關(guān)于六氟化硫氣體簡介   

六氟化硫氣體是法國兩位化學(xué)家Moissan和Lebeau于1900年合成的人造惰性氣體，1940年前后，美國軍方將其用于曼哈頓計劃（核）。1947年提供商用。

SF6是強電負性氣體，它的分子極易吸附自由電子而形成質(zhì)量大的負離子，削弱氣體中碰撞電離過程，因此其電氣絕緣強度很高，在均勻電場中約為空氣絕緣強度的2.5倍。SF6氣體在t≈2000K時出現(xiàn)熱分解高峰，因此在交流電弧電流過零時，SF6對弧道的冷卻作用比空氣強得多，其滅弧能力約為空氣的100倍。

六氟化硫氣體的化學(xué)式是SF6。

生產(chǎn)方法

1、直接合成法：

A、經(jīng)凈化后的氟（含HF≤0．5%）和硫反應(yīng)生成六氟化硫及少量的S2F10、SF4、SF2和S2F2。經(jīng)水洗、堿洗除去絕大部分雜質(zhì)氣體，再經(jīng)熱解爐分解S2F10成SF6和SF4（300～350℃），然后經(jīng)堿洗進一步除去雜質(zhì)，凈化后的SF6氣體經(jīng)硅膠及分子篩干燥器干燥后，制得六氟化硫產(chǎn)品。

B、將硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氫等加入到無水氟化氫中，以鎳為陽極進行電解即可制得六氟化硫?；蚍土蛑苯臃磻?yīng)制備六氟化硫。還可以金屬氧化物為催化劑于300℃下用空氣氧化四氟化硫，或者在500～2000℃使氟化硫熱解。

2、以長約300mm直徑25mm的鎳管為反應(yīng)器，將盛有硫粉的鎳舟置于其中，反應(yīng)管與一石英阱連接，石英阱以液態(tài)氧冷卻。裝置的末端與一裝有新脫水的KF的鐵制干燥管相連，以隔離空氣中的濕氣。硫在氟氣流中燃燒，生成的產(chǎn)物凝聚在冷阱中。隨后進行純化，使產(chǎn)物氣化并通過10%的KOH熱溶液（不用NaOH）洗滌除去其中的雜質(zhì)（HF，SF2，SF4，SOF2，S2F10）。然后用P4O10干燥產(chǎn)物氣體，并在室溫下通過活性炭除去S2F10。

3、使SO2在過量的F2中燃燒可生成SF6。反應(yīng)溫度約650℃，產(chǎn)物在冷阱中凝聚，其中除SF6外主要雜質(zhì)是SO2F2。純化時將其通過裝有水和熱的10%KOH溶液的洗滌瓶，用P4O10干燥。

4、元素氟和硫直接反應(yīng)法。

A、直接電解法：將硫、二氯化硫、一氯化硫、二硫化碳或硫化氫等加入到無水氟化氫中，以鎳為陽極進行電解即可制得六氟化硫。用硫化氫與無水氫氟酸電解時，以鎳作極，鐵作陰極，溫度為－10～20℃，電壓為7～20V。電解產(chǎn)物應(yīng)除去雜質(zhì);

B、催化氧化法：金屬氧化物為催化劑，于300℃下，用空氣氧化四氟化硫，該法缺點是收率過低。

C、熱解法：在500～2000℃使SF4熱解，但該法的轉(zhuǎn)換率及收率皆低，采用微波放電分解SF4亦可。

D、氟化鈷法：將硫磺或其他硫化物在三氟化鈷和二氯化鈷存在下與過量氟作用以制備六氟化硫。二氧化硫與氟燃燒法。

E、聯(lián)產(chǎn)法：氯氟代甲烷和六氟化硫聯(lián)產(chǎn)，氟化碳（COF2）與六氟化硫聯(lián)產(chǎn)。

物理特性

六氟化硫是一種無色、無臭、無毒、不燃的惰性氣體，它的分子量為146.07，在20℃和0.1 MPa時密度為6.1kg/m3，約為空氣密度的5倍。六氟化硫在常溫常壓下為氣態(tài)，其臨界溫度為45.6℃，三相點溫度為-50.8℃，常壓下升華點溫度為-63.8℃。六氟化硫分子結(jié)構(gòu)呈八面體排布，鍵合距離小、鍵合能高，因此其穩(wěn)定性很高，在溫度不超過180℃時，它與電氣結(jié)構(gòu)材料的相容性和氮氣相似。

