KR102439151B1 - High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus and purification method using same - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a high purity sulfur hexafluoride purification apparatus and a purification method using the same. The high purity sulfur hexafluoride purification apparatus comprises: a supply unit supplying a target gas containing sulfur hexafluoride; a preprocessing unit including a first scrubber allowing the target gas to pass through a chamber, in which a sodium hydroxide solution is sprayed, so that the sodium hydroxide solution and a soluble gas component included in the target gas are contacted and collected, and a second scrubber allowing the target gas which passes through the first scrubber to pass through the chamber in which water is sprayed so that the soluble gas component included in the target gas is contacted to the water and collected; a moisture removal unit passing the target gas, which passes through the preprocessing unit, through a condenser or a chemical dryer filled with an adsorbent to remove mixed moisture so that a moisture concentration is maintained at 0.1-1 ppm; and a distillation unit for heating at high pressure and high temperature to separate sulfur hexafluoride by using the difference in boiling point so as to remove a non-reactive gas composed of oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride mixed in the target gas from which moisture is removed in the moisture removal unit, or any one or two or more highly toxic substances selected from a group consisting of SO_2F_2, S_2F_10, and S_2F_10O. Accordingly, even if a concentration of recovered sulfur hexafluoride is low (10%), sulfur hexafluoride can be recovered and recycled into high purity sulfur hexafluoride through step-by-step impurity removal.

Description

고순도 육불화황 정제 장치 및 이를 이용하는 정제 방법{High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus and purification method using same}High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus and purification method using same

본 발명은 증류법에 의한 고순도 육불화황 정제 장치 및 이를 이용하는 정제 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus by distillation method and a purification method using the same.

일반적으로 변전소에서 사용하는 고전압 전기차단기나 개폐기는 절연성가스인 육불화황 가스를 사용하고 있으며, 이 육불화황 가스의 지구온난화 지수는 이산화탄소의 23900배나 되고 대기잔류 기간도 3200년이나 되어 배출 시 지구 온난화에 큰 영향을 미친다. Generally, high-voltage electric circuit breakers or switchgear used in substations use sulfur hexafluoride gas, an insulating gas. The global warming potential of sulfur hexafluoride gas is 23,900 times that of carbon dioxide and the atmospheric residual period is 3200 years. have a major impact on global warming.

현재, "전기장치에서의 SF6 가스 분석과 처리에 관한 기술지침 [KOSHA GUIDE E-123-2012]" 및 "SF6와 SF6혼합가스 회수및 재사용 기술 [SPS KOEMA 0941:2015]" 등에 회수 및 재사용 관련 내용이 잘 나타나 있으나, 효율적이고 고품질의 육불화황을 재생하는 기술에 대한 부분은 없다. Currently, recovery and reuse related to "Technical Guidelines for SF6 Gas Analysis and Treatment in Electrical Equipment [KOSHA GUIDE E-123-2012]" and "SF6 and SF6 Mixed Gas Recovery and Reuse Technology [SPS KOEMA 0941:2015]" Although well documented, there is no section on techniques for efficient and high-quality sulfur hexafluoride regeneration.

육불화황 회수 및 재사용 기술로 재생된 낮은 품질의 육불화황은 고전압 전기차단기나 개폐기의 잦은 고장과 짧은 수명의 원인이 된다. Low-quality sulfur hexafluoride regenerated with sulfur hexafluoride recovery and reuse technology causes frequent breakdowns and short lifespan of high-voltage electric circuit breakers and switchgear.

새롭게 개발되는 육불화황의 정제기술은 맴브레인을 이용하는 방법, 심냉법을 이용한 고상화 방법, 끓는점 차이를 이용한 증류법 등이 있으나 모두 회수율이 낮으며, IEC60376 2005에 부합하는 품질을 확보하지 못하고 있다. The newly developed purification technology for sulfur hexafluoride includes a method using a membrane, a solidification method using a deep cooling method, and a distillation method using a difference in boiling point.

일반적으로 고전압 전기차단기나 개폐기에서 회수되는 육불화황의 품질은 회수과정에서 대기혼입이나 전기차단기나 개폐기 자체적 문제로 육불화황 함량이 30%~97% 수준이며, 독성물질의 함량은 때로는 10000 ppm을 초과하는 경우도 발생한다. In general, the quality of sulfur hexafluoride recovered from high-voltage electric circuit breakers or switchgear is 30% to 97% of sulfur hexafluoride content due to atmospheric mixing in the recovery process or problems with electric circuit breakers or switchgear itself, and the content of toxic substances is sometimes 10,000 ppm. Excessive cases occur.

회수된 용기 내에서 육불화황이 10% 미만 일경우에는 소각 처리나 기타 다른방법으로 처리하는 것이 바람직하며, 10% 이상인 경우 재생 과정을 통해 재생하여 활용하여야 한다. If the sulfur hexafluoride content in the recovered container is less than 10%, it is preferable to treat it by incineration or other methods.

재생 과정은 대부분 고전압 전기차단기나 개폐기에서 회수되는 육불화황의 품질은 95% 이상의 함량으로 구성되며, 5000 ppm 이상의 독성가스를 함유하고 있다. The quality of sulfur hexafluoride recovered from most high-voltage electric circuit breakers or switchgear in the regeneration process consists of 95% or more, and contains more than 5000 ppm of toxic gas.

따라서 유해 독성가스를 제거하는 공정이 필수적으로 요구된다. Therefore, a process for removing harmful toxic gases is essential.

대한민국 등록특허 10-1095199호Republic of Korea Patent No. 10-1095199

본 발명은 종래 기술의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 높은 회수율로 고품질의 육불화황을 재생하여 신품과 같은 수준의 품질을 갖는 육불화황을 안정적으로 재생할 수 있는 고순도 육불화황 정제 장치 및 이를 이용하는 정제 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and a high-purity sulfur hexafluoride purification device capable of stably regenerating sulfur hexafluoride having the same quality as a new product by regenerating high-quality sulfur hexafluoride with a high recovery rate; An object of the present invention is to provide a purification method using the same.

상기한 본 발명의 목적은, 육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 공급부; 상기 대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분사되는 챔버를 통과되도록 하여 수산화나트륨 용액과 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제1스크러버와, 상기 제1스크러버를 통과한 대상 기체를 물이 분사되는 챔버를 통과시키면서 물에 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제2스크러버를 구비하는 전처리부; 상기 전처리부를 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 케미컬 드라이어를 통과시켜 혼입되어 있는 수분이 제거되어 수분 농도가 0.1~1 ppm으로 유지되도록 하는 수분제거부; 및 상기 수분제거부에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스 또는 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질를 제거하기 위해 끓는점 차이를 이용하여 육불화황과 분리되도록 하기 위해 고압, 고온으로 가열하는 증류부;를 포함하는 것을 특징으로 한다.The above object of the present invention, the supply unit for supplying the target gas containing sulfur hexafluoride; A first scrubber for allowing the target gas to pass through a chamber into which the sodium hydroxide solution is sprayed so that the sodium hydroxide solution and the soluble gas component contained in the target gas are in contact and collected, and the target gas passing through the first scrubber is water a pre-processing unit having a second scrubber that allows the soluble gas component contained in the target gas to contact and collect water while passing through the sprayed chamber; a water removal unit for passing the target gas that has passed through the pretreatment unit through a condenser or a chemical dryer filled with an adsorbent to remove the mixed water and maintain the water concentration at 0.1 to 1 ppm; And any one selected from the group consisting of a non-reactive gas or SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O consisting of oxygen, nitrogen and tetrafluorocarbon mixed into the target gas from which moisture has been removed by the water removal unit or a distillation unit heating at high pressure and high temperature to separate from sulfur hexafluoride by using the boiling point difference to remove 2 or more highly toxic substances.

