MXPA01010386A - Aislamiento de sf6 de gases aislantes de lineas aisladas con gas. - Google Patents

Abstract

Las mezclas de gas constituidas por y SF6 y N2 que se pueden se pueden utilizar como gas de relleno aislante para cables subterraneos se pueden separar mediante una membrana que aisla el SF6.

Description

AISLAMIENTO DE SF6 DE GASES AISLANTES DE LINEAS AISLADAS CON GAS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN La invención se refiere a un proceso para la separación de mezclas que contienen hexafluoxuro de azufre (SFß) y nitrógeno (N2) , y que provienen de líneas aisladas con gas ("GIL" por sus siglas en inglés) . Las mezclas de hexafluoruro de azufre y nitrógeno se usan como gas de relleno aislante para cables subterráneos, ver la muestra utilitaria alemana 297 20 507.2. Comúnmente estas mezclas contienen 5 a 50% en volumen de hexafluoruro de azufre, el resto hasta completar 100% en volumen de nitrógeno. Dentro del aspecto del mantenimiento de las líneas y en el caso de fallas es deseable una separación de la mezcla de gases, en particular con el fin de volver a emplear el SF6. El SF6 recuperado de esta manera ocupa un volumen muy pequeño (ventaja durante el transporte y el cálculo de secciones transversales de líneas, etc.) . Los documentos EP 0 853 970 y EP 0 754 487 describen un método para la separación de mezclas de gases que resultan durante la fabricación de semiconductores.

