbaren Gas unter der Kühltemperatur vorhanden. Wenn dieses nicht kondensierbare Gas als Abgas in die Luft ausgeleitet wird, dann wird auch das kondensierbare Gas in die Luft ausgeleitet, so daß sich Probleme hinsichtlich der Wirtschaftlichkeit und der Umgebung ergeben.
Wenn ein zu verarbeitendes Isoliergas reines kondensierbares Gas allein aufweist, ist aufgrund der Tatsache, daß nur eine sehr geringe Menge des kondensierbaren Gases in dem nicht kondensierbaren Gas vorhanden ist, wenn das nicht kondensierbare Gas gemäß dem vorstehend beschriebenen Prozeß an die Luft ausgeleitet wird, die absolute Menge des in die Luft ausgeleiteten kondensierbaren Gases sehr gering, und dies führt zu keinem ernsten Problem.
Wie in dem Fall, in dem ein zu verarbeitendes Isoliergas von Beginn an ein Mischgas ist, nimmt auch bei der Verarbeitung eines Mischgases, bei dem der prozentuale Anteil eines nicht kondensierbaren Gases größer ist als der prozentuale Anteil eines kondensierbaren Gases, die Menge des in die Luft ausgeleiteten kondensierbaren Gases zu, so daß dieses Problem nicht mehr vernachlässigbar ist.
Das Dokument EP-A-0 458 171 offenbart ein Verfahren zum Trennen einer Mischung, die zwei gasförmige Komponenten mit unterschiedlichen Siedetemperaturen aufweist, insbesondere Luft und Fluoridkohlenwasserstoff, das beim Recyceln von PUR-Kunstharzschaummaterialen stattfindet. Bei diesem Verfahren wird das Gasgemisch ver dichtet und auf eine Temperatur unterhalb des Siedepunktes der zu entfernenden Gaskomponente gekühlt, wobei die verflüssigte Gaskomponente in einen separaten Behälter ausgeleitet wird, und das verbleibende Gasgemisch, das zu diesem Zeitpunkt nur einen geringen Anteil der zu entfernenden Gaskomponente aufweist, läßt man expandieren, und dieses wird durch Aktivkohlefilter hindurchgeführt, die die verbleibende, zu entfernende Gaskomponente bis zu einem minimalen Anteil entfernen und an die Umgebung freisetzen.
Im Hinblick auf die Zurückgewinnung eines kondensierbaren Gases ohne Freisetzung von diesem in die Luft ist in der japanischen veröffentlichten Patentanmeldung Nr. Hei. 9-285719 eine Vorrichtung zum Zurückgewinnen und Reproduzieren von SF₆-Gas sowie eine mobile Zurückgewinnungs- und Reproduktionsvorrichtung vorgeschlagen, wobei eine sehr geringe Menge an nicht kondensierbarem Gas, das im Inneren eines Gasisolators erzeugt wird oder während des Vorgangs des Gasaustausches eingemischt wird, in einem Adsorber vollständig adsorbiert wird, um auf diese Weise eine Zurückgewinnung eines kondensierbaren Gases zu verwirklichen, das kein nicht kondensierbares Gas enthält.
Die in diesem Stand der Technik offenbarte Verfahrensweise wird unter Bezugnahme auf 14 erläutert. Wie in 14 gezeigt ist, wird SF₆-Gas, das eine sehr geringe Menge an nicht kondensierbarem Gas beinhaltet, durch einen Kompressor 1401 verdichtet und dann durch einen ersten Luftadsorber 1402 in einen Verflüssiger 1404 eingeleitet. Der erste Luftadsorber 1402 enthält ein synthetisches Zeolith 1403, und das nicht kondensierbare Gas, das in dem SF₆-Gas enthalten ist, wobei es sich zum Beispiel um Stickstoffgas und Sauerstoffgas handelt, wird in dem synthetischen Zeolith 1403 adsorbiert, so daß das nicht kondensierbare Gas entfernt wird und reines SF₆ zurückgewonnen wird.
Die vorstehend beschriebene Technik hat jedoch folgenden Nachteil. Obwohl diese Technik wirksam ist, wenn die Absolutmenge des nicht kondensierbaren Gases sehr gering ist, kann sie nicht bei einem Mischgas Anwendung finden, bei dem der prozentuale Anteil eines nicht kondensierbaren Gases erkennbar größer ist als der von SF₆-Gas.
Kurzbeschreibung der Erfindung
Die vorliegende Erfindung ist zum Lösen der vorstehend geschilderten Probleme erfolgt, und ein Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Schaffung eines Verfahrens zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas, das das kondensierbare Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist, wie zum Beispiel ein Verfahren zum Zurückgewinnen von SF₆-Gas aus einem Mischgas, das SF₆-Gas und Stickstoffgas aufweist, das als elektrisches Isoliergas verwendet wird.
Ein weiteres Ziel der vorliegenden Erfindung besteht in der Angabe einer Vorrichtung zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas, die für das vorstehend beschriebene Verfahren verwendet wird.
Weitere Ziele und Merkmale der Erfindung erschließen sich aus der nachfolgenden ausführlichen Beschreibung. Die ausführliche Beschreibung sowie die beschriebenen speziellen Ausführungsformen dienen lediglich der Erläuterung, da sich dem Fachmann verschiedene Hinzufügungen und Modifikationen im Umfang der Erfindung zusätzlich zu der ausführlichen Beschreibung erschließen.
Gemäß einem ersten Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas unter Verwendung einer Vorrichtung zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases angegeben, wie es in Anspruch 1 definiert ist. Weitere Ausführungsformen der Erfindung sind in den Unteransprüchen definiert.
Die Zurückgewinnung des kondensierbaren Gases wird somit mit hoher Zuverlässigkeit ausgeführt, und das Mischen einer großen Menge des kondensierbaren Gases in das nicht kondensierbare Gas läßt sich in einfacher Weise verhindern.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der Erfindung ist zusätzlich eine Heizeinrichtung vorgesehen, die dazu ausgebildet ist, den Adsorber während des dritten Schrittes zu erwärmen. Das nicht kondensierbare Gas kann somit in einfacher Weise von dem Adsorber, der das nicht kondensierbare Gas adsorbiert hat und gesättigt ist, ausgeleitet werden, so daß die Effizienz bei der Zurückgewinnungsprozedur verbessert ist.