상기 수분제거부의 흡착제는 몰레큘러시브, 알루미나 및 실리카겔로 이루어진 군에서 택일되는 것을 특징으로 한다. The adsorbent of the water removal unit is characterized in that it is selected from the group consisting of molecular sieves, alumina and silica gel.

상기 증류부는 상기 증류부는 1차 증류탑과, 상기 1차 증류탑에서 수득된 대상 기체에 혼입된 맹독성 물질을 제거하는 2차 증류탑;을 포함하고, 상기 1차 증류탑은 대상 기체가 유입되는 인입부와, 상부에 형성된 인출부를 구비한 본체와, 상기 본체의 내측 하부에 형성된 가열부와, 상기 본체의 상단부에 형성된 열교환기를 포함하고, 상기 가열부는 전기 히터 또는 스팀 라인인 것을 특징으로 한다.The distillation unit includes a primary distillation column and a secondary distillation column for removing the toxic substances mixed in the target gas obtained from the primary distillation column, wherein the primary distillation column includes an inlet through which the target gas is introduced; It is characterized in that it comprises a main body having a lead-out portion formed in the upper portion, a heating portion formed in an inner lower portion of the main body, and a heat exchanger formed in an upper end portion of the main body, wherein the heating portion is an electric heater or a steam line.

상기 2차 증류탑은 1차 증류탑 보다 1~5bar 높게 운전되는 것을 특징으로 한다.The secondary distillation column is characterized in that it is operated 1 to 5 bar higher than the primary distillation column.

상기 1차 증류탑의 1단계 열교환기는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영이 되며, 2단계 열교환기는 40~70 bar, -30~-50℃로 운영되며, 상기 2차 증류탑의 1단계 열교환기는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영되는 것을 특징으로 한다.The first-stage heat exchanger of the primary distillation column is operated at 20-30 bar, -20 to -45 °C, and the second stage heat exchanger is operated at 40-70 bar, -30 to -50 °C, and 1 of the secondary distillation column The stage heat exchanger is characterized in that it is operated at 20 to 30 bar, -20 to -45 °C.

상기 1차 증류탑의 1단계 열교환기에서 수득된 대상 기체에 혼입된 육불화황을 분리하는 분리부;를 더 포함하고, 상기 분리부는 육불화황만 동결시켜 고형화하는 냉동고를 포함하고, 상기 냉동고에서 -180℃ ∼ -67℃로 냉동시켜 육불화황만 동결시키고, 저온에 비반응성인 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리하는 것을 특징으로 한다.Further comprising; a separation unit for separating sulfur hexafluoride mixed in the target gas obtained in the first-stage heat exchanger of the primary distillation column, wherein the separation unit includes a freezer for solidifying only sulfur hexafluoride by freezing, and in the freezer It is characterized in that only sulfur hexafluoride is frozen by freezing at -180°C to -67°C, and oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride, which are non-reactive at low temperatures, are separated.

상기한 본 발명의 목적은, 육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 1공정; 상기 대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분무되는 제1스크러버에 통과시키면서 용해성 가스 성분을 포집하는 2-1공정; 상기 2-1공정을 통과한 대상 기체를 물이 분무되는 제2스크러버에 통과시켜 용해성 가스 성분을 포집하는 2-2공정; 상기 2-2공정을 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 드라이어를 통과시키면서 건조되도록 하여 수분을 제거하는 3공정; 상기 3공정에서 수분이 제거된 대상 기체를 1차 증류탑에 공급하여 가열시킨 후, 열교환기를 통과시켜 육불화황보다 어는점이 낮은 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리시키도록 분리부에 이송하여 분리부의 냉동고를 통과시켜 어는점 차이를 이용하여 산소, 질소 및 사불화탄소를 제거하고, 육불화황은 다시 1차 증류탑으로 회수토록 하는 4-1공정; 상기 4-1공정 후 1차 증류탑의 대상 기체를 2차 증류탑에서 재가열시켜 맹독성 물질을 증발시켜 제거되도록 하는 4-2공정; 및 상기 4-2공정 후 수분건조부에 통과시켜 건조된 대상 기체를 용기에 충진시키는 5공정;을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 방법에 의해 달성될 수 있다.The above-described object of the present invention, one step of supplying a target gas containing sulfur hexafluoride; Step 2-1 of collecting soluble gas components while passing the target gas through a first scrubber sprayed with sodium hydroxide solution; a 2-2 step of collecting the soluble gas component by passing the target gas that has passed through the 2-1 step through a second scrubber sprayed with water; a third step of removing moisture by allowing the target gas that has passed through step 2-2 to be dried while passing through a condenser or a dryer filled with an adsorbent; After the target gas from which moisture has been removed in step 3 is supplied to the primary distillation column and heated, it is passed through a heat exchanger to separate oxygen, nitrogen and carbon tetrafluorocarbon, which has a lower freezing point than sulfur hexafluoride, and is transferred to the separator to separate the freezer. 4-1 process in which oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride are removed using the difference in freezing point and sulfur hexafluoride is recovered to the primary distillation column; a 4-2 step of reheating the target gas of the primary distillation column in the secondary distillation column after the 4-1 step to evaporate and remove the toxic substances; and step 5 of filling the container with the dried target gas by passing it through the moisture drying unit after step 4-2.

상기 3공정의 흡착제는 몰레큘러시브, 알루미나 및 실리카겔로 이루어진 군에서 택일되는 것을 특징으로 한다.The adsorbent in step 3 is characterized in that it is selected from the group consisting of molecular sieve, alumina and silica gel.

상기 4-1공정은 20~30bar, 50~100℃ 범위에서 전기 또는 스팀으로 가열하는 것을 특징으로 한다.The 4-1 process is characterized in that it is heated by electricity or steam in the range of 20 to 30 bar, 50 to 100 ℃.

상기 4-2공정은 육불화황이 포함된 대상 기체 100중량부를 기준하여 맹독성물질의 총함량이 0.5~1 중량부인 것을 특징으로 한다.The 4-2 process is characterized in that the total content of the highly toxic substance is 0.5 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the target gas containing sulfur hexafluoride.

상기 2-1공정 또는 2-2공정의 용해성 가스 성분은 HF, SO2F2, SO2, H2SO3, SOF2, SF4, SF2, S2F2 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 것을 특징으로 한다.The soluble gas component of step 2-1 or step 2-2 is HF, SO 2 F 2 , SO 2 , H 2 SO 3 , SOF 2 , SF 4 , SF 2 , S 2 F 2 and S 2 F 10 O It is characterized in that any one or two or more selected from the group consisting of.

본 발명에 따르면, 회수된 육불화황의 농도(10%)가 낮아도 육불화황을 회수할 수 있으며, 단계적 불순물 제거로 고순도의 육불화황 품질로 재생 가능하며, 연속적 운전으로 안정된 품질확보가 가능하다.According to the present invention, it is possible to recover sulfur hexafluoride even when the concentration (10%) of the recovered sulfur hexafluoride is low, and it is possible to reproduce with high purity sulfur hexafluoride quality by stepwise removal of impurities, and it is possible to secure stable quality through continuous operation .

도 1은 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치에 대한 구성도,
도 2는 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치에서 '제1,2스크러버'의 '받침장치'를 개략적으로 나타낸 측면도,
도 3은 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치에서 '제1,2스크러버'의 '받침장치'를 개략적으로 나타낸 정면도.
도 4는 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 방법에 대한 공정 흐름도,
도 5는 본 발명에 따라 정제된 대상 기체에 대한 가스 크로마토그래피.
1 is a block diagram of a high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention;
2 is a side view schematically showing the 'supporting device' of the 'first and second scrubbers' in the high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention;
Figure 3 is a front view schematically showing the 'support device' of the 'first and second scrubbers' in the high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention.
4 is a process flow diagram for a high-purity sulfur hexafluoride purification method according to the present invention;
5 is a gas chromatography of the target gas purified according to the present invention.

