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SF6即六氟化硫的应用及介绍

更新时间:2014-02-25      点击次数:2021

SF6即六氟化硫

SF6气体已有百年历史,它是法国两位化学家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性气体,1940年前后,美国军方将其用于曼哈顿计划(核军事)。1947年提供商用。当前SF6气体主要用于电力工业中。SF6气体用于4种类型的电气设备作为绝缘和/或灭弧;SF6断路器及GIS(在这里指六氟化硫封闭式组合电器,上称为“气体绝缘开关设备”(Gas Insulated Switchgear))、SF6负荷开关设备,SF6绝缘输电管线,SF6变压器及SF6绝缘变电站。80%用于高中压电力设备。

基本简介编辑

中文名称:六氟化硫

中文别名:高纯六氟化硫

英文名称:Sulphur hexafluoride

英文别名:sulfur hexafluoride cyl. with 4.75 kg (~net); Sulfur hexafluoride;

Sulphurhexafluoride2; hexafluoro-lambda~6~-sulfane; sulfur(+2) dihydride cation difluoride

CAS:2551-62-4[1]

EINECS:219-854-2

分子式:SF6

分子量:146.05

2理化性质编辑

物理性质

外观与性状:无色无臭气体。

熔点(℃):-62

沸点(℃):-51

相对密度(水=1):1.67(-100℃)

相对蒸气密度(空气=1):5.11

分子式:SF6

分子量:146.05

溶解性:微溶于水、乙醇。[2]

化学性质

化学性质稳定。微溶于水、醇及醚,可溶于氢氧化钾。不与氢氧化钠、液氨、盐酸及水起化学的反应。300℃以下干燥环境中与铜、银、铁、铝不反应。500℃以下对石英不起作用。250℃时与金属钠反应,-64℃时在液氨中反应。与硫化氢混合加热则分解。200℃时,在特定的金属如钢及硅钢存在下,能促使其缓慢分解。[3]

3作用用途编辑

六氟化硫良好的电气绝缘性能及优异的灭弧性能。其耐电强度为同一压力下氮气的2.5倍,击穿电压是空气的2.5倍,灭弧能力是空气的100倍,是一种优于空气和油之间的新一代压绝缘介质材料。六氟化硫以其良好的绝缘性能和灭弧性能,如:断路器、高压变压器、气封闭组合电容器、高压传输线、互感器等。电子级高纯六氟化硫是一种的电子蚀刻剂,被大量应用于微电子技术领域。冷冻工业作为制冷剂,制冷范围可在-45℃~0℃之间。电气工业利用其很高介电强度和良好的灭电弧性能,用作高压开关、大容量变压器、高压电缆和气体的绝缘材料。采矿工业用作反吸附剂,用于矿井煤尘中置换氧。高纯SF6还因其化学惰性、、不燃及无腐蚀性,还被广泛应用于金属冶炼(如镁合金熔化炉气体)、航空航天、(X光机、激光机)、气象(示踪分析)、化工(汽车轮胎、新型灭火器)等。随着当今科技的发展,SF6涉及的领域不断扩展,被越来越多的基础领域和科技领域广泛应用。

4注意事项编辑

危险性概述

健康危害:纯品基本。但产品中如混杂低氟化硫、氟化氢,特别是十氟化硫时,则毒性加强。

燃爆危险:该品不燃。[2]

急救措施

吸入:迅速脱离现场空气处。保持呼吸道通畅。如呼吸困难,给输氧。如呼吸停止,立即进行人工呼吸。医。[2]

消防措施

危险特性:若遇高热,容器内压增大,有开裂和爆炸的危险。

有害燃烧产物:氧化硫、氟化氢。

灭火方法:该品不燃。切断气源。喷水冷却容器,可能的话将容器从火场移空旷处。[2]

泄漏应急处理

应急处理:迅速撤离泄漏污染区人员上风处,并进行隔离,严格限制出入。建议应急处理人员戴自给正压式呼吸器,穿一般作业工作服。尽可能切断泄漏源。合理通风,加速扩散。如有可能,即时使用。漏气容器要妥善处理,修复、检验后再用。[2]

