(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
原料ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成されＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、該不液化ガス中の一部のガスをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにしたＳＦ６ガス回収装置。
【請求項２】
前記ＰＳＡガス分離部は前記吸着筒を２本有し、それぞれの吸着筒の入口にはガス供給弁と排気弁とを配し、それぞれの吸着筒の出口には取出弁を配し、ガス供給弁と排気弁と取出弁の開閉を制御して２本の吸着筒で吸着工程と再生工程とを交互に行わせることによりＳＦ６ガスを分離するようにし、吸着工程から再生工程に切替わる間に両吸着筒間を各々の供給弁と取出弁を同時に開いて吸着工程完了後の吸着筒から再生工程完了後の吸着筒にガスを一部移す均圧工程を行った後、吸着工程終了後の吸着筒が再生工程に入るようにした請求項１記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項３】
再生工程に入った吸着筒を真空ポンプにより真空領域まで減圧排気するようにした請求項２記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項４】
前記加圧ポンプよりも上流側に原料ガスを一定の圧力にするためのガス一定圧化部を設け、ガス一定圧化部を、減圧弁を介在させた第一の流路と、真空ポンプを介在させた第二の流路と、減圧弁及び真空ポンプのいずれも介在させていない第三の流路とを並列に接続した並列回路を有するものとし、原料ガスの圧力が所定値よりも高い場合には原料ガスを第一の流路に流し、原料ガスの圧力が前記所定値以下で大気圧よりも高い場合には原料ガスを第三の流路に流し、原料ガスの圧力が大気圧以下である場合には原料ガスを第二の流路に流すことにより、ＰＳＡガス分離部に導入される原料ガスの圧力を一定にするようにした請求項１〜３いずれか記載のＳＦ６ガス回収装置。
【請求項５】
液化部は加圧ガスの冷却器と液化タンクよりなり、冷却器と液化タンクを液体窒素の気化潜熱を用いて冷却するようにした請求項１〜４いずれか記載のＳＦ６ガス回収装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はＳＦ６ガス（６フッ化硫黄ガス、以下同じ）の回収に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＳＦ６ガスは高電圧電力用トランスや電力回路の遮断器に充填し、その熱的安定性，電気的安定性，高絶縁耐圧性を生かして装置の小型化を可能にし、都市の変電所の小容積化でその貢献は大きい。それ等に用いられている機器の保守，修理のときはこれ等のガスを抜出さなければならないが従来はこれ等のガスによる人体等への害は少ないので大気中に放出していた。しかし、地球温暖化防止による炭酸ガス等の放出が規制されるようになってきた１９９７年世界環境会議が京都で開催され、その結果炭酸ガスの２４０００倍の温暖化係数を持つＳＦ６ガスもその放出を厳しく規制されるようになった。
【０００３】
従来、加圧圧縮冷却による液化回収の方法はあったが、被回収容器に残留するガスや混合ガスの厳密な分離放出はされていなかった。
従来、ＳＦ６ガスが分解してできたガスであるＳＦ４ガスや亜硫酸ガス，ＳＯＦ２は使用機器の特性劣化をまねくが、これを防止するための除去装置はあったが回収時に分離精製する装置はなかった。トランスや遮断器に充填されるＳＦ６ガスはその純度が１００％のものや窒素ガスにより適度にうすめて充填されるものがある。これ等の装置のガスをＳＦ６ガスのみを分離しながら回収するに当たってこの濃度を考慮するとともに装置の故障による空気の混入もあるので、これ等を考えたガスの回収が必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
