杨 彦   李 健  王 蔓  王 艺  杨 青

  1 历史沿革及理化性质 1900年由 Moissan和 Lebeau以硫在氟气中燃 烧而始得六氟化硫 , 1930年 Schumb和 Gamble也 提出了六氟化硫的制造方法 , 英国于 1941年提出 了在变压器上使用六氟化硫 , 1942年苏联也在电 缆和蓄电器上使用六氟化硫 , 美国则在 1948年开 始了六氟化硫的工业化生产 , 现在美、英、法、 德、意、俄、日等国均可生产六氟化硫 , 尤其是日 本关东电化公司和旭硝子公司于 20世纪 70年代就 已具有了 1000 t/ a六氟化硫的生产能力。 六氟化硫在常温常压下是一种无色、无臭、无 毒、不燃、无腐蚀性的气体 , 气体密度 61139 g/L, 其化学稳定性强 , 500～600 ℃不分解 , 和酸、碱、 盐、氨、水等不反应 , 在电弧作用下 (几千度 ) 分解为 S和 F的原子气 , 但电弧一旦解除 , 便在 10 - 5 ～10 - 6 s内复合成 SF6。六氟化硫具有良好的 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 215倍 , 击穿电压是空气的 215 倍 , 灭弧能力是空气的 100倍 , 是一种优于空气和油的新一代超高压绝缘介质材料。

  2 工业制备工艺方法及其对比 工业上六氟化硫通常是由电解产生的氟在中高 温下与硫反应来制备的 , 除六氟化硫外 , 还生成少 量的四氟化硫 (SF4 ) 等副产物。氟硫直接合成六 氟化硫的方法可以分为氟气与固体硫磺、与熔融硫 磺、与硫磺蒸气三种方式 : 氟气与固体硫磺反应 , 由于氟硫反应是很激烈的放热反应 , 其反应温度不 易控制 , 导致副产物增加而加重后处理负担。另外 对密封的反应器来说 , 向其内连续地加入固体硫磺 也很困难 , 故该方法不适用于工业化生产。氟气与 硫磺蒸气反应 , 是将硫磺加热到 445 ℃ (沸点 ) 以上 , 使硫变成蒸气送入反应器与氟反应 , 同样也 存在着反应温度很难控制的缺陷 , 其反应温度可达 1600 ℃以上 , 必须采用特殊的反应器材质 , 这种 方法也不适用于工业化生产。氟气与熔融硫磺反 应 , 是将反应器中的硫磺保持在 85～105 ℃的熔融 状态下与通入的氟气反应的。此法反应温度较易控制 , 只要保证氟气与熔融硫磺液面呈平行方向导入 即可保持较高的反应收率 , 该方法为目前国内外六 氟化硫生产厂家普遍所采用。

  3 我国标准与国外标准比较 我国六氟化硫的研制始于 1960年。经过 30多 年的发展 , 目前我国六氟化硫生产厂计有 7家 , 年 产量数百吨 , 产品质量已超过国际电工委员会 ( IEC) 标准。其中 , 产销规模居国内同行首位的是 中核红华特种气体股份有限公司 , 该公司是以生产 六氟化硫、四氟化碳、三氟化氮等氟系列产品为主 , 氢气、氮气为辅的特种气体股份有限公司。其主产 品六氟化硫年生产能力可达 1400 t, 产品纯度达到 99199% , 是各生产厂家出口设备首选配套产品 , 国 内市场占有率始终名列前茅 , 产品远销东南亚、欧 美、澳、港台等十几个国家和地区 , 并与美国联碳 公司、日本旭硝子、德国梅塞尔、美国杜邦公司等 国际知名大公司建立了良好的合作伙伴关系。 我国六氟化硫标准 ( GB12022—89) 与国外某 些标准比较见表 1。

  4 六氟化硫的用途及前景 六氟化硫 (SF6 ) 是一种气体材料 , 广泛应用 于电器、宇航、电子、气象、冶金、机器制造、制 冷、激光、医学等领域 , 在军工领域中被用作鱼雷 或潜艇推进剂中的蚀刻剂和洁净剂。特别是六氟化 硫具有良好的绝缘性、灭弧性和化学稳定性而被大 量应用于高压加速器、蓄电器等 , 不但保证了装置 的小型轻量化 , 节约了材料 , 降低了成本 , 而且确 保装置运行的安全性 , 降低了噪声 , 改善了工作环 境。六氟化硫是继第一代空气、第二代油之后的第 三代绝缘介质。 我国六氟化硫电器研制起步较晚 , 1970年上 海开关厂首先研制成功我国第一套 110 kV六氟化 硫全封闭式组合电器 , 于 1973年在湖北丹江口电 站投入使用 , 20多年来运行情况正常。1984年河 南平顶山高压开关厂又研制成功 550 kV六氟化硫 全封闭式组合电器 , 并很快打入国际市场。现在我 国的各大开关厂纷纷引进或与日本、欧洲、北美有 关公司合资生产六氟化硫电器 , 不仅促使我国电力 工业飞快发展 , 也给我国的六氟化硫工业飞快发展 带来了机遇。因此 , 六氟化硫特种气体具有很好的 发展前景 !

  作者简介 : 杨 彦 , 中核红华特种气体股份有限公司情报信息主 管 , MBA研究生 , 副研高级职务、中国核情报学会理事会 理事、中国核工业集团公司图书资料专业职务评审委员会 委员、四川省计算机学会情报专业委员会委员等职务。

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