Gemäß einem dritten Gesichtpunkt der vorliegenden Erfindung weist bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas die Vorrichtung zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas ein Paar von Mischgas-Separatoren auf, wobei der eine der Mischgas-Separatoren den zweiten Schritt ausführt, während der andere Mischgas-Separator den dritten Schritt ausführt. Auf diese Weise kann die Rückgewinnungsprozedur in einem kontinuierlichen Betrieb der Vorrichtung zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas ausgeführt werden, so daß die Effizienz bei der Zurückgewinnungsarbeit verbessert wird.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung ist bei dem vorstehend beschriebenen Verfahren zum Zurückgewinnen von kondensierbarem Gas die Kühleinrichtung in den Adsorber eingebettet. Oder der Adsorber ist in einem oberen Teil des Mischgas-Separators angeordnet und die Kühleinrichtung ist innerhalb des Adsorbers sowie unter dem Adsorber in dem Mischgas-Separator angeordnet. Oder der Adsorber ist in einem oberen Teil des Mischgas-Separators angeordnet, und die Kühleinrichtung ist unter dem Adsorber in dem Mischgas-Separator angeordnet.
Wie dem auch sei, es wird aufgrund der Kühlung des Adsorbers durch die Kühleinrichtung die Temperatur in dem Mischgas-Separator gleichmäßig gemacht, und die Bewegungskraft zum Erzeugen einer natürlichen Zirkulation des Mischgases in dem Mischgas-Separator ist stets sichergestellt, so daß sich eine gesteigerte Effizienz bei der Zurückgewinnungsprozedur ergibt.
Gemäß einem weiteren Gesichtspunkt der vorliegenden Erfindung wird eine Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas geschaffen, die folgendes aufweist: einen Kompressor zum Verdichten eines Mischgases, das ein kondensierbares Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist, einen Mischgas-Separator, der einen das nicht kondensierbare Gas adsorbierenden Adsorber und eine Kühleinrichtung aufweist, sowie eine Vakuum-Absaugeinrichtung. Somit kann ein kondensierbares Gas unter Verwendung der Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas mit hoher Zuverlässigkeit verflüssigt und zurückgewonnen werden.
Kurzbeschreibung der Zeichnungen
Es zeigen:
1 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas;
2 ein Blockdiagramm zur schematischen Erläuterung eines Mischgas-Separators gemäß einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung;
3 eine Schnittdarstellung des Mischgas-Separators in Hauptachsenrichtung;
4 eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A in 3;
5 eine schematische Darstellung zur Erläuterung des Stroms eines kondensierbaren Gases und eines nicht kondensierbaren Gases in dem Mischgas-Separator;
6 eine graphische Darstellung einer Sättigungsdampfdruckkurve von SF₆;
7 eine graphische Darstellung zur Erläuterung der Beziehung zwischen der adsorbierbaren Menge an Stickstoffgas durch einen Adsorber und dem Druck;
8 eine graphische Darstellung zur Erläuterung eines Vergleichs zwischen der Wärmereproduktion und der Druckreproduktion;
9 eine Schnittdarstellung eines Mischgas-Separators gemäß einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung in der Hauptachsenrichtung;
10 eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B in 9;
11 eine Schnittdarstellung eines Mischgas-Separators gemäß einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung in Hauptachsenrichtung;
12 eine Schnittdarstellung eines weiteren Beispiels eines Mischgas-Separators in der Nebenachsenrichtung;
13 ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer Vorrichtung zum Austauschen und Zurückgewinnen von Gas gemäß dem Stand der Technik; und
14 eine schematische Darstellung zur Erläuterung einer Gasrückgewinnungsvorrichtung gemäß dem Stand der Technik.
Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Im folgenden werden Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Die im folgenden beschriebenen Ausführungsformen sind jedoch lediglich Beispiele, und die vorliegende Erfindung ist nicht auf diese Ausführungsformen beschränkt. Ferner ist in der nachfolgenden Beschreibung unter dem Begriff "ein kondensierbares Gas" ein Gas zu verstehen, das kondensiert und verflüssigt wird, wenn sein Druck auf etwa 30 atm in dem Temperaturbereich eines Allzweck-Kältegeräts eingestellt ist, d.h. in einem Temperaturbereich von 30 °C bis –30°C.
Zum Beispiel sind SF₆-Gas, Flongas und Kohlenwasserstoffgas, wie zum Beispiel Propangas, kondensierbare Gase. Andererseits ist unter "ein nicht kondensierbares Gas" ein Gas zu verstehen, das unter den vorstehend beschriebenen Bedingungen nicht kondensiert und bei dem es sich zum Beispiel um Stickstoffgas und Luft handelt. Obwohl in der nachfolgenden Beschreibung SF₆-Gas und Stickstoffgas als kondensierbares Gas bzw. nicht kondensierbares Gas verwendet werden, ist die vorliegende Erfindung nicht auf diese Gase sowie eine Mischung aus diesen Gasen beschränkt.
Ausführunsgsbeispiel 1
Ein erstes Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas, welches das kondensierbare Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist (und im folgenden einfach als Mischgas bezeichnet wird), und zwar unter Verwendung einer Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas, die mit einem Kompressor, einem Mischgas-Separator, der einen Adsorber und eine Kühleinrichtung enthält, sowie einer Vakuum-Absaugeinrichtung ausgestattet ist. Vor der Beschreibung des Rückgewinnungsverfahrens wird die für dieses Verfahren verwendete Rückgewin nungsvorrichtung für kondensierbares Gas unter Bezugnahme auf die 1 bis 5 beschrieben.