被回収容器よりＳＦ６ガスを大気中に漏出することなくほぼ全量回収すること。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は上記課題を解決するため、臨界温度４５．６４℃，臨界圧力３．７６ＭＰａ・Ｇ，融点−５０．８℃，昇華点−６３．８度のＳＦ６ガスの特徴を考慮し、さらに被回収容器としてのトランス又は電路の遮断器は密閉容器でありその中にＳＦ６ガスが高圧（約０．７ＭＰａ・Ｇ）で充填されている。
【０００６】
この被回収ガスはＳＦ６ガス１００％のものと窒素ガス等の混入ガスによりうすめられている場合がある。
この混入ガスが存在していてもこれをＳＦ６ガスと分離するガス分離部を設ける。
このガス分離部は特定ガスを吸着する吸着剤を用いたＰＳＡ法（Ｐｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｏｓｏｒｐｔｉｏｎ）により行う。特定ガスを含む混合ガスを、該吸着剤を充填した吸着筒に圧力を加えながら送り込むとこの吸着剤に特定ガスが吸着して除かれ、吸着されないガスが吸着筒の他端から分離されて取り出される。この工程を吸着工程という。そして吸着剤に吸着ガスが吸着されていっぱいになる少し前に混合（原料）ガスの送入を止め、その吸着筒の入口より吸着筒の圧力を減じてやると、吸着剤に吸着した特定ガスが吸着剤より離脱して排出され、吸着剤の吸着能力が再生する。これを再生工程という。この吸着剤を用いて吸着工程と再生工程を繰り返しながら、すなわち吸着筒に圧力を加えたり、減じたりしながらガスを分離するのでＰｒｅｓｓｕｒｅ  Ｓｗｉｎｇ  Ａｄｏｓｏｒｐｔｉｏｎ（圧力変動吸着）法という。
【０００７】
そして吸着剤には対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着して、混合ガスを吸着しない吸着剤と、対象ガスであるＳＦ６ガスを吸着せず混合している他のガスを吸着する吸着剤とがある。その使用する吸着剤により、対象ガスを取り出す方法が異なる。
例えばＳＦ６ガスを対象ガスとし、前者は活性炭に分子篩炭機能を持たせた分子篩炭がある。後者にはゼオライトの５Ａタイプ，４Ａタイプ他がある。前者の場合は対象ガスであるＳＦ６ガスが吸着剤に吸着し、分離されているのであるから、減圧再生工程で吸着剤より離脱する工程内でＳＦ６ガスを回収する。後者では加圧吸着工程でＳＦ６ガスが吸着筒の他端より分離されて出てくるので吸着工程で得られる。これ等両方の吸着剤を用いたＰＳＡ法によるガス分離部が含まれる。
例えばゼオライトは、ＳＦ６ガスはほとんど吸着せず窒素ガスや炭酸ガス，水分をよく吸着除去する、酸素ガスはわずかに吸着するので、ＳＦ６ガスとこれ等のガスが混合しているガスからＳＦ６ガスを分離するガス分離部にこのゼオライトを吸着剤として使用することができ、この場合の例を次に示す。
【０００８】
原料ガスを一定の圧力にするガス一定圧化部により圧力を一定化した後、該原料ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成したものでＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、窒素ガスなどの混合ガスをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにした。ＳＦガスの大気への漏出を可能な限り零に近づけるため、混合ガスとＳＦ６ガスを分離させるＰＳＡガス分離部における工夫が必要であり、分離排気するガスを吸着除去した吸着工程の終了した吸着筒内の吸着剤中の空隙にＳＦ６ガスが残留しているため、これをも回収する必要がある。すなわち原料ガスを一定の圧力にするガス一定圧化部により圧力を一定化した後、該原料ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成されＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、窒素ガスなどをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにしたＳＦ６ガス回収装置において、該ＰＳＡガス分離部は該吸着筒を２本有し、それぞれの入口にはガス供給弁と排気弁と該吸着筒出口には取出弁を有する吸着筒のそれぞれの弁の開閉を制御して２本の吸着筒を交互に吸着工程と再生工程を行ってＳＦ６ガスを分離する際、吸着工程から再生工程に切替る間に両吸着筒間の各々のガス供給弁と取出弁を同時に開いて吸着工程完了後の吸着筒から再生工程完了後の吸着筒にガスを一部移す均圧工程を行った後、吸着工程終了後の吸着筒を再生工程に入ることにより吸着筒内の空隙内のＳＦ６ガスと導入パイプ，排出パイプ内に存在するＳＦ６ガスを再生後の吸着筒内に導入され２筒間の圧力が均圧される。