Como Funciona a Recuperação, Separação e Purificação de SF₆: Um Processo Completo

O SF₆ é amplamente utilizado como meio isolante e de extinção de arco em GIS, GIL, disjuntores e outros equipamentos elétricos de alta tensão. Quando equipamentos elétricos são desativados, mantidos ou modernizados, o gás dentro da câmara pode precisar ser recuperado antes que o equipamento seja aberto.

Para a recuperação convencional de SF₆, o objetivo geralmente é coletar e reutilizar o gás. No entanto, quando o SF₆ é misturado com outros gases, como nitrogênio (N₂), um processo mais avançado é necessário para separar o SF₆ dos componentes não-SF₆ e recuperar o máximo possível de SF₆ reutilizável.

A KSTONE desenvolveu um sistema integrado de recuperação, separação e purificação de SF₆ baseado em solidificação a ultra-baixa temperatura combinada com adsorção e recuperação de SF₆ residual.

O processo é projetado para recuperar SF₆ de alta pureza, reduzindo as emissões de SF₆ e permitindo que o gás restante rico em N₂ seja descarregado após o tratamento.

1. Recuperação de Gás Misto de GIS, GIL e Outras Câmaras de Gás

O processo começa com um gás misto contendo SF₆ recuperado de equipamentos como:

• Aparelhos de Manobra Isolados a Gás (GIS)
• Linhas Isoladas a Gás (GIL)
• Disjuntores de SF₆
• Equipamentos elétricos isolados a gás
• Outras câmaras de gás contendo SF₆

Dependendo da aplicação, o gás recuperado pode conter SF₆ juntamente com nitrogênio ou outros gases.

O gás misto é introduzido no sistema de manuseio de gás KSTONE e transferido para a etapa de compressão e separação.

2. Compressão e Solidificação a Ultra-Baixa Temperatura

O gás misto recuperado passa primeiro pela unidade compressores.

Após a compressão, o gás entra na etapa de separação a ultra-baixa temperatura.

Sob condições controladas de ultra-baixa temperatura, o SF₆ é solidificado e separado dos gases que permanecem em estado gasoso sob as mesmas condições operacionais.

Isso cria dois fluxos:

SF₆ solidificado

e

Gás não solidificado contendo SF₆ residual

A etapa de solidificação, portanto, fornece o mecanismo primário de separação para recuperar SF₆ do gás misto.

3. Coleta de SF₆ Recuperado

O SF₆ solidificado é coletado em um tanque de coleta criogênico de aço inoxidável de 120 L.

Após o processo de separação, o SF₆ recuperado pode ser transferido do sistema de coleta usando uma bomba de transferência de líquido de SF₆.

O gás recuperado pode então ser transferido para cilindros de SF₆ para armazenamento, transporte ou reutilização subsequente, sujeito à verificação de qualidade de gás necessária.

Isso permite que o SF₆ recuperado retorne ao ciclo operacional em vez de ser tratado como resíduo.

4. O Que Acontece com o Gás Não Solidificado?

Nem todo o gás que entra na etapa de separação a baixa temperatura se torna SF₆ solidificado.

O gás restante é principalmente um gás rico em N₂ contendo SF₆ residual.

É importante que este gás não seja simplesmente descarregado diretamente. Mesmo uma quantidade relativamente pequena de SF₆ representa gás recuperável e deve ser tratada antes da liberação.

O gás não solidificado é, portanto, transferido pela bomba de exaustão/transferência de gás para o módulo de adsorção e recuperação de SF₆ residual.

5. Adsorção e Recuperação de SF₆ Residual

O módulo de adsorção captura o SF₆ residual do gás rico em N₂.

Após o tratamento de adsorção, a concentração de SF₆ no gás restante é reduzida para abaixo de 0,05% (500 ppm) e pode ser ainda mais reduzida para até 10 ppm sob condições operacionais adequadas.

O gás rico em N₂ tratado pode então ser descarregado de acordo com os requisitos ambientais e operacionais aplicáveis.

Mais importante ainda, o SF₆ capturado pelo módulo de adsorção não é simplesmente descartado.

Ele é recuperado e retornado ao processo de separação.

6. Um Processo de Recuperação de SF₆ em Circuito Fechado

Este processo de retorno é uma das características chave do sistema KSTONE.

O SF₆ recuperado durante a etapa primária de solidificação a baixa temperatura é coletado para reutilização, enquanto o SF₆ residual restante no gás não solidificado é capturado pelo módulo de adsorção e retornado à etapa de separação.

