Dispositivo de purificación y procedimiento de regeneración del SF6.

Dispositivo para la eliminación en fase líquida de los contaminantes de un fluido que comprende un recinto (4) provisto de una sucesión de filtros dispuestos en serie en el camino seguido por el citado fluido en el interior del citado recinto,

comprendiendo el dispositivo secuencialmente al menos un primer filtro que comprende un lecho de cal sodada y/o de carbón activo, un segundo filtro que comprende alúmina activada y un tercer filtro que comprende un tamiz molecular en el que el diámetro de los huecos está comprendido entre 4 angstroms y 5 angstroms.

Dispositivo de purificación y procedimiento de regeneración del SF6

El ámbito de la presente invención es el de la industria de los materiales eléctricos y, de modo más particular, el de los transformadores de media o alta tensión.

Los transformadores de tensión eléctrica tales como los puestos en servicio por las sociedades de distribución eléctrica, están generalmente colocados en el interior de un recinto bajo atmósfera gaseosa Inerte para evitar las consecuencias de los arcos eléctricos que se producen durante su enganche o su corte. Un gas utilizado habltualmente para esto es el hexafluoruro de azufre, de fórmula química SF6. Como éste comprende seis enlaces covalentes, lo que corresponde a la valencia máxima del azufre, el mismo presenta una estabilidad excepcional. En particular, éste puede ser calentado sin descomposición hasta 500 °C en ausencia de metales catalíticos; es ininflamable; el hidrógeno, el cloro y el oxígeno no actúan sobre él; es insoluble en el agua y no es atacado por los ácidos.

Éste sin embargo presenta un potencial de recalentamiento global (PRG o GWP en Inglés, de Global Warmlng Potencial) muy elevado, lo que hace que éste no deba ser liberado a la atmósfera, de lo contrario éste participaría de modo extremadamente importante en el aumento del efecto de invernadero sobre el planeta.

Debido a su estabilidad natural, el SF6 absorbe la energía liberada durante la producción de un arco eléctrico en el transformador descomponiéndose, pero éste se recombina enseguida de modo natural. A la temperatura de un arco eléctrico, que puede alcanzar 15 000 K, una pequeña porción de SF6 permanece sin embargo descompuesta. En la apertura de contactos se forman generalmente productos de descomposición que, generalmente, están constituidos por aleaciones a base de tungsteno, de cobre o de níquel. Por otra parte, en el SF6 permanecen siempre ciertas impurezas, como aire, CF4 o vapor de agua. Finalmente, el arco eléctrico se produce en un entorno que comprende aislantes constituidos de materiales plásticos a base de carbono, de hidrógeno o de silicio, o también de otros materiales metálicos o no que constituyen el aparato. Debido a esto, los productos de descomposición, que son sólidos o gaseosos, pueden contener, aparte de azufre y de flúor, elementos como el carbono, el silicio, el oxígeno, el hidrógeno, el tungsteno, el cobre, etc.

Los principales subproductos gaseosos generados por estas operaciones son así ácido fluorhídrico HF, dióxido de carbono C02, anhídrido sulfuroso S02, tetrafluoruro de carbono CF4, tetrafluoruro de silicio SiF4, fluoruro de tionilo SOF2, tetrafluoruro de tionilo SOF4, fluoruro de sulfurilo S02F2, tetrafluoruro de azufre SF4 o también decafluoruro de azufre S2F10. Se encuentran igualmente productos sólidos de descomposición, en forma de polvo, que son a base de tungsteno, de cobre o de níquel. Pero, mientras que el SF6 presenta la ventaja de no ser tóxico en estado puro, los subproductos generados por los arcos eléctricos lo son. Estos pueden inducir sobre los operarios, incluso a baja dosis, modificaciones del comportamiento y dificultades respiratorias.