その圧力は吸着工程終了後の吸着筒内の圧力がほぼ１／２になるので一部吸着している窒素ガスまでも脱離して再生後の吸着筒に移動する。そして吸着工程終了後の吸着筒内にはＳＦ６ガスは残留しないのでこれを減圧して離脱する窒素ガスなどを大気中に放出し、吸着筒内の吸着剤を再生する。これは真空ポンプによって真空領域まで減圧し再生することもある。
【０００９】
但し、吸着工程時に加圧する圧力値や使用する吸着剤の種類や吸着剤の製造メーカーによりその特性が多少異なるので真空ポンプまで必要としない場合もある。被回収容器であるトランス筐体や電路遮断器内に充填したＳＦ６ガスは当初圧力が約０．７ＭＰａ・Ｇで充填されているが、ＳＦ６ガス回収装置に導出されるに従って圧力が下がってくる。加圧ポンプは一次側の圧力により二次側の圧力や加圧ポンプにかかる負荷量が大きく変わるので必ず必要であるというわけではないが一次側の圧力を一定化することが重要である。すなわち原料ガスを一定の圧力にするガス一定圧化部により圧力を一定化した後、該原料ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成されＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、該窒素ガスなどをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにしたＳＦ６ガス回収装置において、ガス一定圧化部は減圧弁，弁，真空ポンプを組合せた並列回路により構成し原料ガス源の圧力値によりそのガスの通路を切替えて制御することにより、被回収容器の圧力が高いときは減圧弁により圧力を下げガス回収作業の進行に伴って所定値以下まで下がると弁により被回収容器から直接に、そして大気圧以下になると真空ポンプによりガス圧を一定圧化するものである。
【００１０】
液化部に加圧されて入ってくるガスは窒素ガスとＳＦ６ガスの混合ガスである。ＳＦ６ガスを液化するためには臨界温度以下である所定の温度と一定の圧力が必要となるので原料ガス中のＳＦ６ガスの濃度（分圧）により決まる一定の圧力が必要となる。温度は低い方がその圧力は低くなるので、液化部の冷却を−１９５．８１℃に沸点を持つ液体窒素の気化潜熱とその冷気を用いて加圧ガスの冷却器と液化タンクを冷却する。すなわち原料ガスを一定の圧力にするガス一定圧化部により圧力を一定化した後、該ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成されＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、窒素ガスなどをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにしたＳＦ６ガス回収装置において、該液化部は加圧ガスの冷却器と液化タンクよりなり、これ等の冷却を液体窒素の気化潜熱を用いて冷却するようにする。
【００１１】
液化部の温度を−４０℃になるように調節設定し、そのときの加圧ポンプによる加圧値は３ＭＰａ・Ｇ以上になるように加圧する。  被回収容器内の原料ガスが導出され減ってくるに従い、ＰＳＡガス分離部に液化タンクより導出されるガス量も減ってくるので一定時間毎のサイクルを切替える方法では十分なガスが入らないうちに切替えるようになる。そのため、所定圧力に吸着筒の圧力が達したとき、サイクルを切替えるようにする。すなわち、原料ガスを一定の圧力にするガス一定圧化部により圧力を一定化した後、該原料ガスを加圧ポンプにより加圧し、液化部へ圧送し、該液化部は冷却器と液化タンクで構成されＳＦ６ガスを液化分離し、液化タンクより不液化ガスを取出し、吸着剤を充填した吸着筒と弁類で構成するＰＳＡガス分離部に導入し、窒素ガスなどをＳＦ６ガスと分離して排出しＳＦ６ガスを該加圧ポンプの前の工程に戻すようにしたＳＦ６ガス回収装置において、該ＰＳＡガス分離部は該吸着筒を２本有し、それぞれの入口にはガス供給弁と排気弁と該吸着筒出口には取出弁を有する吸着筒のそれぞれの弁の開閉を制御して２本の吸着筒を交互に吸着工程と再生工程を行ってＳＦ６ガスを分離する際、吸着工程から再生工程に切替る間に両吸着筒間の各々のガス供給弁と取出弁を同時に開いて吸着工程完了後の吸着筒から再生工程完了後の吸着筒にガスを一部移した後、吸着工程終了後の吸着筒を再生工程に入るサイクルにおいて、吸着工程にある吸着筒内の圧力が所定の圧力になったとき、サイクルを切替るようにする。