1 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der Gesamtkonstruktion einer Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas, die für das Verfahren zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung verwendet wird. 2 zeigt ein Blockdiagramm zur Erläuterung der schematischen Konstruktion eines Mischgas-Separators 200 als einen Bestandteil der Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas. 3 zeigt eine Schnittdarstellung des Mischgas-Separators 200 in Hauptachsenrichtung, und 4 zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Linie A-A in 3.
Die in 1 dargestellte Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas besitzt einen Gasisolator 101, einen Speicher 102, einen Gaskompressor 103, eine primäre Kühleinrichtung 104, ein Paar von Mischgas-Separatoren 200a und 200b, Umschaltventile 105, 106 und 114, Ventile 109 und 110, eine Falle bzw. einen Abscheider 107, Zweigrohre 108a und 108b, Rohre 111, 206a und 206b sowie eine Gaskonzentrations-Meßeinrichtung 113.
Der in 2 dargestellte Mischgas-Separator 200 ist identisch mit den in 1 gezeigten Mischgas-Separatoren 200a und 200b. Der Mischgas-Separator 200 weist einen Druckbehälter 201, eine Adsorptionsschicht 202, eine Wendel bzw. eine Spule 203, eine Gaskühleinrichtung 204 sowie Rohre 205 und 206 auf. Das Bezugszeichen 207 bezeichnet eine Vakuum-Absaugeinrichtung, und das Bezugszeichen 208 bezeichnet ein Kältegerät. Obwohl die Konstruktion des Mischgas-Separators 200 durch Weglassen der Spule 203 vereinfacht werden kann, ist es wünschenswert, den Mischgas-Separator 200 aus dem im folgenden noch erläuterten Grund mit der Spule 203 auszustatten.
Der Mischgas-Separator 200 hat eine zylindrische Formgebung mit beidseits geschlossenen Enden, wie dies in den 3 und 4 gezeigt ist. Die Form des Mischgas-Separators 200 ist nicht hierauf beschränkt, jedoch ist es wünschenswert, daß der Mischgas-Separator 200 eine solche Formgebung aufweist, um die Verflüssigung und die Rückgewinnung eines kondensierbaren Gases zu vereinfachen und einem hohen Druck eines in diesen eingeleiteten Mischgases standzuhalten.
Es folgt nun eine Beschreibung der Konstruktion der Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas unter Bezugnahme auf die Zeichnungen.
Bei dem Gasisolator 101 handelt es sich um eine Vorrichtung, die in einer elektrischen Anlage verwendet wird, wie zum Beispiel einer Gasisolierungs-Schaltvorrichtung. In dem Gasisolator 101 ist ein elektrisches Gerät (nicht gezeigt) je nach Aufgabe angeordnet. Der Gasisolator 101 wird mit einem Mischgas gefüllt, und das elektrische Gerät wird betrieben, während es durch das Mischgas in dem elektrisch isolierten Zustand gehalten wird.
Der Gasisolator 101 ist durch den Speicher 102 mit dem Gaskompressor 103 verbunden. Die Austrittsöffnung des Gaskompressors 103 ist mit der primären Kühleinrichtung 104 verbunden, und die Austrittsöffnung der primären Kühleinrichtung 104 ist durch das Umschaltventil 105 mit den Mischgas-Separatoren 200a und 200b verbunden.
Die Rohre 206a und 206b sind vom Boden der Mischgas-Separatoren 200a bzw. 200b weggeführt, wobei diese Rohre an dem Umschaltventil 106 zusammengeführt und mit dem Abscheider 107 verbunden sind. Die Rohre 108a und 108b zweigen von den Rohren 206a bzw. 206b ab, und die Zweigrohre 108a und 108b sind mit den Ventilen 109 bzw. 110 verbunden.
Die Ventile 109 und 110 sind durch das Rohr 111 mit dem Speicher 102 verbunden, der an der Eintrittsöffnung des Gaskompressors 103 angeordnet ist.
Wie unter Bezugnahme auf die 4 und 5 ersichtlich, ist in der Querschnittsansicht des Mischgas-Separators 200 die Adsorptionsschicht 202 fächerartig bzw. flächig in dem oberen Teil des Druckbehälters 201 angeordnet, und die Gaskühleinrichtung 204 ist unter der Adsorptionsschicht 202 fächerartig bzw. flächig angeordnet. Die Gaskühleinrichtung 204 weist eine Vielzahl fächerartiger Wärmeübertragungsrippen 210 auf, die in thermischer Verbindung mit einem Wärmeübertragungsrohr 209 stehen, durch die ein Kühlmedium strömt, um dadurch die Wärmeaustauschfläche zu vergrößern. Obwohl diese Wärmeübertragungsrippen 210 nicht immer erforderlich sind, ist es wünschenswert, die Vorrichtung mit diesen Rippen 210 auszustatten, um die Kühleffizienz zu erhöhen.
Die Adsorptionsschicht 202 ist mit einem Adsorber gefüllt, der Stickstoffgas selektiv adsorbiert und bei dem es sich zum Beispiel um Zeolith handelt, wie dies z.B. beschrieben ist in "Journal of Japan. Society of Mechanical Engineers, Januar 1998, Band 101, Nr. 950, Seite 37". Genauer gesagt, es wird als Adsorber Aluminosilikat verwendet, wie dies in der nachfolgenden chemischen Formel zum Ausdruck kommt: xM_(2/n)O·Al₂O₃·ySiO₂·zH₂O
(M: Alkalimetall oder Erdalkalimetall).
Insbesondere ist es wünschenswert, daß es sich in der chemischen Formel bei M um Ca (Kalzium) handelt, da man in diesem Fall Zeolith mit einem hohen selektiven Adsorptionsvermögen für Stickstoffgas erhält.
Obwohl bei diesem ersten Ausführungsbeispiel ein Adsorber verwendet wird, der Stickstoffgas selektiv adsorbiert, versteht es sich, daß auch ein Adsorber verwendet wird, der für ein nicht kondensierbares Gas als eine Komponente eines Mischgases geeignet ist.
