SF₆回収のための膜分離と極低温精製を組み合わせる理由

はじめに

GIS、GIL、回路ブレーカーなどの高電圧機器からSF₆を回収することは、ガスの再利用と排出削減の両方にとってますます重要になっています。しかし、SF₆の回収は単にガスを収集するだけではありません。機器のメンテナンス、輸送、またはガス交換中にSF₆が窒素、空気、またはその他のガスと混合された場合、回収されたガスは再利用前にさらに分離および精製する必要がある場合があります。

膜分離や低温分離など、SF₆を含むガス混合物に適用できるさまざまな分離技術があります。各技術には独自の利点と限界があります。

このため、KSTONEはハイブリッドアプローチを開発しました。これは、膜支援SF₆回収と超低温精製を組み合わせたものです。単一の分離原理に依存するのではなく、2つの技術は補完的な機能を実行します。極低温精製は主要な高純度分離を提供し、膜分離は残りのガスから残留SF₆を回収するのに役立ちます。

回収ガスの組成は、用途によって大きく異なる場合があります。たとえば、GISまたはGILのメンテナンス中に、SF₆が窒素または空気と一緒に回収される場合があります。一部の用途では、ガス混合物に比較的高い濃度のSF₆が含まれる場合がありますが、他の用途ではSF₆濃度がはるかに低くなる可能性があります。

これにより、2つの異なる要件が生じます。

第一に、プロセスは、さらなる使用に適したレベルまでSF₆を濃縮および精製する必要があります。

第二に、プロセスは、非SF₆ガス流中のSF₆の量を最小限に抑える必要があります。

これら2つの目的は関連していますが、まったく同じではありません。

SF₆を濃縮するのに効果的な技術が、必ずしも最終的な高純度を達成するのに最も効果的な技術であるとは限りません。逆に、高純度分離のために設計されたプロセスは、大量の残留ガスから微量のSF₆を回収する最も効率的な方法ではない場合があります。ここで、組み合わせプロセスが価値を発揮します。

膜分離は、ガスの透過性の違いを利用して、膜を通して特定のガス成分を選択的に輸送します。SF₆を含む混合物の場合、膜技術を使用してSF₆を濃縮および回収できます。特に、ガス流に比較的低い濃度のSF₆が含まれている場合に有効です。

しかし、膜分離は、それ自体で全体の精製プロセスを実行することが期待される場合、実用的な限界があります。

非常に高いSF₆純度と、残りのガス中の非常に低いSF₆濃度を達成するには、複数の膜段階、追加の圧縮、およびより複雑なプロセス制御が必要になる場合があります。

したがって、KSTONEは膜分離を唯一の精製メカニズムとして扱いません。

代わりに、最大の価値を提供する場所で使用されます。主要な精製段階の後、ガス流中に残るSF₆を回収します。

超低温精製を使用するのはなぜですか？

SF₆の物理的特性は、窒素や酸素などのガスとは大きく異なります。十分に低い温度と制御された圧力条件下では、SF₆は相変化を起こすことがありますが、他の成分は異なる物理的状態のままです。この相挙動の違いは、SF₆を他のガスから分離するための別のメカニズムを提供します。

KSTONEは、超低温精製を通じてこの原理を利用しています。

膜透過性の違いに完全に依存するのではなく、プロセスはガスの成分の異なる相変化特性を利用します。

その結果、高濃度のSF₆を得るのに特に適した分離メカニズムが得られます。

言い換えれば：

膜分離は透過性の違いを利用します。極低温精製は物理的相挙動の違いを利用します。

これらは根本的に異なる分離原理であり、だからこそ互いに補完し合うことができるのです。

2つの技術を組み合わせる理由

KSTONEのハイブリッド技術の鍵となる考え方は、膜分離と極低温精製に同じ仕事をさせることではありません。

代わりに、各技術に特定の役割が割り当てられます。

1. 主要分離のための極低温精製超低温段階は、SF₆を含むガスの主要な精製を実行します。

したがって、この段階は主要な精製性能を担当します。

2. 残留SF₆回収のための膜分離

主要な精製プロセスを経ても、残りのガスにはまだ少量のSF₆が含まれている可能性があります。

このSF₆が残留ガス流中に残るのを許す代わりに、KSTONEは膜支援回収を使用して、残りのSF₆をさらに捕捉および濃縮します。
回収されたSF₆は、回収プロセスに戻すことができます。