이하 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 토대로 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, preferred embodiments will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

하기에서 설명될 실시예는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 발명을 용이하게 실시할 수 있을 정도로 상세하게 설명하기 위한 것이며, 이로 인해 본 발명의 기술적인 사상 및 범주가 한정되는 것을 의미하지는 않는다.The embodiments to be described below are intended to explain in detail enough to be easily implemented by those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains, thereby limiting the technical spirit and scope of the present invention. doesn't mean

또한, 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있으며, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있고, 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 함을 밝혀둔다. In addition, the size or shape of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience of explanation, and the terms specifically defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may vary depending on the intention or custom of the user or operator. It should be noted that definitions of these terms should be made based on the content throughout this specification.

첨부된 도면 중에서, 도 2는 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치에서 '제1,2스크러버'의 '받침장치'를 개략적으로 나타낸 측면도, 도 3은 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치에서 '제1,2스크러버'의 '받침장치'를 개략적으로 나타낸 정면도. 도 4는 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 방법에 대한 공정 흐름도, 도 5는 본 발명에 따라 정제된 대상 기체에 대한 가스 크로마토그래피이다. Of the accompanying drawings, FIG. 2 is a side view schematically showing the 'support device' of the 'first and second scrubbers' in the high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention, and FIG. 3 is a high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention. A schematic front view of the 'supporting device' of the '1st and 2nd scrubbers' in Fig. 4 is a process flow diagram for a method for purifying high-purity sulfur hexafluoride according to the present invention, and FIG. 5 is a gas chromatography of a target gas purified according to the present invention.

도 1에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 장치는, As shown in Figure 1, the high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus according to the present invention,

육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 공급부(100);a supply unit 100 for supplying a target gas containing sulfur hexafluoride;

대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분사되는 챔버를 통과되도록 하여 수산화나트륨 용액과 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제1스크러버(210)와, A first scrubber 210 for allowing the target gas to pass through the chamber to which the sodium hydroxide solution is sprayed so that the sodium hydroxide solution and the soluble gas component contained in the target gas are in contact and collected;

제1스크러버(210)를 통과한 대상 기체를 물이 분사되는 챔버를 통과시키면서 물에 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제2스크러버(220)를 구비하는 전처리부(200);A pre-processing unit 200 having a second scrubber 220 that allows the target gas that has passed through the first scrubber 210 to contact and collect the soluble gas component contained in the target gas in water while passing through a chamber in which water is sprayed. ;

전처리부(200)를 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 케미컬 드라이어(380)를 통과시켜 혼입되어 있는 수분이 제거되어 수분 농도가 0.1~1 ppm으로 유지되도록 하는 수분제거부(300); 및 Water removal unit 300 for passing the target gas that has passed through the pre-processing unit 200 through a condenser or a chemical dryer 380 filled with an adsorbent to remove the mixed moisture so that the moisture concentration is maintained at 0.1 to 1 ppm; and

상기 수분제거부(300)에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스 또는 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질을 제거하기 위해 끓는점 차이를 이용하여 육불화황과 분리되도록 하기 위해 고압, 고온으로 가열하는 증류부(400);Selected from the group consisting of oxygen, nitrogen, and non-reactive gas or SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O made up of oxygen, nitrogen and tetrafluorocarbon mixed in the target gas from which moisture has been removed by the water removal unit 300 . Distillation unit 400 for heating at high pressure and high temperature so as to be separated from sulfur hexafluoride by using the boiling point difference to remove any one or two or more highly toxic substances;

를 포함한다.includes

공급부(100)는 전력설비에서 발생된 오염된 육불화황이 포함된 대상 기체를 공급하도록 육불화황이 포함된 대상 기체가 충진된 육불화황 회수전용용기(120)를 포함한다. The supply unit 100 includes a sulfur hexafluoride recovery container 120 filled with the target gas containing sulfur hexafluoride to supply the target gas containing the contaminated sulfur hexafluoride generated in the power facility.

육불화황의 오염은 가스의 부적합한 취급, 누출, 표면, 벌크 물질 및 흡착기로부터의 탈착, 방전 분해, 방전 분해생성물의 2차 반응, 먼지 입자의 기계적 발생에 의해 발생된다. Sulfur hexafluoride contamination is caused by improper handling of gases, leaks, desorption from surfaces, bulk materials and adsorbers, discharge decomposition, secondary reactions of discharge decomposition products, and mechanical generation of dust particles.

누출에 의한 오염은 용기 외부의 공기와 수증기의 분압이 용기 내부보다 높기 때문에 압축용기 내부로 확산되어 침투해 들어가는 공기와 습기에 의한다. Contamination by leakage is caused by air and moisture that diffuse and penetrate into the inside of the compression container because the partial pressure of the air and water vapor outside the container is higher than that inside the container.

탈착에 의한 오염은 습기와 가스에 의해 발생되며 이 습기와 가스는 설비 내부 표면에 흡착되거나 또는 설비가 조립되기 전 벌크 물질에 흡착된다. 금속 표면에는 습기가 끼고 세제(cleaning agent)가 잔류될 수 있다. 고분자물질은 벌크 내부에 습기를 함유하게 되고 이것이 시스템 내부의 가장 중요한 습기원이 된다.Contamination by desorption is caused by moisture and gas, which are adsorbed on the inner surface of the equipment or adsorbed on the bulk material before the equipment is assembled. Moisture builds up on the metal surface and a cleaning agent may remain. Polymers contain moisture inside the bulk, which is the most important moisture source inside the system.

방전에 의한 분해는 코로나형 부분방전, 불꽃방전(Spark discharge), 개폐아크(Switching arc) 또는 고장아크(Failure arc)에 의한 전기방전에 의한다. Decomposition by discharge is caused by corona-type partial discharge, spark discharge, switching arc, or electrical discharge by failure arc.

금속미립자(metal dust particle)는 1차회로 접점의 마찰(rubbing)에 의해 발생되고, 이들 미립자가 절연격벽(insulating barrier)과 같이 고전계가 가해지는 부위에 떨어지게 되면 절연체 표면에서 트래킹(tracking)을 일으켜 섬락에 이르게 된다. Metal dust particles are generated by rubbing of the primary circuit contacts, and when these particles fall on a high electric field such as an insulating barrier, tracking occurs on the surface of the insulator. leads to flashover

상기 수분제거부(300)의 흡착제는 몰레큘러시브, 알루미나 및 실리카겔로 이루어진 군에서 택일될 수 있다. The adsorbent of the moisture removal unit 300 may be selected from the group consisting of molecular sieves, alumina and silica gel.

몰레큘러시브(molecular sieve)는 지름이 균일한 가느다란 구멍을 다량으로 가져 뚜렷한 흡착력을 보유하므로, 분자를 체질하는 작용을 가진다. 공업용 흡습제, 이산화탄소나 황화수소 등의 흡수제, 노말파라핀과 아이소파라핀 등의 분자를 체질하는 데 사용된다. 또 탄화수소의 분해·중합·이성질체화(異性質體化)·불균일화 등 각종 촉매활성을 지니며, 또한 촉매운반자로서도 우수하기 때문에, 특히 석유·석유화학 공업용 촉매로서 다량으로 사용된다. Molecular sieve (molecular sieve) has a large amount of thin pores with uniform diameter, so it has a clear adsorption force, and thus has an action of sieving molecules. It is used as an industrial desiccant, absorbent such as carbon dioxide or hydrogen sulfide, and sieving molecules such as normal paraffin and isoparaffin. In addition, it has various catalytic activities such as decomposition, polymerization, isomerization, and heterogeneity of hydrocarbons, and is also excellent as a catalyst carrier.

한편 상기 수분제거부(300)에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소를 제거하기 위해 끓는점 차이를 이용하여 육불화황과 분리되도록 하기 위해 고압, 고온으로 가열하는 증류부(400);를 포함할 수 있다. On the other hand, in order to remove oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride mixed in the target gas from which moisture has been removed in the water removal unit 300, a distillation unit heating at high pressure and high temperature to separate from sulfur hexafluoride by using the boiling point difference ( 400); may include.