Während bei diesem ersten Ausführungsbeispiel die Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas ein Paar von Mischgas-Separatoren 200 aufweist, ist die Anzahl der Mischgas-Separatoren nicht darauf beschränkt. Das heißt, die Vorrichtung 100 kann auch einen einzelnen Mischgas-Separator 200 oder drei oder mehr Mischgas-Separatoren 200 aufweisen.
Als nächstes folgt eine Beschreibung eines Verfahrens zum Zurückgewinnen von SF₆-Gas aus dem Mischgas unter Verwendung der Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas, die die vorstehend beschriebene Konstruktion aufweist.
Dieses Rückgewinnungsverfahren weist die folgenden drei Schritte auf: einen ersten Schritt, in dem ein stark verdichtetes Mischgas in den Mischgas-Separator 200 (200a oder 200b) eingeleitet wird; einen zweiten Schritt, in dem SF₆-Gas durch Kühlen des Mischgas-Separators 200 mittels der Kühleinrichtung 204 verflüssigt und zurückgewonnen wird, während Stickstoffgas in dem Mischgas in einem unter hohem Druck stehenden Zustand in dem Adsorber absorbiert wird; sowie einen dritten Schritt, in dem das Stickstoffgas in einem unter niedrigem Druck stehenden Zustand aus dem Adsorber ausgeleitet wird, wobei das Gas innerhalb des Mischgas-Separators 200 unter Verwendung der Vakuum-Absaugeinrichtung ausgeleitet wird.
Im folgenden wird das Verfahren zum Zurückgewinnen von SF₆-Gas aus dem Mischgas unter Verwendung der Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas ausführlicher beschrieben.
In dem ersten Schritt durchläuft das in den Gasisolator 101 eingeschlossene Mischgas den Speicher 102 und wird einem Ansaugvorgang und einer Verdichtung durch den Gaskompressor 103 unterzogen, so daß ein unter hohem Druck stehendes Gas entsteht. Das unter hohem Druck stehende Mischgas wird zu der primären Kühleinrichtung 104 geschickt und in dieser gekühlt. Das gekühlte, unter hohem Druck stehende Gas wird unter der Steuerung des Umschaltventils 105 in einen der Mischgas-Separatoren 200a und 200b eingeleitet. Es sei angenommen, daß das gekühlte, unter hohem Druck stehende Gas in den Mischgas-Separator 200a eingeleitet wird.
Dem vorstehend beschriebenen ersten Schritt folgt der nachfolgend beschriebene zweite Schritt.
Das Stickstoffgas in dem in den Mischgas-Separator 200a eingeleiteten, unter hohem Druck stehenden Mischgas wird in der Adsorptionsschicht 202 selektiv adsorbiert. Zu diesem Zeitpunkt nimmt in dem Mischgas-Separator 200a die Konzentration des SF₆-Gases in dem Mischgas zu, da das Stickstoffgas in die Adsorptionsschicht 202 adsorbiert wird und dadurch aus dem Mischgas entfernt wird.
Da das in hoher Konzentration vorliegende SF₆-Gas ein spezifisches Gewicht hat, das höher ist als das des Stickstoffgases, beginnt das SF₆-Gas sich aufgrund seines Eigengewichts in Richtung auf den Boden des Druckbehälters 201 abzusetzen, wie dies durch den Pfeil A in 5 dargestellt ist. Während dieses Vorgangs durchläuft das in hoher Konzentration vorliegende SF₆-Gas die Gaskühleinrichtung 204, die unter der Adsorptionsschicht 202 angeordnet ist.
Ein Gerät, wie zum Beispiel ein Kältegerät 208, ist mit der Gaskühleinrichtung 204 verbunden, wie dies in 3 gezeigt ist, und das hindurchströmende SF₆-Gas wird durch ein Kühlmedium gekühlt, das von dem Kältegerät 208 zugeführt wird. Somit wird das SF₆-Gas gekühlt, wenn es mit der Gaskühleinrichtung 204 in Berührung ge langt, sowie verflüssigt, da seine latente Wärme abgeführt wird. Das verflüssigte SF₆ setzt sich am Boden des Druckbehälters 201 ab. Dann fließt das verflüssigte SF₆ in das Rohr 206a am Boden des Druckbehälters 201 und wird durch das Umschaltventil 106 in dem Abscheider 107 aufgenommen.
Das Phänomen, daß das unter hoher Temperatur sowie unter hohem Druck stehende SF₆-Gas gekühlt wird und sich verflüssigt, wird unter Bezugnahme auf eine in 6 dargestellte graphische Darstellung kurz erläutert, die auf den Sättigungsdampfdruck von SF₆ Bezug nimmt. Wenn zum Beispiel SF₆-Gas mit einer Temperatur von 30°C und einem Druck von 30 atm.abs. gekühlt wird, während der Druck beibehalten wird, nimmt der Sättigungsdampfdruck des SF₆-Gases ab, wie dies in 6 gezeigt ist. Da jedoch der hohe Druck aufrechterhalten wird, so wird eine erforderliche Menge des SF₆-Gases verflüssigt, so daß der Dampfdruck des SF₆-Gases zu dem Sättigungsdampfdruck wird.
Da das spezifische Gewicht des in diesem Stadium des in dem Mischgas verbleibenden Stickstoffgases gering ist, führt das Stickstoffgas aufgrund der Auftriebskraft eine spontane Bewegung in Richtung auf die Adsorptionsschicht 202 in dem Druckbehälter 201 aus, wie dies durch die Pfeile B in 5 dargestellt ist, und wird in dem Adsorber adsorbiert. Auf diese Weise erfolgt eine natürliche Zirkulation des Gases zwischen der Adsorptionsschicht 202 und der Gaskühleinrichtung 204.
Das auf diese Weise verarbeitete Mischgas wird durch das Rohr 206a aus dem Druckbehälter 201 ausgeleitet. Das Austrittsgas bzw. Abgas wird durch das Rohr 108a, das Ventil 109 und das Rohr 111 zu dem Speicher 102 zurückgeführt. Das zu dem Speicher 102 zurückgeführte Austrittsgas wird wiederum in dem ersten Schritt verwendet.