また、吸着剤にＳＦ６ガスを吸着する分子篩炭を用いる場合は、吸着筒内の吸着剤にＳＦ６ガスが吸着して除去されるので吸着筒の他端よりＳＦ６ガスを含まない窒素ガスが出るのでこれを廃棄し、再生工程で減圧され排気されるガスにＳＦ６ガスが濃縮して取り出されるので、これを加圧ポンプに加える。減圧する際真空ポンプを用いる場合もある。
【００１２】
【実施例】
図１に実施例のフローチャートを示す。
被回収容器１から取出したガスをガス一定圧化部２により圧力を一定化した後に、バッファタンク４を介して加圧ポンプ５により加圧した圧力を３ＭＰａ・Ｇ以上に加圧し、液化部６に圧送する。液化部６はガスの冷却器７と液化タンク８より構成され、その冷却を−１９５．８１℃に沸点を持つ液体窒素の気化潜熱とその冷気を用いて行い、その温度を−４０℃になるよう調節して設定している。
【００１３】
これによりＳＦ６ガスは液化タンク８内で液化し、魔法瓶（保温容器）から成る貯留タンク９に貯留する。窒素ガスを主体とする除去ガスは不液化ガスとして液化タンク８の空間に溜まる。これを弁１８によりＰＳＡガス分離部３に導入し、弁１９を開いて吸着筒２３に導入すると吸着剤であるゼオライトに窒素が吸着される。吸着剤に吸着されないＳＦ６ガスは吸着筒２３の他端より弁２５を通って、バッファタンク４に入り、再び加圧ポンプ５により加圧されるサイクルに入っていく。吸着筒は窒素ガスの吸着が進むにつれて内圧が高まっていき、所定の圧力に達すると、弁２７，１８，２０，２２を閉とし、弁１９，２１と弁２５，２６を開とし、再生工程の終了している吸着筒２４と均圧（均圧工程）を行い吸着筒２３の吸着剤の空隙にあるＳＦ６ガス及び、導入パイプ，取出パイプの空間にあるＳＦ６ガスを吸着筒２４に移した後、弁１９，２２，２５を閉、弁１８，２１，２６，２０，３１を開き遅れて弁２７を開いて、不液化ガスは吸着工程に入った吸着筒２４に導入される。濃縮されたＳＦ６ガスは弁２６，２７を通ってバッファタンク４に導出される。
【００１４】
再生工程に入った吸着筒２３は弁２０，３１及び放出口３３により大気圧に開放されて減圧し、吸着筒内の吸着剤に吸着している窒素ガスなどの除去ガスが脱離し吸着剤が再生する。
尚、吸着剤を更に十分な再生をかける場合は弁３１を閉とし、弁３２を開き真空ポンプ３５により真空まで排気する。この吸着工程，均圧工程，再生工程を繰り返して連続してＳＦ６ガスを回収する。
なお、ＰＳＡガス分離部３の吸着剤にＳＦ６ガスを吸着する分子篩炭を用いる場合はＰＳＡ操作の再生工程で真空ポンプ３５の出口３４から抜出される方にＳＦ６ガスが濃縮されるのでこれを弁２７の入口に接続し、弁２５，２６より導出する方がＳＦ６ガスを含まない廃ガスとなる。
このときは弁３１の回路は取除かれる。分子篩炭を吸着剤とする場合の均圧工程を実施するとＳＦ６ガスが吸着している吸着筒の吸着剤の間に浮遊している窒素ガスを再生済みの吸着筒に移すことになる。この場合、再生工程で取出すＳＦ６ガスの濃度を上げることになる。真空ポンプでＳＦ６ガスを十分にくみ出すとともに吸着剤の再生を十分に行う方がよい。
【００１５】
【発明の効果】
本装置によればＳＦ６ガスをほぼ純度１００％で液化回収するので再利用できる。
また原料ガスに含まれる窒素ガス他はＰＳＡガス分離によりＳＦ６ガスを含まないので分離して廃棄できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の１実施例のフローシートを示す。
【符号の説明】
１  被回収容器
２  ガス一定圧化部
３  ＰＳＡガス分離部
４  バッファタンク
５  加圧ポンプ
６  液化部
７  冷却器
８  液化タンク
９  貯留タンク
１０  真空ポンプ
１２〜１５  弁
１７  減圧弁
１８〜２２  弁
２３〜２４  吸着筒
２５〜２７  弁
２９〜３２  弁
３３  放出口
３４  放出口
３５  真空ポンプ
【図１】
0004033592.tif 000002