용해성 가스와 수분을 제거한 회수된 육불화황 가스내에는 산소(O2), 질소(N2), 사불화탄소(CF4) 등 제거되지 못한 반응성이 거의 없는 가스들이 상당량 존재한다.In the recovered sulfur hexafluoride gas from which the soluble gas and moisture have been removed, there are a significant amount of gases with little reactivity that cannot be removed, such as oxygen (O 2 ), nitrogen (N 2 ), and carbon tetrafluorocarbon (CF 4 ).

이러한 반응성이 적은 가스들은 높은 끓는점으로 구성되어 있으며, 각각의 끓는점은 O2 -183.0℃, N2 -195.8℃, CF4 -127.8℃ 등으로 SF6 -50.8℃ 끓는점에 비하여 매우 낮다.These less reactive gases are composed of high boiling points, and each boiling point is O 2 -183.0°C, N 2 -195.8°C, CF 4 -127.8°C, etc., which is very low compared to the boiling point of SF 6 -50.8°C.

이러한 물질들의 분리는 끓는점 차이를 이용하여 저온 고압 증류탑을 이용하여 분리가 가능하다.Separation of these substances is possible using a low-temperature high-pressure distillation column using the difference in boiling point.

증류부(400)는 1,2단계 열교환기(416-1,416-2)로 구성이 되며, 1단계 열교환기(416-1)에서는 끓는점이 낮은 O2, N2, CF4 제거를 목적으로 운영되며, 2단계 열교환기(416-2)는 극미량 존재하는 맹독성 물질들을 제거하는 목적으로 운영된다.The distillation unit 400 is composed of first and second stage heat exchangers 416-1 and 416-2, and the first stage heat exchanger 416-1 operates for the purpose of removing O 2 , N 2 , CF 4 having a low boiling point. and the second stage heat exchanger 416-2 is operated for the purpose of removing very toxic substances present in trace amounts.

증류부(400)는 상기 수분제거부(300)에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스 또는 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질을 제거한다. The distillation unit 400 is a non-reactive gas or SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O composed of oxygen, nitrogen and tetrafluorocarbon mixed in the target gas from which moisture has been removed by the water removal unit 300 . Removes any one or two or more highly toxic substances selected from the group consisting of.

증류부(400)는 20~30bar, 50~100℃로 가열하는 1차 증류탑(410)과 2차 증류탑(420)으로 구성된다. The distillation unit 400 is composed of a primary distillation column 410 and a secondary distillation column 420 heated to 20-30 bar, 50-100 ° C.

1차 증류탑(410)은 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스를 제거한다.The primary distillation column 410 removes a non-reactive gas consisting of oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluorocarbon.

2차 증류탑(420)은 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질을 제거한다. The secondary distillation column 420 removes any one or two or more highly toxic substances selected from the group consisting of SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O.

1차 증류탑(140)의 1단계 열교환기(416-1)는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영이 되며, 2단계 열교환기(416-2)는 40~70 bar, -30~-50℃로 운영이 되며, 2차증류탑(420)의 1단계 열교환기(426)는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영된다.The first-stage heat exchanger (416-1) of the primary distillation column 140 is operated at 20-30 bar, -20 to -45 °C, and the second-stage heat exchanger (416-2) is 40 to 70 bar, -30 It is operated at ~-50 ℃, the first stage heat exchanger 426 of the secondary distillation tower 420 is operated at 20 ~ 30 bar, -20 ~ -45 ℃.

1차 증류탑(410)은 대상 기체가 유입되는 인입부(411)와, 상부에 형성된 인출부(412)를 구비한 본체(413)와, 상기 본체(413)의 내측 하부에 형성된 가열부(415)와, 상기 본체(413)의 상단부에 연결된 제1,2단계 열교환기(416)를 포함한다. The primary distillation column 410 includes a main body 413 having an inlet 411 through which a target gas is introduced, an outlet 412 formed thereon, and a heating unit 415 formed in the lower inner side of the main body 413 . ) and a first and second stage heat exchanger 416 connected to the upper end of the main body 413 .

바람직하게는, 상기 가열부(415)는 물이 저장된 수조와, 수조를 가열하여 물을 증발시켜 수증기를 만드는 전기 히터 또는 스팀 라인이 적용된다.Preferably, the heating unit 415 includes a water tank in which water is stored, and an electric heater or a steam line that heats the water tank to evaporate water to generate water vapor.

1차 증류탑(410)은 컴프레셔를 통하여 20~30 bar의 압력으로 운영되며, 바닥 온도는 50~100 ℃ 범위에서 전기 또는 스팀으로 가열한다. The primary distillation column 410 is operated at a pressure of 20-30 bar through a compressor, and the bottom temperature is heated with electricity or steam in the range of 50-100 ℃.

1차 증류탑(410)의 상단부와 연결되어 제1단계 열교환기(416-1) 및 제2단계 열교환기(416-2)를 통과한 기체는 분리부의 냉동고에서 냉각되어 분리된 육불화황은 1차 증류탑(410)로 다시 회수된다. The gas that is connected to the upper end of the primary distillation column 410 and passed through the first-stage heat exchanger 416-1 and the second-stage heat exchanger 416-2 is cooled in the freezer of the separation unit, and the separated sulfur hexafluoride is first It is recovered back to the distillation column 410 .

상기 제1단계 열교환기(416)는 20~30bar, -20~-45℃의 조건으로 운영되고, 후술되는 제2단계 열교환기(426)는 40~70bar, -30~-50℃의 조건으로 운영되도록 한다. The first stage heat exchanger 416 is operated under conditions of 20 to 30 bar and -20 to -45 ℃, and the second stage heat exchanger 426 to be described later is 40 to 70 bar and -30 to -50 ℃ conditions. make it operational

상기 제1단계 열교환기(416)는 육불화황의 결정화를 방지하도록 삼중점 온도 -49.4℃ 보다 높게 운전되는 것이다. The first stage heat exchanger 416 is to be operated higher than the triple point temperature of -49.4 ℃ to prevent crystallization of sulfur hexafluoride.

운영시 육불화황이 결정화된다면 배관 막힘 등의 문제를 발생시키므로 삼중점(triple point) 온도 -49.4℃ 보다 높게 운전된다.If sulfur hexafluoride crystallizes during operation, it causes problems such as clogging of pipes, so it is operated higher than the triple point temperature of -49.4℃.

한편 1차 증류탑(410)에서 수득된 대상 기체에 혼입된 맹독성 물질은 2차 증류탑(420)에서 제거될 수 있다. On the other hand, the highly toxic substances mixed in the target gas obtained in the primary distillation column 410 may be removed in the secondary distillation column 420 .

상기 맹독성 물질은 SO2F2, S2F10, S2F10O 등이다. The highly toxic material is SO 2 F 2 , S 2 F 10 , S 2 F 10 O etc.

2차 증류탑(420)은 대상 기체가 유입되는 인입부(421)와, 상부에 형성된 인출부(422)를 구비한 본체(423)와, 상기 본체(423)의 내측 하부에 형성된 가열부(425)와, 상기 본체(423)의 상단부에 형성된 제1단계 열교환기(426)를 포함하고, 상기 가열부(425)는 전기 히터 또는 스팀 라인이다. The secondary distillation column 420 has a main body 423 having an inlet portion 421 through which a target gas is introduced, an outlet portion 422 formed on the upper portion, and a heating portion 425 formed at an inner lower portion of the main body 423 . ) and a first stage heat exchanger 426 formed at the upper end of the main body 423 , wherein the heating unit 425 is an electric heater or a steam line.

바람직하게는 2차 증류탑(420)은 1차 증류탑(410)보다 1~5bar 높게 운전된다. Preferably, the secondary distillation column 420 is operated 1 to 5 bar higher than the primary distillation column 410 .