Las sociedades gestoras de los transformadores se ven por tanto obligadas a establecer medidas de seguridad para su personal que manipula gas SF6 tras una utilización prolongada. El gas es retirado del recinto interno al transformador y licuado por compresión para facilitar su almacenamiento. Por otra parte, siendo este gas de un coste relativamente elevado, han sido propuestos métodos de reciclaje tras la regeneración. Estos se llevan a cabo actualmente según dos procesos, en función del grado de contaminación alcanzado por el gas: un gas poco contaminado puede ser regenerado en el sitio de explotación del transformador por un reciclaje en instalaciones móviles; un gas más contaminado debe ser objeto de un retorno a fábrica, al fabricante, para ser sometido a operaciones de regeneración más pesadas. Finalmente, en el caso de un nivel de contaminación demasiado elevado, es decir una tasa de contaminantes superior en masa al 1,26%, el gas no es regenerado sino rechazado y destruido en fábrica.

El circuito instalado para la regeneración por el fabricante es consumidor de tiempo y generador de necesidades logísticas y sería deseable poder efectuar una regeneración en el sitio de un gas contaminado, siempre que éste se mantenga en el interior del valor límite de 1,26% de contaminantes.

Por otra parte, han sido propuestas varias técnicas para regenerar el SF6, sea en fase líquida o en fase gaseosa, que prevén el paso del gas por uno o varios descontaminantes en serie. A tal efecto, puede observarse la patente FR 1450646 que recomienda el paso del SF6 en fase gaseosa por una lejía de potasa, o bien, a elección, por un lecho de alúmina activada o de cal sodada. Este documento no recomienda asociación de varios filtros en serie; éste por tanto solamente responde parcialmente al problema planteado porque no elimina todos los contaminantes susceptibles de ser encontrados. Se conoce igualmente la solicitud de patente EP 0885841 que recomienda un paso sucesivo por lechos de cal, de carbón activo y por un tamiz molecular.

Estos dispositivos recomendados se caracterizan por un resultado insuficiente porque el primero solamente está adoptado para la recuperación del S02F2, y el segundo no retiene ciertas moléculas y en particular, las moléculas polares o como las moléculas gruesas que son el SF5 o el S2F10.

La presente invención, en consecuencia, tiene por objetivo proponer un dispositivo simple y poco costoso de tratamiento para gases contaminados de tipo SF6 así como un procedimiento para su regeneración, permitiendo este dispositivo y este procedimiento la eliminación de todos los contaminantes susceptibles de ser encontrados en un transformador eléctrico tras un tiempo de utilización.

A tal efecto, la invención tiene por objeto un dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 para la eliminación de los contaminantes de un fluido, que comprende un recinto provisto de una sucesión de filtros dispuestos en serie en el camino seguido por el citado fluido en el interior del citado recinto, caracterizado por que el mismo comprende secuencialmente al menos un primer filtro que comprende un lecho de cal sodada y/o de carbón activo, un segundo filtro que comprende alúmina activada y un tercer filtro que comprende un tamiz molecular.

La combinación de estos tres, incuso cuatro, filtros, permite eliminar prácticamente todos los contaminantes que es clásico encontrar en un gas contaminado como SF6 tras una utilización prolongada en un transformador. El lecho de alúmina activada es esencial porque permite retener ciertas moléculas que no retienen los otros descontaminantes, como las moléculas polares o las moléculas grandes (SF4, SF5 y SF10,...). Su posicionamlento aguas abajo de un lecho de cal sodada o de carbón activo permite hacerle funcionar en un medio descargado de la acidez proporcionada por ciertos contaminantes como, por ejemplo, el ácido fluorhídrico HF. La acidez, cualquiera que sea su concentración, inhibiría el momento dipolar de las moléculas de SOF2, S02F2, SF4 y SOF4 y la acción de la alúmina activada se vería reducida de modo importante.

Finalmente, el posicionamlento del tamiz molecular al final de ciclo es necesario para evitar que éste quede rápidamente saturado debido al tamaño de sus huecos y que el proceso se detenga, lo que sería el caso si estuviera situado, por ejemplo, en primera o segunda posición. Éste puede cumplir entonces su misión de adsorción selectiva.