Die Konzentration des SF₆-Gases in dem Austrittsgas wird durch die Gaskonzentrations-Meßeinrichtung 113 überwacht, die auf dem Weg zu dem Speicher 102 angeordnet ist. Wenn die Konzentration des SF₆-Gases in dem Austrittsgas niedrig genug wird, dann wird das Ventil 109 geschlossen, und der Druck in dem Mischgas-Separator 200a wird durch die Vakuum-Absaugeinrichtung 207 reduziert, so daß das Stickstoffgas aus der Adsorptionsschicht 202 entweicht.
Bei diesem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung weist zum Verkürzen des Gaszirkulationsweges für eine effiziente und mit hoher Geschwindigkeit erfolgende Gas zirkulation der Mischgas-Separator 200 eine zylindrische Formgebung auf und ist an seinen beiden Enden geschlossen, und die Adsorptionsschicht 202 ist in der Querschnittsdarstellung fächerartig in einem oberen Bereich des Mischgas-Separators 200 angeordnet, während die Gaskühleinrichtung 204 unter der Adsorptionsschicht 202 angeordnet ist. Wenn der Mischgas-Separator 200 eine solche Formgebung aufweist, kann er dem hohen Druck des in diesen eingebrachten Mischgases standhalten.
Obwohl der Mischgas-Separator 200 mit seiner Hauptachsenrichtung horizontal angeordnet ist, kann er auch um einige Grade in der Hauptachsenrichtung geneigt sein, um das Ausleiten des verflüssigten kondensierbaren Gases aus dem Rohr 206 zu erleichtern.
Der Zweck der thermischen Verbindung des Wärmeübertragungsrohrs 209, durch das ein Kühlmedium hindurchströmt, mit den fächerartigen Wärmeübertragungsrippen 210 besteht in der Schaffung einer großen Wärmeaustauschfläche in der Gaskühleinrichtung 204, um eine Reduzierung der Wärmeübertragungseffizienz des mit dem Mischgas in Berührung stehenden Teils der Gaskühleinrichtung 204 aufgrund der Gaszirkulation, wie der natürlichen Konvektion, zu verhindern.
Der zweite Schritt wird in der vorstehend beschriebenen Weise ausgeführt. Bei dem vorliegenden Rückgewinnungsverfahren werden üblicherweise der erste Schritt und der zweite Schritt unter Zirkulation des Austrittsgases abwechselnd wiederholt, so daß das SF₆-Gas verflüssigt und zurückgewonnen wird und dann das Mischgas, aus dem das SF₆-Gas entfernt worden ist, ausgeleitet wird.
Bei der Wiederholung des zweiten Schrittes wird jedoch das Stickstoffgas-Adsorptionsvermögen der Adsorptionsschicht 202 zu gegebener Zeit gesättigt. Der dritte Schritt wird ausgeführt, wenn das Stickstoffgas-Adsorptionsvermögen der Adsorptionsschicht 202 gesättigt ist.
In dem dritten Schritt wird das Stickstoffgas-Adsorptionsvermögen der Adsorptionsschicht 202 wieder hergestellt. Genauer gesagt, es wird nach hermetischem Abdichten des Mischgas-Separators 200a durch Steuerung der Umschaltventile 105 und 106 sowie des Ventils 109 der Mischgas-Separator 200a unter Verwendung der Vakuum-Absaugeinrichtung 207 entleert, um einen Zustand mit niedrigem Druck herzustellen.
Dadurch entweicht das Stickstoffgas aus der Adsorptionsschicht 202, und es wird aus dem Mischgas-Separator 200a ausgeleitet.
Dieses Phänomen wird unter Bezugnahme auf 7 kurz erläutert. Die von dem Adsorber adsorbierbare Menge an Stickstoffgas ist von dem Druck abhängig. Wenn der Druck P zum Beispiel 500 Tor beträgt, dann beträgt die adsorbierbare Menge an Stickstoffgas pro 1 kg des Adsorbers 12 N1/kg (Normalliter pro Kilogramm). Wenn der Druck P auf 100 Tor verringert wird, so nimmt die adsorbierbare Menge an Stickstoffgas auf ca. 3 N1/kg ab.
Das bedeutet, das die adsorbierbare Menge übersteigende Stickstoffgas entweicht spontan aus dem Adsorber, indem einfach der Druck vermindert wird. Wenn der Druck anschließend an die Entlüftung auf den ursprünglichen Wert erhöht wird, nimmt die adsorbierbare Menge zu, so daß das Adsorptionsvermögen des Adsorbers wieder hergestellt wird.
Durch die Wiederherstellung der Adsorptionsschicht 202 in der vorstehend beschriebenen Weise kann der Mischgas-Separator 200a für den zweiten Schritt wieder verwendet werden.
Das Entweichen des Stickstoffgases aus dem Adsorber kann unterstützt werden, indem ein Wärmemedium von der Wendel bzw. Spule 203 zugeführt wird, die in thermischer Verbindung mit der Adsorptionsschicht 202 steht. Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß der Mischgas-Separator 200a mit der Spule 203 ausgestattet ist.
Dieses Phänomen wird in bezug auf die graphische Darstellung der 8 kurz erläutert. Es ist möglich, das Stickstoffgas aus dem Adsorber durch Variieren des Drucks entweichen zu lassen, während die Temperatur beibehalten wird, wie dies vorstehend beschrieben ist (A-B in der Zeichnung). Da andererseits die von dem Adsorber adsorbierbare Menge an Stickstoffgas geringer wird, wenn die Temperatur des Adsorbers unter Beibehaltung des Drucks erhöht wird, so wird wiederum das Entweichen des Stickstoffgases aus dem Adsorber unterstützt (A-C in der Zeichnung).
Daher kann eine größere Menge an Stickstoffgas unmittelbar aus dem Adsorber ausgeleitet werden, indem der Adsorber mit der Spule 203 erwärmt wird und gleichzeitig der Druck in dem Mischgas-Separator 200a reduziert wird (A-D in der Zeichnung).