또한 육불화황이 포함된 대상 기체 100중량부를 기준하여 맹독성물질의 총함량이 0.5~1 중량부로 운영된다. In addition, based on 100 parts by weight of the target gas containing sulfur hexafluoride, the total content of highly toxic substances is operated at 0.5 to 1 parts by weight.

구체적으로는 2차 증류탑(420)은 증류탑 바닥의 육불화황 제품 중 맹독성물질의 총함량은 대상 기체 중 1wt%가 넘지 않도록 운영된다.Specifically, the secondary distillation column 420 is operated so that the total content of the highly toxic substances in the sulfur hexafluoride product at the bottom of the distillation column does not exceed 1 wt% of the target gas.

상기 제1,2증류탑을 통과한 육불화황은 최종적으로 수분제거를 위한 케미컬 드라이어(450)를 통과하여 저장탱크(600)에 보관한다.The sulfur hexafluoride that has passed through the first and second distillation towers is finally stored in the storage tank 600 through a chemical dryer 450 for water removal.

제1,2증류탑을 순차적으로 통과하면서 대상 기체 중에는 여전히 12% 내외의 육불화황이 있으며, 이것을 완전히 분리하기 위해서는 -180℃ ∼ -67℃로 운전되는 냉동고에서 반응성이 없는 기체(O2, N2, CF4 등)를 제거하여야 한다.While sequentially passing through the 1st and 2nd distillation towers, there is still around 12% sulfur hexafluoride in the target gas, and in order to completely separate it, a non-reactive gas (O 2 , N 2 , CF 4 , etc.) should be removed.

한편 상기 증류부(400)의 1차 증류탑(410)에서 수득된 대상 기체는 분리부(미도시);로 이송된다. Meanwhile, the target gas obtained from the primary distillation column 410 of the distillation unit 400 is transferred to a separation unit (not shown).

분리부는 육불화황만 동결시켜 고형화하는 냉동고(미도시)를 포함하고, 상기 냉동고에서 냉동에 의해 육불화황만 동결시키고, 저온에 반응성이 없는 기체, 즉 비반응성인 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리하여 제거한다. The separation unit includes a freezer (not shown) that freezes only sulfur hexafluoride to solidify, freezes only sulfur hexafluoride by freezing in the freezer, and freezes only sulfur hexafluoride and gases that are non-reactive at low temperatures, that is, non-reactive oxygen, nitrogen and carbon tetrafluoride. separate and remove

육불화황(SF6)의 어는 점은 -64℃이고, O2의 어는 점은 -219℃, N2의 어는 점은 -210.8℃, CF4의 어는 점은 -184℃ 이므로 냉동고에서 -180℃ ∼ -67℃의 온도에서 동결시킨다. The freezing point of sulfur hexafluoride (SF 6 ) is -64°C, the freezing point of O 2 is -219°C, the freezing point of N 2 is -210.8°C, and the freezing point of CF 4 is -184°C, so -180 in the freezer. Freeze at a temperature of ℃ ~ -67℃.

증류부(400)에서 회수된 대부분의 육불화황 가스는 97% 정도의 육불화황 함량을 갖고 있으나 때로는 낮은 품질로 회수된 경우 분리부의 냉동고를 활용할수 있다. Most of the sulfur hexafluoride gas recovered from the distillation unit 400 has a sulfur hexafluoride content of about 97%.

냉동고를 사용할 경우에는 3일 이상 충분히 온도를 낮추어 육불화황을 고화시킨 후 어는점이 낮은 기체를 제거하고 육불화황 가스를 분리할 수 있다.When using a freezer, the temperature is sufficiently lowered for 3 days or more to solidify the sulfur hexafluoride, and then the gas with a low freezing point can be removed and the sulfur hexafluoride gas can be separated.

분리된 산소, 질소 및 사불화탄소는 대기중으로 방출하거나 별도의 포집장치에 의해 포집하여 분리시킬 수 있다. The separated oxygen, nitrogen and carbon tetrafluorocarbons can be released into the atmosphere or collected and separated by a separate collection device.

한편 상기 제1스크러버(210) 또는 제2스크러버(220)의 하부에 장착되는 받침장치(10);를 포함할 수 있다. On the other hand, the first scrubber 210 or the support device 10 mounted on the lower portion of the second scrubber 220; may include.

도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이, 받침장치(10)는 지면에 설치되는 고정판(11)과, 고정판(11)에 끼움결합되어 제1스크러버(210) 또는 제2스크러버(220)의 하부면에 지지되는 이동판(12) 및 고정판(11)과 이동판(12) 사이에 배치되고, 이동판(12)을 탄성적으로 지지하도록 구성되는 복수의 완충유닛(13)을 포함하는 것을 특징으로 한다. As shown in FIGS. 2 and 3 , the supporting device 10 is fitted with a fixing plate 11 installed on the ground, and the fixing plate 11 , and the lower surface of the first scrubber 210 or the second scrubber 220 . It is disposed between the moving plate 12 and the fixed plate 11 and the moving plate 12 supported on, characterized in that it comprises a plurality of buffer units 13 configured to elastically support the moving plate 12 do.

복수의 완충유닛(13)은 코어 스프링(131), 제1 서브 스프링(132), 제2 서브 스프링(133) 및 방진 탄성체(134)를 포함할 수 있다.The plurality of buffer units 13 may include a core spring 131 , a first sub-spring 132 , a second sub-spring 133 , and an anti-vibration elastic body 134 .

코어 스프링(131)은 고정판(11)과 이동판(12)의 중앙에 배치되고, 전후 방향을 따라 이동판(12)을 탄성적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 코어 스프링(131)은 압축 코일 이경 스프링의 형태로 구현될 수 있다.The core spring 131 may be disposed at the center of the fixed plate 11 and the moving plate 12 , and may be configured to elastically support the moving plate 12 in the front-rear direction. For example, the core spring 131 may be implemented in the form of a compression coil diametrical spring.

제1 서브 스프링(132)은 코어 스프링(131)의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치되고, 전후 방향을 따라 이동판(12)을 탄성적으로 지지하도록 구성될 수 있다. The first sub springs 132 may be spaced apart from each other at equal intervals along the circumference of the core spring 131 , and may be configured to elastically support the moving plate 12 in the front-rear direction.

예를 들어, 제1 서브 스프링(132)은 코어 스프링(131) 보다 작은 크기의 압축 코일 스프링의 형태로 구현될 수 있다.For example, the first sub spring 132 may be implemented in the form of a compression coil spring having a size smaller than that of the core spring 131 .

제2 서브 스프링(133)은 코어 스프링(131)의 둘레를 따라 등간격으로 이격 배치되고, 제1 서브 스프링(132)과 다른 위치에서 전후 방향을 따라 이동판(12)을 탄성적으로 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 제2 서브 스프링(133)은 인장 코일 스프링의 형태로 구현될 수 있다.The second sub springs 133 are spaced apart at equal intervals along the circumference of the core spring 131 and elastically support the moving plate 12 along the front-rear direction at a position different from that of the first sub-spring 132 . can be configured. For example, the second sub spring 133 may be implemented in the form of a tension coil spring.

방진 탄성체(134)는 제2 서브 스프링(133)을 내부에 수용하고, 전후 방향으로 고정판(11)과 이동판(12)을 지지하도록 구성될 수 있다. 예를 들어, 방진 탄성체(134)는 고무, 실리콘 및 우레탄 중 적어도 어느 하나로 구현될 수 있다.The vibration-proof elastic body 134 may be configured to accommodate the second sub spring 133 therein, and to support the fixed plate 11 and the moving plate 12 in the front-rear direction. For example, the vibration-proof elastic body 134 may be implemented with at least one of rubber, silicone, and urethane.