操作处置与储存

操作注意事项:密闭操作,局部排风。操作人员必须经过专门培训,严格遵守操作规程。建议操作人员佩戴过滤式防毒面具(半面罩)。远离易燃、可燃物。阻止气体泄漏到工作场所空气中。避免与氧化剂接触。搬运时轻装轻卸,阻止钢瓶及附件破损。配备泄漏应急处理设备。

储存注意事项:储存于阴凉、通风的库房。远离火种、热源。库温不宜超过30℃。应与易(可)燃物、氧化剂分开存放,切忌混储。储区应备有泄漏应急处理设备。[2]

防护

人体而言,防护的重点是眼部和呼吸道;其次是人体的皮肤,此,我们可以针对性地选择相应的防护用品及装备。 呼吸系统是生命存活的三大要素,必须首先考虑。由于泄漏污染区可能有多种有毒气体的存在。若采用过滤式防毒面具,因其是负压式,防护系数较低,人吸气时带入毒气的可能性较大,对于有多种毒气存在,毒性较大且其浓度不确定的场所,选用过滤式面具是不合适的。采用正压式空气呼吸器可以*隔绝毒气,不考虑毒气种类的多少、浓度的高低,所以正压式空气呼吸器是的防护产品。但在选择正压式空气呼吸器品种时,应考虑毒气是否直接致人死亡这一因素,以便正确选用。 当出现有毒气体泄漏后,现场人员应近采用防护器具——如逃生器,并迅速撤离泄漏污染源,中毒人员脱离现场空气处,必要时采用氧气复苏仪或人工呼吸地抢救;应急处理人员必须佩带空气呼吸器、穿戴相应的防护服和手套后进入事故区,对现场通风对流,稀释扩散。进入高浓度区域作业,必须有人监护。

六氟化硫遇高温、高热的性状改变及防护

六氟化硫(SF6)是良好的气体绝缘体,被广泛用于电子、电气设备的气体绝缘;其典型的应用是在供电部门的输变电所、电厂等的高压开关柜内用作气体绝缘。 要防护六氟化硫,首先要了解六氟化硫的物理、化学性质。六氟化硫纯品,毒性较低、性状稳定。但人在吸入80%六氟化硫+20%的氧气的混合气体几分钟后,人体会出现四肢麻木,轻度兴奋。六氟化硫气体充入高压开关柜内有一定的压力,因此,气体泄漏的概率较高,而空气中的氧气含量充足,这样使得六氟化硫泄漏后与氧气结合产生毒性的条件充分。这是需要防护的情况之一。

一旦六氟化硫气体遇到高热、高温(如:电弧),会产生出副产物—氧化硫和氟化氢气体,它们与未分解的六氟化硫气体共存。此时有三种毒气存在。
  氧化硫是一种硫酸酐,易被人体湿润的粘膜表面吸收生成硫酸和亚硫酸,对眼和呼吸道粘膜有强烈的刺激作用。具体表现为流泪、咳嗽、喉灼痛、眼结膜及呼吸道刺痛等。遇到人体的汗液,会使人的皮肤红肿。 氟化氢,易溶于水。同样易被人体湿润的粘膜表面吸收而生成氢氟酸,它对人体的危害同氧化硫一样——是眼和呼吸道,但危害更大。氢氟酸常被用于刻蚀玻璃,可见它的腐蚀性极大。若遇到人的汗液,在人的皮肤表面形成氢氟酸,它能穿透皮肤表面向深层渗透,形成溃疡和坏死,且不易。若骨骼损害引起氟骨病,将无法复原。氟化氢的毒性比之氧化硫和六氟化硫有过之而无不及。

化工部《化学危险品手册》中对以上三种化学品规定值如下:

1.六氟化硫 TWA(8小时加权平均值):1000PPM (5790mg/m3)
  S(短时暴露浓度值): 未定
  2. 氧 化 硫 TWA: 5PPM (13 mg/m3) S:5PPM (13 mg/m3)
  3. 氟 化 氢 TWA: 3PPM (2.6 mg/m3) S:3PPM 未定
  TWA值:一个工作日(8小时)人体累计吸入的毒气浓度,以时间加权平均不大于该值,则不会对人体造成伤害。
  S值:人体暴露在该浓度的毒气中,不超过15分钟不会对人造成伤害。该值未定,则说明不允许人体在未采取防护的情况下进入该毒气环境。 由以上的数值及对人体危害的可知,对六氟化硫的防护有两个方面:一是六氟化硫气体本身;二是六氟化硫遇高温后的副产物,而对副产物的防护更为重要。