化學(xué)特性

常溫下是一種惰性氣體。一般不會與其它材料發(fā)生反應(yīng)。

電氣特性

絕緣性能佳，還具有獨特的熱特性和電特性。SF6氣體是電負性氣體，其分子和原子具有很強的吸附自由電子的能力，可以大量吸附弧隙中的自由電子，生成負離子。負離子的運動比自由電子慢得多，很容易和正離子復(fù)合成中性的分子和原子，加快了電流過零時的弧隙介質(zhì)強度的恢復(fù)。

分解特性

純凈的SF6氣體一般公認是無毒的。SF6在生產(chǎn)過程中會有少量伴隨的生成物，其中S2F10是公認的劇毒氣體，但經(jīng)過凈化處理可以完全將它除凈。純凈的SF6氣體雖然無毒，但在工作場所要防止SF6氣體的濃度上升到缺氧的水平。SF6氣體的密度大約是空氣的五倍、SF6氣體如有泄漏必將沉積于低洼處，如電纜溝中。濃度過大會出現(xiàn)使人窒息的危險，設(shè)計戶內(nèi)通風(fēng)裝置時要考慮到這一情況。SF6氣體通過對流能與空氣混合，但速度很慢。氣體一旦混合后就形成SF6和空氣的混合氣體，不會再次分離。問題嚴重的是，電弧作用下SF6的分解物如SF4，S2F2，SF2，SOF2，SO2F2，SOF4和HF等，它們都有強烈的腐蝕性和毒性。

1、SF4(四氟化硫)

常溫下SF4為無色的氣體，有類似SO2的刺鼻氣味，在空氣中能與水分生成煙霧，產(chǎn)生SOF2和HF。SF4氣體可用堿液或活性氧化鋁(Al2O3)吸收。SF4氣體對肺有侵害作用，影響呼吸系統(tǒng)，其毒性與光氣相當(dāng)。

2、S2F2(氟化硫)

常溫下為無色氣體，有毒，有刺鼻氣味，遇水分能完全水解形成S，SO2和HF。S2F2對呼吸系統(tǒng)有類似光氣的破壞作用。

3、SF2(二氟化硫)

SF2的化學(xué)性能極不穩(wěn)定，受熱后性能更加活潑，易水解成S，SO2和HF 。SF2氣體可用堿液或活性氧化鋁吸收。

4、SOF2(氟化亞硫酰)

SOF2為無色氣體，有臭雞蛋味，化學(xué)性能穩(wěn)定。它與水分反應(yīng)緩促，并能快速地為活性氧化鋁或活性炭吸附。SOF2為劇毒氣體．可造成嚴重的肺水腫，使動物窒息死亡。

5、SO2F2 (二氟化硫酰)

SO2F2為無色無臭氣體，化學(xué)性能極為穩(wěn)定，加熱到150 °C時也不會與水和金屬反應(yīng)。SO2F2不易被活性氧化鋁吸收。SO2F2是一種能導(dǎo)致痙攣的有毒氣體。它的危險性在于無刺鼻性嗅味且不會對服鼻粘膜造成刺激作用，故發(fā)現(xiàn)中毒后往往會迅速死亡。

6、SOF4(四氟亞硫酰)

SOF4為無色氣體，有刺鼻性氣味，能被堿液吸收，與水反應(yīng)會生成SO2F2。SOF4是有害氣體，對肺部有侵害作用。

7、HF(氫氟酸)

HF是酸中腐蝕性強的物質(zhì)。對皮膚、粘膜有強烈刺激作用，并可引起肺水腫和肺炎等。

用途

1、當(dāng)前SF6氣體主要用于電力工業(yè)中。SF6氣體用于4種類型的電氣設(shè)備作為絕緣和/或滅?。?/span>SF6斷路器及GIS（在這里指六氟化硫封閉式組合電器，國際上稱為“氣體絕緣開關(guān)設(shè)備”（Gas Insulated Switchgear））、SF6負荷開關(guān)設(shè)備，SF6絕緣輸電管線，SF6變壓器及SF6絕緣變電站。80%用于高中壓電力設(shè)備。