Estas mezclas de gases pueden contener compuestos perflucrados . La separación de las mezclas de gases se efectúa en membranas. El documento US 5,843,208 describe un método para la recuperación de SF6 de mezclas de gases utilizando membranas con una presión máxima de 6.2 bar. La tarea de la presente invención es especificar un proceso para la separación de las mezclas de gases precedentemente indicadas que permita el aislamiento del SFß de las mezclas con el fin de volverlo a introducir en la línea aislada con gas o para volverlo a usar dentro del cuadro de un ciclo de producción cerrada. Otra tarea consiste en proporcionar un dispositivo adecuado. El proceso conforme a la invención propone que las mezclas de SFd/N2 de las líneas aisladas con gas se separen "mediante membranas capaces de separar hexafluoruro de azufre. El método conforme a la invención se puede llevar a cabo, por ejemplo, durante el mantenimiento de líneas de alta tensión aisladas con gas, en el caso de fallas o cuando resulta que el gas en la línea requiere ser regenerado. El hexafluoruro de azufre aislado se puede reintroducir a la línea aislada con gas . Según la concentración deseada se introduce entonces el nitrógeno a la línea. Otra posibilidad de empleo en ~el proceso conforme a la invención reside en reelaborar correspondientemente las mezclas de SF6 y N2 (así como opcionalmente otras impurezas) que se encuentran en la línea aislada con gas cuando se termina de utilizar la línea aislada con gas y esta se deberá chafarrear. El SFe se puede aislar de las mezclas y conducir a un reaprovechamiento. El contenido de SF6 se encuentra en la gama de 5 a 50% en volumen. Pero el método de conformidad con la invención también se puede emplear todavía para separar mezclas de gases con un mayor contenido de SF6- Se prefieren las membranas orgánicas asimétricas . Se conocen membranas elásticas gomosas ( "rubbery-membranes" según se "conocen en inglés) que separan en base a la solubilidad del permeado. Otras membranas separan en virtud de la capacidad de difusión del permeado; estas no son membranas elásticas gomosas sino mas bien membranas cristalinas ("glassy membranes" según se conocen en inglés); se prefieren estas últimas membranas. La membrana puede estar estructurada de manera conocida, por ejemplo como pacas de membranas de fibras huecas. La membrana puede estar fabricada de materiales conocidos. Son muy bien adecuados, por ejemplo, poliimidas, policarbonatos, poliésteres, carbonatos poliéster, polisulfonas, sulfonas poliéter, poliamidas, óxidos de polifenileno y poliolefinas . Preferiblemente el material polimérico contiene poliéster, policarbsnatos y carbonatos de poliéster. Son excelentemente adecuados los policarbonatos que se derivan de un bisfenol en el cual están tetrahaloqenadas al menos 25% de unidades de bisfenol en la cadena polimérica, siendo que el halógeno es cloro o bromo. Las membranas particularmente preferidas tienen una matriz polimérica que comprende dos superficies porosas y una capa que permite la separación del hexafluoruro de azufre de los otros componentes de gaseosos. Estas membranas se describen en la patente US 4,838,904 (EP-A-0 340 262) . En cuanto en la mezcla gaseosa estén contenidas impurezas adicionales como S02F2, S02 etc. se puede llevar a cabo una purificación previa como lavado con agua o lejía o con adsorbentes. Cada cartucho de membrana puede estar constituido por varios cartuchos de membrana (dispuestos en paralelo) . La presión sobre el lado de entrada de la membrana o bien de las membranas por lo general es mas alta que la presión del entorno. Por ejemplo, es posible aplicar a la mezcla de gases a ser separada una presión de hasta 13 bar. Preferiblemente la presión de entrada se encuentra en 10 a 12 bar. Si se disponen varias membranas se puede localizar un compresor antes de cada membrana. La temperatura convenientemente es de 10 a 40°C. Si se proporcionen dos etapas de separación mediante membranas, convenientemente las corrientes de gas se conducen de la manera siguiente: la mezcla a ser separada - por ejemplo una mezcla de hexafluoruro de azufre y nitrógeno con 20% en volumen de SF6 de líneas de alta tensión aisladas con gas - se aplica a la primera membrana. Puesto que la membrana deja pasar preferiblemente nitrógeno se obtiene un permeado con una alta proporción de nitrógeno y una baja proporción de hexafluoruro de azufre. El permeado se evacúa al entorno. El retenido de la primera membrana - que ya tiene una elevada concentración de SFe -se introduce a otra membrana. El permeado que resulta de esta segunda membrana se incorpora a la corriente de alimentación de la primera membrana. El retenido de la segunda membrana constituye hexafluoruro de azufre con pequeñas cantidades de nitrógeno. Después de la licuefacción con un compresor se puede reintroducir inmediatamente a la línea de alta tensión aislada con gas o se puede almacenar provisionalmente para reutilizarlo en otra parte. El número y la disposición de los cartuchos de membranas se rige por el grado de pureza deseado y en función de si se debe tratar un gas con contenido elevado o bajo de SFß. En el caso de utilizar tres etapas de membranas el efecto separador es aún mejor. Preferiblemente las tres membranas se disponen de la manera siguiente: la mezcla gaseosa de SFe /N2 se aplica a la 1. etapa de membrana como corriente de alimentación. El retenido se aplica como corriente de alimentación a~ una 2. etapa de membrana. El retenido de esta 2. etapa es SFß altamente concentrado y reutilizable. El_ permeado de la 1. etapa de membrana se aplica como corriente de alimentación a la 3. etapa de membrana. El permeado de esta 3. etapa es N2, casi libre de SF6, y se evacúa al entorno. El permeado de la 2. etapa de membrana y el retenido de la 3. etapa de membrana se incorpora a la corriente de alimentación hacia la 1. etapa de membrana . Se comprobó que ya es suficiente con una o dos etapas de membrana para poder obtener un hexafluoruro de azufre purificado suficientemente concentrado así como un gas de nitrógeno con cantidades aceptablemente bajas de hexafluoruro de azufre. No se proporciona" una etapa de adsorción