[실시예][Example]

전술한 고순도 육불화황 정제 장치를 이용하여 고순도 육불화황 정제하는 방법은 다음과 같다. A method of purifying high-purity sulfur hexafluoride using the above-described high-purity sulfur hexafluoride purification apparatus is as follows.

도 4는 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 방법에 대한 공정 흐름도이다. 4 is a process flow diagram for a high-purity sulfur hexafluoride purification method according to the present invention.

도 4에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 고순도 육불화황 정제 방법은, As shown in Figure 4, the high-purity sulfur hexafluoride purification method according to the present invention,

육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 1공정(S1);Step 1 (S1) of supplying a target gas containing sulfur hexafluoride;

대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분무되는 제1스크러버(210)에 통과시키면서 용해성 가스 성분을 포집하는 2-1공정(S2-1);Step 2-1 (S2-1) of collecting the soluble gas component while passing the target gas through the first scrubber 210 to which the sodium hydroxide solution is sprayed;

2-1공정(S1)을 통과한 대상 기체를 물이 분무되는 제2스크러버(220)에 통과시켜 용해성 가스 성분을 포집하는 2-2공정(S2-2);2-2 step (S2-2) of collecting the soluble gas component by passing the target gas that has passed through the 2-1 step (S1) through the second scrubber 220 on which water is sprayed;

2-2공정(S2-2)을 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 케미컬 드라이어를 통과시키면서 건조되도록 하여 수분을 제거하는 3공정(S3);Step 3 (S3) of removing moisture by allowing the target gas that has passed through Step 2-2 (S2-2) to be dried while passing through a condenser or a chemical dryer filled with an adsorbent;

3공정(S3)에서 수분이 제거된 대상 기체를 1차 증류탑(410)에 공급하여 가열시킨 후, 열교환기를 통과시켜 육불화황보다 어는점이 낮은 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리시키도록 분리부에 이송하여 분리부의 냉동고를 통과(S4-3)시켜 어는점 차이를 이용하여 산소, 질소 및 사불화탄소를 제거하고, 육불화황은 다시 1차 증류탑(410)으로 회수토록 하는 4-1공정(S4-1);After the target gas from which moisture has been removed in step 3 (S3) is supplied to the primary distillation column 410 and heated, it is passed through a heat exchanger to separate oxygen, nitrogen and carbon tetrafluoride having a lower freezing point than sulfur hexafluoride. The 4-1 process (S4-1) of transporting and passing through the freezer of the separation unit (S4-3) to remove oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride using the difference in freezing point, and to recover sulfur hexafluoride back to the primary distillation column 410 (S4-1) );

4-1공정(S4-1) 후 1차 증류탑(410)의 대상 기체를 2차 증류탑(420)에서 재가열시켜 맹독성 물질을 증발시켜 제거되도록 하는 4-2공정(S4-2); 및 After the 4-1 process (S4-1), a 4-2 process (S4-2) of re-heating the target gas of the primary distillation column 410 in the secondary distillation column 420 to evaporate the poisonous material; and

4-2공정(S4-2) 후 수분건조부에 통과시켜 건조된 대상 기체를 용기에 충진시키는 5공정(S5);을 포함하여 구성된다.After the 4-2 step (S4-2), the 5 step (S5) of filling the container with the dried target gas by passing it through the moisture drying unit;

2-1공정(S1)의 수산화나트륨은 농도 5~10% 수준의 낮은 농도이다.Sodium hydroxide in step 2-1 (S1) has a low concentration of 5 to 10%.

상기 2-1공정(S2-1) 또는 2-2공정(S2-2)에서 제거되는 용해성 가스 성분은 불화수소(HF), 플로오린화술푸릴(SO2F2), 이산화황(SO2), 아황산(H2SO3), 티오닐플루오라이드(SOF2), 사플루오린화 황(SF4), 이플루오린화 황 (SF2), 디설퍼디플루오라이드(S2F2) 및 비스펜타플루오로설퍼 옥사이드(Bispentafluorosulfur oxide : S2F10O) 로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2이상이다. The soluble gas component removed in step 2-1 (S2-1) or step 2-2 (S2-2) is hydrogen fluoride (HF), sulfuryl fluoride (SO 2 F 2 ), sulfur dioxide (SO 2 ), Sulfurous acid (H 2 SO 3 ), thionylfluoride (SOF 2 ), sulfur tetrafluoride (SF 4 ), sulfur difluoride (SF 2 ), disulfurdifluoride (S 2 F 2 ) and bispentafluoro It is any one or two or more selected from the group consisting of rosulphur oxide (Bispentafluorosulfur oxide: S 2 F 10 O).

3공정(S3)의 수분제거는 2공정(S2)의 가스처리 공정을 통하여 수분이 1 ppm 이하로 관리가능하다.Moisture removal in step 3 (S3) can be managed to less than 1 ppm of moisture through the gas treatment process of step 2 (S2).

응축수 제거방법으로는 고농도 황산 스크러브를 활용할 수도 있으나 응축수 제거 설비인 응축기(Condensor)를 통하여 1차로 대부분의 수분을 제거하고, 2차로 몰리큘러시브, 알루미나, 실리카겔 등 화학적 흡착제로 충진된 케미컬 드라이어를 통해 수분을 제거한다. A high-concentration sulfuric acid scrub can be used as a method of removing condensate, but most moisture is primarily removed through a condenser, a condensate removal facility, and secondly, a chemical dryer filled with chemical adsorbents such as molecular sieve, alumina, silica gel, etc. moisture is removed through

케미컬 드라이어는 몰레큘러시브, 알루미나 및 실리카겔로 이루어진 군에서 택일되는 흡착제가 충진된다. The chemical dryer is filled with an adsorbent selected from the group consisting of molecular sieves, alumina and silica gel.

3공정(S3)을 통과함으로써 용해성 가스와 수분을 제거한 회수된 육불화황 가스, 즉 대상 기체 내에는 O2, N2, CF4 등 제거되지 못한 반응성이 거의 없는 가스들이 상당량 존재한다.The recovered sulfur hexafluoride gas from which the soluble gas and moisture have been removed by passing through step 3 (S3), that is, in the target gas, there are a significant amount of gases with little reactivity, such as O2, N2, CF4, which cannot be removed.

이러한 반응성이 적은 가스들은 끓는점 차이를 이용하여 분리 후 제거토록 한다. These less reactive gases are separated and then removed using the difference in boiling point.

4-1공정(S4-1)은 1차 증류탑에서 20~30bar, 50~100℃ 범위에서 전기 또는 스팀으로 가열한다. Step 4-1 (S4-1) is heated in the primary distillation column with electricity or steam in the range of 20 to 30 bar, 50 to 100 ℃.

1차 증류탑(140)에 연결된 1단계 열교환기(416-1)는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영이 되며, 2단계 열교환기(416-2)는 40~70 bar, -30~-50℃로 운영이 된다.The first-stage heat exchanger (416-1) connected to the primary distillation column 140 is operated at 20-30 bar, -20 to -45 °C, and the second-stage heat exchanger (416-2) is 40 to 70 bar, - It is operated at 30~-50℃.

2단계 열교환기(416-2)를 통과한 기체를 냉동고에서 2~4일동안 -180℃ ∼ -67℃로 운전하여 육불화황은 동결되도록 하고, 저온에 반응성이 없는 기체인 산소, 질소 및 사불화탄소를 제거시킨다. 육불화황은 다시 1차 증류탑(410)으로 회수된다. The gas that has passed through the second stage heat exchanger (416-2) is operated in a freezer at -180°C to -67°C for 2 to 4 days to freeze sulfur hexafluoride, and oxygen, nitrogen, and tetrafluoride, which are gases that are not reactive at low temperatures. removes carbon dioxide. Sulfur hexafluoride is recovered to the primary distillation column 410 again.