O processo pode, portanto, ser representado como:

Gás misto contendo SF₆

→ Compressão

→ Solidificação a ultra-baixa temperatura

→ Coleta de SF₆

→ Transferência de líquido

→ Enchimento de cilindro e reutilização

Ao mesmo tempo:

Gás não solidificado rico em N₂

→ Adsorção de SF₆ residual

→ Recuperação de SF₆

→ Retorno ao processo de separação

→ Recuperação adicional de SF₆

Esta circulação continua até que o SF₆ recuperável tenha sido separado e recuperado ao nível exigido.

7. Por Que Combinar Separação a Baixa Temperatura com Adsorção?

Uma única etapa de separação não consegue necessariamente recuperar todo o SF₆ de um fluxo de gás misto.

A etapa de ultra-baixa temperatura é responsável pela separação primária e coleta de SF₆, enquanto a etapa de adsorção lida com o SF₆ residual restante no gás não solidificado.

As duas etapas, portanto, desempenham funções diferentes, mas complementares:

Essa combinação ajuda a melhorar a recuperação geral de SF₆, minimizando a liberação desnecessária de SF₆.

8. Da Recuperação de SF₆ à Reutilização de SF₆

O objetivo de um sistema avançado de manuseio de gás SF₆ não é simplesmente remover o gás de equipamentos elétricos.

O objetivo maior é recuperar o valioso SF₆, separá-lo de gases indesejados, tratá-lo para a qualidade exigida e devolvê-lo ao uso prático.

Para concessionárias, fabricantes de GIS, empreiteiros de manutenção e provedores de serviços de gás SF₆, essa abordagem pode oferecer vários benefícios:

• Perda reduzida de SF₆ durante a manutenção de equipamentos
• Recuperação de SF₆ de aplicações de gás misto
• Melhor utilização do SF₆ recuperado
• Redução da liberação ambiental de SF₆
• Recuperação em circuito fechado de SF₆ residual
• Gerenciamento mais eficiente do gás recuperado

A pureza do gás e o desempenho de recuperação alcançáveis dependem da composição original do gás, das condições operacionais, da configuração do equipamento e das especificações de qualidade de gás exigidas.

9. Tecnologia de Recuperação, Separação e Purificação de SF₆ KSTONE

A KSTONE desenvolve equipamentos de manuseio de gás SF₆ para recuperação, separação, purificação, enchimento e aplicações relacionadas ao gerenciamento de gás.

Nossos sistemas de recuperação e separação combinam processamento a ultra-baixa temperatura com adsorção e recuperação de SF₆, fornecendo um processo para recuperar SF₆ de gases mistos e retornar o SF₆ capturado ao ciclo de separação.

Para aplicações que exigem uma solução de separação mais avançada, a KSTONE também desenvolve tecnologia de separação assistida por membrana combinada com purificação a ultra-baixa temperatura.

Essa tecnologia é particularmente relevante quando o SF₆ precisa ser separado de outros gases e recuperado com alta pureza.

Aplicações Típicas

Os sistemas de recuperação e separação de SF₆ KSTONE podem ser considerados para:

• Manutenção de GIS e GIL
• Serviço de disjuntores de SF₆
• Recuperação de gás misto SF₆/N₂
• Equipamentos elétricos isolados a gás
• Projetos de reciclagem de gás SF₆
• Fabricantes de equipamentos elétricos
• Empresas de serviço e manutenção de gás SF₆
• Aplicações de recuperação de gás industrial

Conclusão

A recuperação de SF₆ de gases mistos é mais do que uma simples operação de bombeamento.

Um processo de recuperação completo precisa abordar tanto o fluxo principal de SF₆ quanto o SF₆ residual restante no gás não solidificado.

O processo da KSTONE utiliza solidificação a ultra-baixa temperatura para recuperar SF₆, um sistema de coleta criogênico para coletar o gás recuperado e uma etapa de recuperação baseada em adsorção para capturar o SF₆ residual do gás rico em N₂.

Ao retornar o SF₆ capturado ao processo de separação, o sistema cria um circuito de recuperação projetado para maximizar a recuperação de SF₆ e minimizar as emissões desnecessárias.

Para projetos envolvendo separação de gás misto SF₆/N₂, recuperação de SF₆, purificação de gás ou reciclagem de SF₆, a KSTONE pode desenvolver a configuração de manuseio de gás de acordo com a composição do gás, volume do gás, taxa de recuperação exigida e qualidade de gás alvo.