corriente abajo. El método conforme a la invención se caracteriza por una buena separación de la mezcla de SFe /N2 de cables subterráneos. El nitrógeno purificado o bien el aire purificado se puede evacuar sin inconvenientes al entorno. Se reduce fuertemente la emisión de SFe al entorno. El hexafluoruro de azufre recuperado se puede introducir de nuevo directamente a la línea de alta tensión. Pero también es posible llevar a cabo operaciones adicionales, por ejemplo entremezclar nitrógeno con el fin de obtener la mezcla de gas deseada. A la invención también pertenece un sistema que comprende una línea de alta tensión aislada con gas, llena de SFß /N2, una instalación de separación mediante membranas, y líneas de conexión entre la línea de alta tensión aislada con gas y la instalación de separación mediante membranas. La instalación de separación mediante membranas comprende una, dos, tres, o mas etapas de separación mediante membranas csn membranas que preferiblemente permiten el paso de nitrógeno. En lo referente al número de _etapas de membranas es válido lo precedentemente indicado. Corriente arriba de la 1. etapa de membrana y preferiblemente corriente arriba de todas las demás se localiza un compresor. Una instalación preferida comprende al menos dos etapas de separación mediante membranas . " Comprende además una línea de conexión para la mezcla de gases a ser separada que se conecta con la línea de alta tensión aislada con gas y la entrada a la primera etapa de separación mediante membranas, una línea de conexión entre la primera y la segunda etapa de separación mediante membranas que se proporciona para la introducción del retenido (enriquecido con SFß) de la primera etapa de separación mediante membranas a la segunda etapa de separación mediante membranas, una línea de extracción para el retenido de la segunda etapa de separación mediante membranas de la cual se puede tomar el retenido con elevado contenido de SFß. Esta línea de toma comunica a la instalación de separación mediante membranas con la línea de alta tensión aislada con gas (línea de conexión para la retroalimentación del SFß) o con un tanque para el almacenamiento provisional. Comprende además una línea de retroalimentación para incorporar _ el permeado de la 2. etapa de membrana a la corriente de alimentación de la 1. etapa de membrana. Entre la línea aislada con gas y la instalación de separación mediante membranas se proporcionan bombas (por ejemplo bombas de vacío) y compresores para la toma y alimentación de la mezcla de gases y respectivamente el SF6. En caso deseado se pueden interconectar otros dispositivos de tratamiento adicionales (compresor, mezcladores de gas para entremezclar el N2, etc) . El permeado de la 1. etapa de membrana se puede evacuar al entorno. Otro sistema particularmente preferido comprende tres etapas de membrana. Convenientemente se conectan como se describió en lo precedente. El depósito B (simboliza la línea aislada con gas) comprende una mezcla de N2 y SFe. A través de la línea 1 se introduce la mezcla a la 1. etapa de membrana. El retenido se alimenta a través de la línea 3 a la 2. etapa 4 de membrana. El retenido, SFß altamente concentrado de la etapa 4 de membrana se introduce a través de la línea 5 al recipiente V de depósito (tanque intermedio) . El permeado de la 1. etapa 2 de membrana se alimenta a una 3. etapa de membrana cuyo permeado se puede evacuar al entorno (a través de la línea 10) y cuyo retenido se incorpora a través de la línea 7 a la corriente de alimentación de la 1. etapa de membrana. También el permeado de la 2. etapa 4 de membrana se incorpora a la corriente de alimentación de la 1. etapa 2 de membrana a través de la línea 9. Los compresores corriente arriba de las etapas de membrana, las sondas para el análisis de pruebas, los medidores de caudal, etc., se omiten para fines de claridad. Los números sirven para explicar el ejemplo 2. Indican la proporción volumétrica de N2/SF6 en la línea respectiva. La invención permite de manera sencilla el reaprovechamiento del contenido de SF6 de líneas aisladas con gas . Los siguientes ejemplos deberán explicar adicionalmente la invención sin limitar su alcance. Las membranas usadas fueron del tipo de fibras huecas, fabricante: Aga-Gas, tipo NitroprineA" 3 cartuchos por etapa de membrana . Ejemplo 1: Proceso de dos etapas Mezclando nitrógeno y hexafluoxuro de azufre se produjo una mezcla de gases con 20% en volumen de SF6 y 80% en volumen de N2, que corresponde a la mezcla de gases que se usa en los .cables subterráneos. La mezcla de gases, llevada a una presión de 13 bar (absoluta), se introdujo a través de la línea 1 a la primera etapa 2 de separación mediante membranas (1 m3/h) desde un depósito B que corresponde a la línea aislada con gas. El permeado que abandonó la primera etapa de separación mediante membranas contenía 97% en volumen de nitrógeno y 3% en volumen de hexafluoruro de azufre. El retenido de la primera etapa de separación mediante membranas contenía 50% en volumen de nitrógeno y 50% en volumen de hexafluoruro de azufre, y después de una nueva compresión a 13 bar se introdujo a través de la línea 3 a la segunda etapa 4 de separación mediante membranas . El permeado de la segunda etapa de separación mediante membranas contenía 81% en volumen de nitrógeno y 19% en volumen de hexafluoruro de azufre. El retenido de la segunda etapa de separación mediante membranas contenía 95% en volumen de hexafluoruro de azufre y 5% en volumen de nitrógeno. Se introdujo en un recipiente V de depósito a través del línea 5. Este producto es tan puro que se puede emplear directamente para volver a usar el SF, . Ejemplo 2 Proceso con tres membranas El ejemplo 1 se repitió, esta vez con tres membranas de acuerdo a la figura 1. La mezcla de gases a ser tratada se aplicó a la 1. etapa de membrana cuyo retenido se aplicó a la 2. etapa de membrana; su retenido fue SFe altamente concentrado (95% en volumen, resto N2) y útil para ser usado de nuevo. El permeado de la 3. etapa de membrana ya solo contenía 1% en volumen de SFß- El retenido se mezcló con la corriente de alimentación a la 1. etapa de membrana (a través del linea 7) .