그리고 회수된 대부분의 육불화황 가스는 97% 정도의 육불화황 함량을 갖고 있으나 때로는 낮은 품질로 회수된 경우 냉동고를 활용할수 있다. And most of the recovered sulfur hexafluoride gas has a sulfur hexafluoride content of about 97%, but sometimes a freezer can be used if it is recovered with low quality.

냉동고를 사용할 경우에는 3일 이상 충분히 온도를 낮추어 육불화황을 고화시킨 후 어는점이 낮은 기체를 제거하고 육불화황 가스만 추출하여 분리할 수 있다. When using a freezer, the temperature can be sufficiently lowered for at least 3 days to solidify the sulfur hexafluoride, remove the gas with a low freezing point, and extract and separate only the sulfur hexafluoride gas.

육불화황(SF6)은 어는 점 -64℃이고, O2의 어는 점은 -219℃, N2의 어는 점은 -210.8℃, CF4의 어는 점은 -184℃ 이므로 냉동고에서 -180℃ ∼ -67℃의 온도에서 동결시킨다. Sulfur hexafluoride (SF 6 ) has a freezing point of -64℃, the freezing point of O 2 is -219℃, the freezing point of N 2 is -210.8 ℃, and the freezing point of CF4 is -184℃, so -180℃ in the freezer Freeze at a temperature of -67°C.

4-2공정(S4-2)은 육불화황이 포함된 대상 기체 100중량부를 기준하여 맹독성물질의 총함량이 0.5~1 중량부이다. , In step 4-2 (S4-2), the total content of the highly toxic substance is 0.5 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the target gas containing sulfur hexafluoride. ,

맹독성물질은 SO2F2, S2F10, S2F1OO 등이다. Very toxic substances are SO 2 F 2 , S 2 F 10 , S 2 F 1 O O and the like.

1차 증류탑(410)에서 수득된 대상 기체에 혼입된 맹독성 물질은 2차 증류탑(420)에서 제거시킨다. The highly toxic substances mixed in the target gas obtained in the primary distillation column 410 are removed in the secondary distillation column 420 .

상기 제1,2증류탑을 통과한 육불화황은 케미컬 드라이어(450)를 통과시킨 후 저장탱크(600)에 보관한다.Sulfur hexafluoride that has passed through the first and second distillation towers is stored in a storage tank 600 after passing through a chemical dryer 450 .

도 3은 본 발명에 따라 정제된 대상 기체에 대한 가스 크로마토그래피이다.3 is a gas chromatography of a target gas purified according to the present invention.

이를 참조하면, 육불화황(SF6)의 함량이 가장 높았고, 사불화탄소> SO2F2> SO2> CCl2F2> COS 순으로 함량을 갖는다. Referring to this, the content of sulfur hexafluoride (SF 6 ) was the highest, and carbon tetrafluoride> SO 2 F 2 > SO 2 > CCl 2 F 2 > COS.

비록 바람직한 실시예와 관련하여 설명되어졌지만, 발명의 요지와 범위로부터 벗어남이 없이 다양한 수정 및 변형이 가능한 것은 해당업자라면 용이하게 인식할 수 있을 것이며, 이러한 변경 및 수정은 모두 첨부된 청구의 범위에 속함은 자명하다.Although described in relation to the preferred embodiment, it will be readily recognized by those skilled in the art that various modifications and variations can be made without departing from the spirit and scope of the invention, and all such changes and modifications are intended to be included in the scope of the appended claims. belonging is self-evident.

100 : 공급부 120 : 회수전용용기
200 : 전처리부 210 : 제1스크러버
220 : 제2스크러버 300 : 수분제거부
380 : 케미컬 드라이어 400 : 증류부
410 : 1차 증류탑 420 : 2차 증류탑
100: supply unit 120: recovery-only container
200: pre-processing unit 210: first scrubber
220: second scrubber 300: moisture removal unit
380: chemical dryer 400: distillation unit
410: primary distillation column 420: secondary distillation column

Claims (9)