Preferentemente, el primer filtro comprende un lecho de cal soldada, comprendiendo el dispositivo además un lecho

de carbón activo.

Ventajosamente, el lecho de cal sodada está colocado secuencialmente aguas arriba del lecho de carbón activo.

En un modo de realización particular, el lecho de alúmina activada está situado aguas abajo del lecho de cal sodada y aguas arriba del lecho de carbón activo. Se obtiene así una mejor repartición de la acción entre la alúmina y el carbón activo y, por tanto, al final, una mayor eficacia. La secuencia óptima recomendada por la Invención está constituida entonces por un lecho de cal sodada, un lecho de alúmina activada, un lecho de carbón activo y un tamiz molecular.

En modos preferentes de realización el citado lecho de cal sodada tiene un espesor que se extiende sobre al menos dos veces su anchura, el citado lecho de carbón activo tiene un espesor superior o igual a 60 cm, el citado lecho de alúmina activada tiene un espesor que se extiende sobre al menos dos veces su anchura, y/o el citado tamiz molecular tiene un espesor que se extiende sobre... [Seguir leyendo]

1. Dispositivo para la eliminación en fase líquida de los contaminantes de un fluido que comprende un recinto (4) provisto de una sucesión de filtros dispuestos en serie en el camino seguido por el citado fluido en el interior del citado recinto, comprendiendo el dispositivo secuenclalmente al menos un primer filtro que comprende un lecho de cal sodada y/o de carbón activo, un segundo filtro que comprende alúmina activada y un tercer filtro que comprende un tamiz molecular en el que el diámetro de los huecos está comprendido entre 4 angstroms y 5 angstroms.

2. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 1 en el cual el primer filtro comprende un lecho de cal sodada, comprendiendo el dispositivo, además, un lecho de carbón activo.

3. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 2 en el cual el lecho de cal sodada está colocado secuencialmente aguas arriba del lecho de carbón activo.

4. Dispositivo de acuerdo con la reivindicación 3 en el cual el lecho de alúmina activada está situado aguas abajo del lecho de cal sodada y aguas arriba del lecho de carbón activo.

5. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4 en el cual el citado lecho de cal sodada tiene un espesor que se extiende sobre al menos dos veces su anchura.

6. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 5 en el cual el citado lecho de carbón activo tiene un espesor superior o igual a 60 cm.

7. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 6 en el cual el citado lecho de alúmina activada tiene un espesor que se extiende sobre al menos dos veces su anchura.

8. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 7 en el cual el citado tamiz molecular tiene un espesor que se extiende sobre al menos dos veces su anchura.

9. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 8 que comprende además un filtro de partículas aguas abajo del tercer filtro, en el camino seguido por el citado fluido.

10. Dispositivo de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 9 que comprende además un medio (3) de puesta en movimiento del citado fluido a través del citado recinto (4) adaptado a un fluido en fase líquida.

11. Procedimiento de regeneración, en fase líquida, del hexafluoruro de azufre SF6 utilizado para formar una atmósfera inerte en el interior de un recinto cerrado (4) y que contiene contaminantes resultantes de la producción de arcos eléctricos en el interior del citado recinto, comprendiendo el procedimiento el paso del citado fluido a través de al menos tres filtros dispuestos en serie, un primer filtro que comprende un lecho de cal sodada y/o de carbón activo, un segundo filtro que comprende alúmina activada y un tercer filtro que comprende un tamiz molecular en el que el diámetro de los huecos está comprendido entre 4 angstroms y 5 angstroms.

12. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 11 que comprende el paso del fluido a través de un lecho de cal sodada, previamente a su paso a través de un lecho de carbón activo.

13. Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 12 que comprende el paso de fluido a través de un lecho de alúmina activada posteriormente a su paso a través del citado lecho de cal sodada y previamente a su paso a través de un lecho de carbón activo.

14. Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 11 a 13 en el cual la velocidad de avance del fluido en el interior del citado recinto (4) es inferior a 0,17 m/min.