2、SF6氣體在氣象、環(huán)境檢測及其他部門用作示蹤劑、標(biāo)準(zhǔn)氣或配制標(biāo)準(zhǔn)混合氣。用示蹤氣體來研究氣體的流動蹤跡已有多年的歷史。早在1 9 7 4 年美國普遍將六氟化硫示蹤氣體用于礦井, 1 9 7 6 年英國開始把六氟化硫示蹤氣體用于煤礦采空區(qū)漏風(fēng)量的檢測，1 9 7 9 年我國成功地應(yīng)用六氟化硫示蹤技術(shù)進行地面大氣污染監(jiān)測。另外在通風(fēng)柜性能檢測（美國ANSI/ASHRAE Standard 110-2016標(biāo)準(zhǔn)的示蹤氣體檢測（實驗室安全通風(fēng)柜/實驗室排煙罩性能檢測））、建筑通風(fēng)率研究、氣體輸送系統(tǒng)、高壓貯存容器、煤礦巷道用于檢測漏風(fēng)技術(shù)、科學(xué)試驗等作為示蹤氣體具有無可比擬的優(yōu)勢。

3、SF6氣體作為氧化劑的使用。Li/ SF6化學(xué)熱源系統(tǒng)是一種以金屬液態(tài)鋰為燃料，SF6氣體為氧化劑的先進閉式熱動力系統(tǒng)。Li/ SF6熱源在魚雷和UUV推進系統(tǒng)中的應(yīng)用，大名鼎鼎的MK50魚雷的動力裝置就是采用了以鋰與六氟化硫氣體化學(xué)反應(yīng)為能源的閉式循環(huán)熱動力系統(tǒng)。

4、是新一代超高壓絕緣介質(zhì)材料。作為良好的氣體絕緣體，被普遍用于電子、電氣設(shè)備的氣體絕緣。電子級高純六氟化硫是一種理想的電子蝕刻劑，普遍應(yīng)用于微電子技術(shù)領(lǐng)域，用作電腦芯片、液晶屏等大型集成電路制造中的等離子刻蝕及清洗劑。在光纖制備中用作生產(chǎn)摻氟玻璃的氟源，在制造低損耗質(zhì)量單模光纖中用作隔離層的摻雜劑。還可用作氮準(zhǔn)分子激光器的摻加氣體。

5、也用于核粒子加速器、避雷器X射線設(shè)備、超高壓蓄電器、同軸電纜和微波傳輸中作為氣體的絕緣材料。

6、六氟化硫化學(xué)穩(wěn)定性好，對設(shè)備不腐蝕，在冷凍工業(yè)中可作為冷凍劑(操作溫度在-45～0℃之間)，作制冷劑替代氟利昂，對臭氧層完全沒有破壞作用，符合環(huán)保和使用性能的要求，是一種很有發(fā)展?jié)摿Φ闹评鋭?/span>

7、此外還作為一種反吸附劑從礦井煤塵中置換氧。

8、SF6對α-粒子有高度的停止能力，故在放射化學(xué)中也有應(yīng)用。

六氟化硫檢測儀器

目前SF6氣體檢測的儀器，國際上認可的只有采用電子捕獲檢測器（electron capture detector）原理，簡稱ECD。電子捕獲檢測器也是一種離子化檢測器，它是一個有選擇性的高靈敏度的檢測器，它只對具有電負性的物質(zhì)，如含鹵素、硫、磷、氮的物質(zhì)有信號，物質(zhì)的電負性越強，也就是電子吸收系數(shù)越大，檢測器的靈敏度越高，而對電中性（無電負性）的物質(zhì)，如烷烴等則無信號。具有超高的精度、靈敏度和穩(wěn)定性。主要的產(chǎn)品有：英國d-industrial公司的便攜式超高精度SF6氣體定量檢測儀Q200型、日本島津的臺式氣相色譜儀GC2010型、美國安捷倫的臺式氣相色譜儀agilent7890A GC型等。