3. SF₆損失の削減

2つの技術の組み合わせにより、回収ループが作成されます。

極低温段階は高純度SF₆分離に焦点を当て、膜段階は残留ガス中に残るSF₆の回収を支援します。

このアプローチは、SF₆の損失を削減し、システムの全体的なガス回収効率を向上させることができます。

プロセスを別の見方をする

ハイブリッド技術は、責任の単純な分割を通じて理解できます。

混合SF₆含有ガス

↓

主要精製

超低温相変化分離

↓

高純度SF₆

少量のSF₆を含む残留ガス

↓

膜支援SF₆回収

↓

プロセスに戻された回収SF₆

重要なのは、膜が追加の汎用フィルターとして極低温システムの前に単に配置されているわけではないということです。

それは、主要な精製段階の後に残留SF₆を回収するという特定の工学的課題に対処するために、全体的な回収戦略に統合されています。

SF₆回収からSF₆再利用へ

単一の技術が、ガス分離のすべての段階に対して最適なソリューションを提供することはめったにありません。

SF₆回収の場合、膜分離は有用な濃縮および回収性能を提供できますが、ガス組成と必要な製品純度によっては、膜分離のみで非常に高いSF₆純度を達成するには、追加の段階とプロセス機器が必要になる場合があります。

SF₆回収からSF₆再利用へ

ハイブリッドアプローチは、これらの2つの限界に反対方向から対処します。

極低温精製は製品純度に焦点を当てます。

SF₆回収からSF₆再利用へ

これらを組み合わせることで、より包括的な回収戦略が作成されます。

SF₆回収からSF₆再利用へ

SF₆回収の最終的な目的は、単にガスを収集することではありません。

回収されたガスは、実際の組成と意図された用途の要件に従って処理、テスト、および管理されるべきです。

適切に設計された回収および精製システムを使用すると、回収されたSF₆を高純度レベルまで濃縮できます。KSTONEのシステムは、指定された動作条件下で最大99.99％のSF₆純度を達成するように設計されています。精製後、ガスは保管され、その後、関連するガス品質要件に従って再利用のために評価できます。

これにより、SF₆回収システムの役割が、単純な廃ガス収集装置からガス回収および再利用システムへと変化します。

KSTONEのハイブリッド精製コンセプト

したがって、KSTONEのアプローチは3つの言葉で要約できます。

分離。回収。再利用。

分離：

超低温相変化精製を使用して、SF₆を他のガスから主要に分離します。

回収：

膜支援技術を使用して、残りのガス流から残留SF₆を回収します。

再利用：

回収されたSF₆を濃縮および精製し、その後の保管、テスト、および潜在的な再利用に備えます。

この組み合わせにより、各技術は最も適したタスクを実行できます。

1つの技術にすべての分離問題を解決するように求めるのではなく、KSTONEは異なる物理的分離原理を1つの工学的な回収システムに統合します。結論SF₆回収の課題は、単に電気機器からガスを回収する方法ではありません。より大きな工学的課題は、SF₆を効率的に分離し、高純度ガスを取得し、残留ガス流中に残るSF₆を最小限に抑える方法です。

膜分離と極低温精製は、この課題の異なる部分に対処します。

超低温精製は、相変化挙動の違いを利用して、主要な高純度分離を提供します。膜支援分離は、残留SF₆の追加の回収段階を提供し、主要な精製プロセス後のガス損失の削減を支援します。

大規模なGISおよびGIL用途では、この技術は従来のSF₆ガス回収から、SF₆回収、精製、および再利用のより完全な概念への道を提供します。

KSTONE — より良いSF₆回収をエンジニアリングします。