Claims (5)

1. REIVINDICACIONES 1. Método para separar mezclas de SF6 /N2 con el uso de membranas adecuadas para aislar SF6, caracterizado porque en una instalación móvil de separación mediante membranas, cuyas membranas están constituidas por una matriz polimérica a base de policarbonato el cual se deriva de un bisfenol en el cual al menos 25% de las unidades de bisfenol de la cadena polimérica están tetrahalogenadas con cloro o bromo, se separan mezclas de SF6 /N2 de líneas aisladas con gas con un contenido de SFg de 5 a 50% en volumen con una presión de entrada a la membrana de 10 a 13 bar. 2. Método según la reivindicación 1, caracterizado porque se proporciona dos o mas etapas de separación mediante membranas . 3. Método según la reivindicación 2, caracterizado porque se proporcionan tres etapas de separación mediante membranas, alimentándose el retenido de la primera etapa de separación mediante membranas a la segunda etapa de separación mediante membranas para obtener en la segunda etapa de separación mediante membranas una mezcla con elevado contenido de SFC como retenido e introduciendo el permeado de la primera etapa de membranas a la 3. etapa de membranas y retroalimentando el permeado de la
2. 2. etapa de separación mediante membrana y el retenido de la 3. etapa a la corriente de alimentación de la 1. etapa de membrana, pudiéndose evacuar el permeado de la
3. 3. etapa al entorno.
4. 4 . Método según la reivindicación 1, caracterizado porque el método se aplica durante el uso de la línea aislada con gas para puríficax la mezcla de gas aislante constituida por SFc y N2, o después de que la línea aislada con gas se deja de utilizar con el fin de un reaprovechamiento .
5. 5. Sistema que comprende una línea aislada con gas, una instalación de separación mediante membranas y una o varias líneas de conexión entre la línea aislada con gas y la instalación de separación mediante membranas, utilizable como instalación móvil de separación mediante membranas .