Darüber hinaus ist die Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas gemäß diesem ersten Ausführungsbeispiel mit einem Paar von Mischgas-Separatoren 200a und 200b zum Verbessern der Effizienz bei der Rückgewinnungsarbeit versehen.
Genauer gesagt, es wird unter der Annahme, daß der zweite Schritt unter Verwendung des Mischgas-Separators 200a allein ausgeführt wird, das Adsorptionsvermögen der Adsorptionsschicht 202 in dem Mischgas-Separator 200a bei der Wiederholung des zweiten Schrittes gesättigt, wie dies vorstehend beschrieben worden ist. Wenn das Adsorptionsvermögen der Adsorptionsschicht 202 gesättigt ist, fährt der Mischgas-Separator 200a mit dem dritten Schritt fort, wie dies vorstehend beschrieben ist. Während des dritten Schrittes kann der Mischgas-Separator 200a keine Verflüssigung und Rückgewinnung des SF₆-Gases durchführen.
Daher wird das Mischgas unter der Steuerung des Schaltventils 105 in den Mischgas-Separator 200b eingeleitet, während der Mischgas-Separator 200a sich bei dem dritten Schritt befindet, und der zweite Vorgang wird in dem Mischgas-Separator 200b parallel zu dem dritten Schritt ausgeführt, so daß das SF₆-Gas in der Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas stets verflüssigt und zurückgewonnen wird, selbst wenn der Mischgas-Separator 200a hierbei nicht verwendet werden kann.
Aus diesem Grund ist es wünschenswert, daß die Rückgewinnungsvorrichtung 100 für kondensierbares Gas mit mindestens zwei Mischgas-Separatoren ausgestattet ist, um die Kontinuität der Arbeit zu gewährleisten.
Wie vorstehend beschrieben worden ist, ist gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung die Gasrückgewinnungsvorrichtung 100 mit einem Paar von Mischgas-Separatoren 200a und 200b versehen, von denen jeder eine Adsorptionsschicht 202, die zum Zuführen von Wärme in der Lage ist, sowie eine Gaskühleinrichtung 204 aufweist.
Auf diese Weise wird ein Mischgas, das Stickstoffgas und SF₆-Gas aufweist, vollständig in die jeweiligen Gase getrennt, und das SF₆-Gas wird verflüssigt und zurückgewonnen, indem eine Umgebung mit niedriger Temperatur und hohem Druck in dem einen der Mischgas-Separatoren hergestellt wird, während das Stickstoffgas aus der Adsorptionsschicht 200 ausgeleitet und an die Luft abgegeben wird, indem eine Umgebung mit hoher Temperatur und niedrigem Druck in dem anderen Mischgas-Separa tor hergestellt wird. Bei der Inspektion eines Gasisolators, der ein Mischgas als Isoliergas verwendet, kann somit das Mischgas sicher verarbeitet werden, während ein extrem geringer Austritt von SF₆-Gas (innerhalb gesetzlicher Grenzen) erhalten bleibt.
Ausführungsgbeispiel 2
Bei dem Verfahren zum Verflüssigen und Zurückgewinnen von SF₆-Gas unter Verwendung der Gasrückgewinnungseinrichtung 100 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel kann die Konfiguration des in der Vorrichtung 100 enthaltenen Mischgas-Separators verändert werden, um das SF₆-Gas in noch effizienterer Weise zurückzugewinnen. Bei diesem zweiten Ausführungsbeispiel wird ein Mischgas-Separator mit einer anderen Konfiguration als der des ersten Ausführungsbeispiels unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben.
Die Konfiguration des Mischgas-Separators 200 gemäß dem ersten Ausführungsbeispiel ist so, wie dies in den 3 und 4 dargestellt ist, und die Adsorption von Stickstoffgas in dem Mischgas-Separator 200 erfolgt unter Verwendung der natürlichen Zirkulation des gebildeten Mischgases zwischen der Adsorptionsschicht 202 und der Gaskühleinrichtung 204 in der vorstehend beschriebenen Weise.
Das heißt, die natürliche Zirkulation des Mischgases zwischen der Adsorptionsschicht 202 und der Gaskühleinrichtung 204 nutzt eine Differenz zwischen den spezifischen Gewichten der Komponenten des Mischgases. Im allgemeinen ist das spezifische Gewicht von Gasen bei einer hohen Temperatur groß und bei einer niedrigeren Temperatur gering.
Wie unter Bezugnahme auf die in den 3 und 4 dargestellte Konstruktion des Mischgas-Separators 200 ersichtlich, steigt aufgrund der Tatsache, daß die Temperatur des von der Adsorptionsschicht 202 adsorbierten Stickstoffgases relativ hoch ist, die Temperatur der Adsorptionsschicht 202 an, während die Adsorptionsschicht 202 das Stickstoffgas adsorbiert, und zwar aufgrund von Wärmeadsorption.
Die Temperatur der die Adsorptionsschicht 202 umgebenden Atmosphäre ist dann hoch, und aus diesem Grund steigt das unter hoher Temperatur und hohem Druck stehende Mischgas, das weiter in den Mischgas-Separator 200 eingeleitet wird, kaum in Richtung auf die Adsorptionsschicht 202 an, sondern es verbleibt in dem unteren Teil des Mischgas-Separators 200.
D.h., das nach oben zu bewegende Stickstoffgas hat eine relativ niedrige Temperatur, während das nach unten zu bewegende SF₆-Gas eine relativ hohe Temperatur hat, so daß die Differenz zwischen den spezifischen Gewichten dieser Gases verringert wird und die Bewegungsenergie zum Erzeugen der natürlichen Zirkulation des Mischgases vermindert wird, so daß eine Reduzierung in der Zurückgewinnungseffizienz des SF₆-Gases entsteht.
Um dieses Phänomen zu vermeiden, sollte die thermische Umgebung innerhalb des Mischgas-Separators 200 möglichst gleichmäßig gemacht werden.
9 zeigt eine Schnittdarstellung eines Mischgas-Separators 200' in dessen Hauptachsenrichtung, mit dem das vorstehend geschilderte Problem gelöst werden soll. 10 zeigt eine Schnittdarstellung entlang einer Linie B-B in 9.