5环境影响编辑

虽然六氟化硫本身对人体、,但它却是一种温室效应气体,其单分子的温室效应是二氧化碳的2.2万倍,是《京都议定书》中被禁止排放的6种温室气体之一。

根据IPCC提出的诸多温室气体的GWP(变暖潜能)指标,六氟化硫的GWP值大,500年的GWP值为32400,且由于六氟化硫高度的化学稳定性,其在大气中存留时间可长达3200年。

当今六氟化硫的排放量极少,对温室效应的贡献相比于二氧化碳而言*可以忽略;但出于的和考虑,如何合理、正确的回收净化六氟化硫气体,是必须解决的问题。[4]

6监测编辑

纯净的SF6气体虽然,但在工作场所要阻止SF6气体的浓度上升到缺氧的水平。SF6气体的密度大约是空气的五倍、SF6气体如有泄漏必将沉积于低洼处,如电缆沟中。浓度过大会出现使人窒息的危险,设计户内通风装置时要考虑到这一情况。
  在电弧作用下SF6的分解物如SF4,S2F2,SF2,SOF2,SO2F2,SOF4和HF等,它们都有强烈的腐蚀性和毒性。因此在电力系统GIS等应用SF6的工作场所,要加装SF6气体泄漏监测设备,SF6气体监测的主要方法有一下四种:

1)电化学技术(TGS830、TGS832)费加罗传感器或卤素气体传感器。

电化学技术的原理是被检测气体接触到200°C左右高温的催化剂表面,并与之发生相应的化学反应,从而产生电信号的改变,以此来发现被检测气体。电化学技术其成本低、寿命长、结构简单,可以连续工作的特点。

2)高压击穿技术。

电击穿技术是从SF6在电力上的典型应用——作为绝缘气体应用在GIS开关柜中演变而来的。其工作原理是根据SF6气体绝缘的特性,从置于被检测空气中的高压电极间电压的变化来判断空气中是否含有SF6气体。因其结构相对简单,成本低,检测精度相对高的特点。

3)红外光谱技术(IAC510)

红外光谱吸收技术(又称激光技术)的原理是SF6作为温室气体,对特定波段的红外光有很强烈的吸收特性。红外光谱技术的特点是成本高,结构复杂,灵敏度高,不受环境的影响和干扰,对环境的温度和湿度的变化所带来的检测误差很小,由于其是采用主动抽取测试点气体的原理,带来的是发现泄漏早,反应迅速。同时系统结构对工程实施中的布线也带来了很大的方便。

4)电子捕获ECD原理

电子捕获检测器(electron capture detector),简称ECD。 电子捕获检测器也是一种离子化检测器,它是一个有选择性的高灵敏度的检测器,它只对电负性的物质,如含卤素、硫、磷、氮的物质有信号,物质的电负性越强,也是电子吸收系数越大,检测器的灵敏度越高,而对电中性(无电负性)的物质,如烷烃等则无信号。

7声音影响编辑

当吸入六氟化硫时,六氟化硫会充满声带的周围。当我们发声,声带震动的时候,被带动震动的不是平常我们说话时的空气而是六氟化硫。因为六氟化硫的分子量比空气的平均分子量大,震动的频率较空气低,所以会出现比平时低沉浑厚的声音。

可能看到这你会问:是不是别的比空气分子量大的气体都可以实现这种呢?答案是是的,而且不同密度的气体会产生不同的变声!但是,前提是六氟化硫是的,而许多神奇的大分子量气体都是有毒的。小朋友们可千万不要尝试使用其它的气体来给自己变声![5]

相对而言,当吸入比空气分子量小的气体时,声音则会变得清脆尖锐。如:吸入氦气。

8制备编辑

由单质氟与硫直接化合而得。反应也会生成硫的其他氟化物如十氟化二硫,可通过加热使其歧化后,再用氢氧化钠处理除去剩余的四氟化硫而纯化。[6]

 

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