육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 공급부;
상기 대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분사되는 챔버를 통과되도록 하여 수산화나트륨 용액과 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제1스크러버와,
상기 제1스크러버를 통과한 대상 기체를 물이 분사되는 챔버를 통과시키면서 물에 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제2스크러버를 구비하는 전처리부;
상기 전처리부를 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 케미컬 드라이어를 통과시켜 혼입되어 있는 수분이 제거되어 수분 농도가 0.1~1 ppm으로 유지되도록 하는 수분제거부; 및
상기 수분제거부에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스 또는 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질을 제거하기 위해 끓는점 차이를 이용하여 육불화황과 분리되도록 하기 위해 고압, 고온으로 가열하는 증류부;
를 포함하며,
상기 증류부는 1차 증류탑과, 상기 1차 증류탑에서 수득된 대상 기체에 혼입된 맹독성 물질을 제거하는 2차 증류탑;을 포함하고,
상기 1차 증류탑 또는 2차 증류탑은,
대상 기체가 유입되는 인입부와, 상부에 형성된 인출부를 구비한 본체와, 상기 본체의 내측 하부에 형성된 가열부와, 상기 본체의 상단부에 형성된 열교환기를 포함하고, 상기 가열부는 전기 히터 또는 스팀 라인인 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 장치.
a supply unit for supplying a target gas containing sulfur hexafluoride;
A first scrubber for allowing the target gas to pass through a chamber to which the sodium hydroxide solution is sprayed so that the sodium hydroxide solution and the soluble gas component contained in the target gas are in contact and collected;
a pre-processing unit having a second scrubber for allowing the soluble gas component included in the target gas to contact and collect water while passing the target gas that has passed through the first scrubber through a chamber in which water is sprayed;
a water removal unit for passing the target gas that has passed through the pretreatment unit through a condenser or a chemical dryer filled with an adsorbent to remove the mixed water and maintain the water concentration at 0.1 to 1 ppm; and
Any one selected from the group consisting of a non-reactive gas or SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O or a non-reactive gas consisting of oxygen, nitrogen and tetrafluorocarbon mixed in the target gas from which moisture has been removed by the water removal unit; or a distillation unit heating at high pressure and high temperature so as to be separated from sulfur hexafluoride by using the boiling point difference to remove 2 or more highly toxic substances;
includes,
The distillation unit includes a primary distillation column and a secondary distillation column for removing the poisonous substances mixed in the target gas obtained from the primary distillation column;
The primary distillation column or the secondary distillation column,
A main body having an inlet through which a target gas is introduced, an outlet formed at the upper portion, a heating unit formed at an inner lower portion of the main body, and a heat exchanger formed at an upper end of the main body, wherein the heating unit is an electric heater or a steam line High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus, characterized in that.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 2차 증류탑은 1차 증류탑 보다 1~5bar 높게 운전되고,
상기 1차 증류탑의 1단계 열교환기는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영이 되며, 2단계 열교환기는 40~70 bar, -30~-50℃로 운영이 되며,
상기 2차 증류탑의 1단계 열교환기는 20~30 bar, -20~-45 ℃로 운영되는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 장치.
The method of claim 1,
The secondary distillation column is operated 1 to 5 bar higher than the primary distillation column,
The first-stage heat exchanger of the primary distillation column is operated at 20-30 bar, -20 to -45 °C, and the second-stage heat exchanger is operated at 40-70 bar, -30 to -50 °C,
High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus, characterized in that the first-stage heat exchanger of the secondary distillation column is operated at 20 to 30 bar, -20 to -45 °C.
제 3항에 있어서,
상기 1차 증류탑의 1단계 열교환기에서 수득된 대상 기체에 혼입된 육불화황을 분리하는 분리부;를 더 포함하고,
상기 분리부는 육불화황만 동결시켜 고형화하는 냉동고를 포함하고,
상기 냉동고에서 -180℃ ∼ -67℃로 냉동시켜 육불화황만 동결시키고, 저온에 비반응성인 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리하는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 장치.
4. The method of claim 3,
Further comprising; a separation unit for separating sulfur hexafluoride mixed in the target gas obtained in the first-stage heat exchanger of the primary distillation column;
The separation unit includes a freezer for freezing and solidifying only sulfur hexafluoride,
High purity sulfur hexafluoride purification apparatus, characterized in that by freezing at -180 ° C to -67 ° C in the freezer to freeze only sulfur hexafluoride, and separating oxygen, nitrogen and carbon tetrafluoride that are non-reactive at low temperatures.
육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 공급부;
상기 대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분사되는 챔버를 통과되도록 하여 수산화나트륨 용액과 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제1스크러버와,
상기 제1스크러버를 통과한 대상 기체를 물이 분사되는 챔버를 통과시키면서 물에 대상 기체에 포함된 용해성 가스 성분이 접촉 및 포집되도록 하는 제2스크러버를 구비하는 전처리부;
상기 전처리부를 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 케미컬 드라이어를 통과시켜 혼입되어 있는 수분이 제거되어 수분 농도가 0.1~1 ppm으로 유지되도록 하는 수분제거부; 및
상기 수분제거부에서 수분이 제거된 대상 기체에 혼입된 산소, 질소 및 사불화탄소로 이루어진 비반응성 가스 또는 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 맹독성물질을 제거하기 위해 끓는점 차이를 이용하여 육불화황과 분리되도록 하기 위해 고압, 고온으로 가열하는 증류부;
를 포함하며,
상기 제1스크러버 또는 제2스크러버의 하부에 장착되는 받침장치;를 포함하고,
상기 받침장치는 지면에 설치되는 고정판과, 상기 고정판에 끼움결합되어 제1스크러버 또는 제2스크러버의 하부면에 지지되는 이동판 및 고정판과 이동판 사이에 배치되고, 상기 이동판을 탄성적으로 지지하도록 구성되는 복수의 완충유닛을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 장치.
a supply unit for supplying a target gas containing sulfur hexafluoride;
A first scrubber for allowing the target gas to pass through a chamber to which the sodium hydroxide solution is sprayed so that the sodium hydroxide solution and the soluble gas component contained in the target gas are in contact and collected;
a pre-processing unit having a second scrubber for allowing the soluble gas component included in the target gas to contact and collect water while passing the target gas that has passed through the first scrubber through a chamber in which water is sprayed;
a water removal unit for passing the target gas that has passed through the pretreatment unit through a condenser or a chemical dryer filled with an adsorbent to remove the mixed water and maintain the water concentration at 0.1 to 1 ppm; and
Any one selected from the group consisting of a non-reactive gas or SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O or a non-reactive gas consisting of oxygen, nitrogen and tetrafluorocarbon mixed in the target gas from which moisture has been removed by the water removal unit; or a distillation unit heating at high pressure and high temperature so as to be separated from sulfur hexafluoride by using the boiling point difference to remove 2 or more highly toxic substances;
includes,
Including; a support device mounted on the lower portion of the first scrubber or the second scrubber;
The support device is disposed between a fixed plate installed on the ground, a moving plate fitted to the fixed plate and supported on the lower surface of the first or second scrubber, and the fixed plate and the moving plate, and elastically supporting the moving plate High-purity sulfur hexafluoride purification apparatus comprising a plurality of buffer units configured to do so.
육불화황을 포함하는 대상 기체를 공급하는 1공정;
상기 대상 기체를 수산화나트륨 용액이 분무되는 제1스크러버에 통과시키면서 용해성 가스 성분을 포집하는 2-1공정;
상기 2-1공정을 통과한 대상 기체를 물이 분무되는 제2스크러버에 통과시켜 용해성 가스 성분을 포집하는 2-2공정;
상기 2-2공정을 통과한 대상 기체를 응축기 또는 흡착제가 충진된 드라이어를 통과시키면서 건조되도록 하여 수분을 제거하는 3공정;
상기 3공정에서 수분이 제거된 대상 기체를 1차 증류탑에 공급하여 가열시킨 후, 열교환기를 통과시켜 육불화황보다 어는점이 낮은 산소, 질소 및 사불화탄소를 분리시키도록 분리부에 이송하여 상기 분리부의 냉동고를 통과시켜 어는점 차이를 이용하여 산소, 질소 및 사불화탄소를 제거하고, 육불화황은 다시 상기 1차 증류탑으로 회수토록 하는 4-1공정;
상기 4-1공정 후 상기 1차 증류탑의 대상 기체를 2차 증류탑에서 재가열시켜 맹독성 물질을 증발시켜 제거되도록 하는 4-2공정; 및
상기 4-2공정 후 수분건조부에 통과시켜 건조된 대상 기체를 용기에 충진시키는 5공정;
을 포함하는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 방법.
Step 1 of supplying a target gas containing sulfur hexafluoride;
Step 2-1 of collecting soluble gas components while passing the target gas through a first scrubber sprayed with sodium hydroxide solution;
a 2-2 step of collecting the soluble gas component by passing the target gas that has passed through the 2-1 step through a second scrubber sprayed with water;
a third step of removing moisture by allowing the target gas that has passed through step 2-2 to be dried while passing through a condenser or a dryer filled with an adsorbent;
The target gas from which moisture has been removed in step 3 is supplied to the primary distillation column and heated, and then passed through a heat exchanger to separate oxygen, nitrogen and carbon tetrafluoride having a lower freezing point than sulfur hexafluoride. a 4-1 step of passing through a freezer to remove oxygen, nitrogen, and carbon tetrafluoride using the difference in freezing point, and recovering sulfur hexafluoride back to the primary distillation column;
a 4-2 step of reheating the target gas of the first distillation column in a second distillation column after the 4-1 step to evaporate and remove the toxic substances; and
Step 5 of filling the container with the dried target gas by passing it through the moisture drying unit after step 4-2;
High-purity sulfur hexafluoride purification method comprising a.
제 6항에 있어서,
상기 3공정의 흡착제는 몰레큘러시브, 알루미나 및 실리카겔로 이루어진 군에서 택일되는 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 방법.
7. The method of claim 6,
High-purity sulfur hexafluoride purification method, characterized in that the adsorbent in step 3 is selected from the group consisting of molecular sieve, alumina and silica gel.
제 6항에 있어서,
상기 4-1공정은 20~30bar, 50~100℃ 범위에서 전기 또는 스팀으로 가열하는 것이고,
상기 4-2공정은 육불화황이 포함된 대상 기체 100중량부를 기준하여 맹독성물질의 총함량이 0.5~1 중량부인 것이며,
상기 맹독성물질은 SO2F2, S2F10 및 S2F10O로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 방법.
7. The method of claim 6,
The 4-1 process is to heat with electricity or steam in the range of 20-30 bar, 50-100 ℃,
In step 4-2, the total content of the highly toxic substance is 0.5 to 1 parts by weight based on 100 parts by weight of the target gas containing sulfur hexafluoride,
The highly toxic substance is SO 2 F 2 , S 2 F 10 and S 2 F 10 O High-purity sulfur hexafluoride purification method, characterized in that at least one or two selected from the group consisting of.
제 6항에 있어서,
상기 2-1공정 또는 2-2공정의 용해성 가스 성분은 불화수소, 플로오린화술푸릴, 이산화황, 아황산, 티오닐플루오라이드, 사플루오린화 황, 이플루오린화 황, 디설퍼디플루오라이드 및 비스펜타플루오로설퍼 옥사이드로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나 또는 2 이상인 것을 특징으로 하는 고순도 육불화황 정제 방법.
7. The method of claim 6,
The soluble gas component in step 2-1 or step 2-2 is hydrogen fluoride, sulfuryl fluoride, sulfur dioxide, sulfurous acid, thionyl fluoride, sulfur tetrafluoride, sulfur difluoride, disulfurdifluoride and bispenta High purity sulfur hexafluoride purification method, characterized in that any one or two or more selected from the group consisting of fluorosulfur oxide.
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