Das Merkmal dieses Mischgas-Separators 200' besteht darin, daß Wärmeübertragungsplatten 211 von dem unteren Ende der Gaskühleinrichtung 204 bis zu dem oberen Ende der Adsorptionsschicht 202 in gleichen Intervallen in der Hauptachsenrichtung des Mischgas-Separators 200' angeordnet sind. Obwohl für die Wärmeübertragungsplatten 211 viele mögliche Formgebungen verwendet werden können, ist es wünschenswert, daß die Wärmeübertragungsplatten 211 in die Adsorptionsschicht 202 eindringen, um die Wärmeumgebung in dem Mischgas-Separator 200' möglichst gleichmäßig zu gestalten.
Dabei ist folgendes zu betonen. Da die Gaskühleinrichtung 204 und die Adsorptionsschicht 202 in gleichmäßigen Intervallen wärmemäßig miteinander verbunden sind, wird die Temperatur in dem Mischgas-Separator 200' in der im Querschnitt des Mischgas-Separators 200' betrachteten vertikalen Richtung gleichmäßig gemacht, um dadurch eine Reduzierung der Bewegungskraft zum Erzeugen der natürlichen Zirkulation des Mischgases, die aufgrund eines Unterschieds in den spezifischen Gewichten auftritt, zu vermeiden.
Die übrigen Komponenten des Mischgas-Separators 200' sind mit denen des ersten Ausführungsbeispiels identisch. Das bedeutet, der Mischgas-Separator 200' weist einen Druckbehälter 201, eine Adsorptionsschicht 202, eine Gaskühleinrichtung 204, Rohre 205 und 206 sowie eine Vakuum-Absaugeinrichtung 207 auf. Obwohl bei dem Mischgas-Separator 200' eine Spule 203 weggelassen worden ist, kann der Separator 200' aus dem gleichen Grund, wie er vorstehend für das erste Ausführungsbeispiel beschrieben worden ist, eine Spule 203 aufweisen. Darüber hinaus ist die Konstruktion des Mischgas-Separators 200' im wesentlichen identisch mit der Konstruktion des ersten Ausführungsbeispiels, und zwar mit der Ausnahme, daß die Wärmeplatten 211 hinzugefügt sind.
Da der Mischgas-Separator 200' in der vorstehend beschriebenen Weise ausgebildet ist, wird die natürliche Zirkulation des Mischgases in effizienterer Weise erzeugt, so daß die Rückgewinnung des SF₆-Gases in effizienterer Weise durchgeführt wird.
Ausführungsbeispiel 3
Bei dem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung wird die Temperatur in dem Mischgas-Separator 200' in der im Querschnitt des Separators 200' betrachteten vertikalen Richtung gleichmäßig gemacht, indem die Gaskühleinrichtung 204 und die Adsorptionsschicht 202 in gleichmäßigen Intervallen in der Hauptachsenrichtung des Separators 200' wärmemäßig verbunden sind, um dadurch zu vermeiden, daß die Bewegungskraft zum Erzeugen der natürlichen Zirkulation des Mischgases verringert wird.
Bei dem Mischgas-Separator 200'' gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung, wie er in 11 gezeigt ist, sind Wärmeübertragungsplatten 212 in einer Adsorptionsschicht 202 in gleichmäßigen Intervallen in der Hauptachsenrichtung des Mischgas-Separators 200'' angeordnet, und ein zweites Wärmeübertragungsrohr 209a ist durch die Adsorptionsschicht 202 hindurch angeordnet, so daß es mit den Wärmeübertragungsplatten 212 thermisch verbunden ist. Das zweite Wärmeübertragungsrohr 209a und das Wärmeübertragungsrohr 209 der Gaskühleinrichtung 204 sind in Serie oder parallel mit dem Kältegerät 208 verbunden.
Im Vergleich zu dem zweiten Ausführungsbeispiel wird somit die Temperatur in dem Mischgas-Separator 200'' in der im Querschnitt des Separators 200'' betrachteten vertikalen Richtung in zuverlässiger Weise gleichmäßig gemacht, um dadurch zu verhin dern, daß die Bewegungskraft zum Erzeugen einer Gaszirkulation aufgrund einer Verringerung der Differenz bei den spezifischen Gewichten vermindert wird.
Die grundlegenden Komponenten des Mischgas-Separators 200'' gemäß diesem dritten Ausführungsbeispiel, d.h. der Druckbehälter 201, die Adsorptionsschicht 202, die Gaskühleinrichtung 204, die Rohre 205 und 206 sowie die Vakuum-Absaugeinrichtung 207 sind mit den für das erste Ausführungsbeispiel beschriebene Komponenten identisch. Darüber hinaus kann der Mischgas-Separator 200'' aus dem gleichen Grund, wie er vorstehend beschrieben worden ist, eine Spule 203 aufweisen.
12 zeigt ein weiteres Beispiel eines Mischgas-Separators 200, bei dem eine trapezförmige Kühleinrichtung 200 in der Axialrichtung des zylindrischen Mischgas-Separators unter der Adsorptionsschicht 202 angeordnet ist. Die Formgebung der Kühleinrichtung 204 kann rechteckig oder keilförmig ausgebildet sein. Obwohl der Druckbehälter 201 des Mischgas-Separators 200 eine zylindrische Formgebung aufweist und dessen einander gegenüberliegende Enden geschlossen sind, ist die Formgebung des Druckbehälters 201 nicht darauf beschränkt.
Es ist jedoch wünschenswert, daß der Druckbehälter 201 zylindrisch ist, da der Druck im Inneren des Behälters 201 bei dem Rückgewinnungsverfahren für kondensierbares Gas gemäß der vorliegenden Erfindung hoch ist.

Claims

Verfahren zum Zurückgewinnen eines kondensierbaren Gases aus einem Mischgas, das ein kondensierbares Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist, unter Verwendung einer Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas, die folgendes aufweist: – einen Kompressor (103) zum Verdichten des Mischgases; – einen Mischgas-Separator (200, 200', 200''), der eine Kühleinrichtung (204) aufweist; und – eine Vakuum-Absaugeinrichtung (207); wobei das Verfahren folgende Schritte aufweist: – einen ersten Schritt, in dem das durch den Kompressor (103) stark verdichtete Mischgas in den Mischgas-Separator (200, 200', 200'') eingeleitet wird; – einen zweiten Schritt, in dem das kondensierbare Gas durch Kühlen des Mischgas-Separators (200, 200', 200'') mittels der Kühleinrichtung (204) verflüssigt und zurückgewonnen wird; und – einen dritten Schritt, in dem das nicht kondensierbare Gas in einem Zustand mit niedrigem Druck an einer Stelle ausgeleitet wird, an der das Gas in dem Mischgas-Separator (200, 200', 200'') durch die Vakuum-Absaugeinrichtung (207) ausgeleitet worden ist, dadurch gekennzeichnet, daß ein Mischgas-Separator (200, 200', 200'') verwendet wird, der einen Adsorber (202) aufweist, der zum Adsorbieren des in dem unter hohen Druck stehenden Mischgas enthaltenen, nicht kondensierbaren Gases in dem zweiten Schritt ausgebildet ist, daß der Adsorber (202) in einem oberen Teil des Mischgas-Separators (200, 200', 200'') angeordnet ist, daß die Kühleinrichtung (204) unter dem Adsorber (202) oder innerhalb von und unter dem Adsorber (202) in dem Mischgas-Separator (200, 200, 200'') angeordnet ist, und daß das nicht kondensierbare Gas in dem dritten Schritt aus dem Adsorber (202) ausgeleitet wird.
Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Mischgas-Separator (200, 200', 200'') eine Heizeinrichtung (203) vorgesehen ist, die dazu ausgebildet ist, den Adsorber (202) während des dritten Schrittes zu erwärmen.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas verwendet wird, die ein Paar von Mischgas-Separatoren (200a, 200b) aufweist, und daß der eine der Mischgas-Separatoren (200a, 200b) den zweiten Schritt ausführt, während der andere Mischgas-Separator den dritten Schritt ausführt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas verwendet wird, bei der die Kühleinrichtung (212) in den Adsorber (202) in dem Mischgas-Separator (200'') eingebettet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas verwendet wird, bei der der Mischgas-Separator (200) eine zylindrische Form aufweist, wobei einander gegenüberliegende Enden von diesem geschlossen sind, und bei der der Mischgas-Separator mit seiner Hauptachse etwa horizontal angeordnet ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß eine Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas verwendet wird, bei der der Mischgas-Separator (200') eine zylindrische Form aufweist, wobei einander gegenüberliegende Enden von diesem geschlossen sind, und bei der der Mischgas-Separator mit seiner Hauptachse etwa horizontal angeordnet ist; und daß Wärmeübertragungsplatten (211), die den Adsorber (202) mit der Kühleinrichtung (204) verbinden, von dem unteren Ende der Kühleinrichtung (204) bis zu dem oberen Ende der Adsorptionsschicht (202) in gleichen Intervallen in der Hauptachsenrichtung des Mischgas-Separators (200') angeordnet sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß das kondensierbare Gas ein Gas ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Schwefelhexafluoridgas (SF₆), Flongas und Kohlenwasserstoffgas besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß das nicht kondensierbare Gas ein Gas ist, das ausgewählt wird aus der Gruppe, die aus Stickstoffgas und Luft besteht.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß als Adsorber kalziumhaltiges Aluminosilikat verwendet wird.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß es sich bei dem kondensierbaren Gas um ein kondensierbares Gas für ein elektrisches Gerät handelt.
Rückgewinnungsvorrichtung für kondensierbares Gas, die folgendes aufweist: – einen Kompressor (103) zum Verdichten des Mischgases, das ein kondensierbares Gas und ein nicht kondensierbares Gas aufweist; – einen Mischgas-Separator (200, 200', 200''), der eine Kühleinrichtung (204) aufweist; und – eine Vakuum-Absaugeinrichtung (207); dadurch gekennzeichnet, daß der Mischgas-Separator (200, 200', 200'') ferner einen Adsorber (202) beinhaltet, der dazu ausgebildet ist, das in dem Mischgas enthaltene, nicht kondensierbare Gas zu adsorbieren, daß der Adsorber (202) in einem oberen Teil des Mischgas-Separators (200, 200', 200'') angeordnet ist, und daß die Kühleinrichtung (204) unter dem Adsorber (202) oder innerhalb von und unter dem Adsorber (202) in dem Mischgas-Separator (200, 200', 200'') angeordnet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischgas-Separator (200, 200', 200'') eine Heizeinrichtung (203) aufweist, die zum Erwärmen des Adsorbers (202) ausgebildet ist.
Vorrichtung nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, daß ein Paar von Mischgas-Separatoren (200a, 200b) vorgesehen sind, die über ein Umschaltventil (105) mit dem Kompressor (103) verbunden sind und abwechselnd betätigt werden können.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 13, dadurch gekennzeichnet, daß die Kühleinrichtung (212) in den Adsorber (202) in dem Mischgas-Separator (200'') eingebettet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischgas-Separator (200) eine zylindrische Form aufweist, wobei einander gegenüberliegende Enden von diesem geschlossen sind, und der Mischgas-Separator mit seiner Hauptachse etwa horizontal angeordnet ist.
Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 14, dadurch gekennzeichnet, daß der Mischgas-Separator (200') eine zylindrische Form aufweist, wobei einander gegenüberliegende Enden von diesem geschlossen sind, und der Mischgas-Separator mit seiner Hauptachse etwa horizontal angeordnet ist, und daß Wärmeübertragungsplatten (211) von dem unteren Ende der Kühleinrichtung (204) bis zu dem oberen Ende der Adsorptionsschicht (202) in gleichen Intervallen in der Hauptachsenrichtung des Mischgas-Separators (200') angeordnet sind.