Методи за получаване на хелий и заваряване заварчика

Има три основни източника на хелий:

• от хелий-богат природен газ
• на минерали
• от въздуха

Получаване на хелий от природен газ

Основният метод за получаване е метод хелий фракционна кондензация на хелий носещи природен газ. т.е. метод за дълбоко охлаждане. И неговите характерно свойство се използва - най-нисък в сравнение с известните вещества температура на кипене. Това позволява всички съпътстващи конденз хелиеви газове, предимно метан и азот. Процесът обикновено се извършва на два етапа:

• избор на така наречените суров хелий (концентрат, съдържащ 70-90% Той)
• пречистване до получаване на технически чист хелий.

Фигурата по-долу показва една от веригите за настройка за възстановяване на хелий от природен газ.

Устройство за извличане на хелий от природен газ

Газът се пресова до 25 атмосфери и при това налягане се подава към растението. Пречистване на въглероден двуокис (СО2) и частична дехидратация на газ, произведен в скрубери, които се напояват с разтвор, съдържащ 10-20% МЕА, 70-80% от диетиленгликол и 5-10% вода. След пречистване на газ е въглероден диоксид 0,003-0,008% СО2. и точка на оросяване, не по-висока от 5 ° С Освен това обезводняване се извършва в адсорбери силикагел се постига, когато температурата на точката на оросяване на -45 ° С

Под налягане от около 20 атмосфери чист сух газ се подава към предварително топлообменника 1, където тя се охлажда до -28 ° C обратен газ потоци. По този начин има кондензация на тежки въглеводороди, които се отделят в сепаратор 2. газ амоняк охладител 3 се охлажда до -45 ° С, кондензатът се отделя в сепаратор 4. В основния топлообменника 5, температурата на газа се понижава до -110 ° С, което води до кондензирано съществена част метан. Vapor-течна смес (приблизително 20% течност) се дроселира до налягане от 12 атмосфери в първата противоток кондензатора 6, на изхода на който сместа пара-газ е обогатен с хелий до 3%. Полученият кондензат се стича в тръбите в колоната, в която плочите се отстраняват от течен хелий разтваря там свързваща поток пара-газ.

Течността се дроселира до 1,5 атмосфери в пространството обвивка на кондензатора, когато се използва хладилния агент. Получената пара се отвежда през топлообменниците 5 и 1. смес пара-газ, напускащи кондензатора 6 и съдържащи до 3% Той, при налягане от 12 атмосфери е вторият противоток кондензатора 7, състоящ се от две части: долната част е серпентина топлообменник газта надолу тръби, които се изпарява от 12 до 1,5 атмосфери дъна течност, и в горната част - pryamotrubchaty топлообменник, в който анулус азота кипи при -203 ° с и налягане от 0,4 атмосфери. Кондензацията на компонентите на газовата смес в долната част на апарата 7 е обогатен с газ хелий до 30-50%, а в горната част - до 90-92%.

Суровият хелий такъв състав под налягане 11-12 атм влиза топлообменника, където се нагрява и се отстранява от инсталацията. Тъй като природният газ се съдържа водородни незначителни примеси в суровия хелий, увеличава концентрацията на водород до 4-5%. Отстраняването продукция водород чрез каталитично хидрогениране, последвано от изсушаване в газ адсорбери на силикагел. Суровият хелий се пресова до 150 до 200 атмосфери мембрана компресор 8 се охлажда в топлообменник 9 и влиза с права чрез кондензатор намотка 10, охлажда чрез барботиране на азот във вакуум. Кондензатът (течен азот) се отделя в сепаратора 11 и са периодично изход и некондензиран газ, съдържащ приблизително 98% Той отива в адсорбер 12 с активен въглен, охлажда се с течен азот. Хелият излизане от адсорбера съдържа примеси от по-малко от 0.05%, и влиза в цилиндрите 13 като продукт.

Особено хелий богата на природен газ в САЩ, се посочва, че широкото използване на хелий за заваряване в тази страна.

Получаване на хелий от минерали

Друг източник на хелий някои радиоактивни минерали, съдържащи уран, торий и самарий:

По-специално моназита пясъци. голяма област, в която има Travancore (Индия): това поле съдържа моназит от около 1 cm 3 от хелий в 1 г руда.

За хелий от моноцити се загрява в затворен съд моноцит до 1000 ° С Хелий се освобождава заедно с въглероден диоксид (СО2), който след това се абсорбира от разтвор на натриев хидроксид (NaOH). Остатъчният газ съдържа 96,6% Той. Следващото пречистване се провежда при 600 ° С в продължение на метален магнезий за отстраняване на азот и след това при 580 ° С - от метален калций да се отстранят всички останали примеси. Produktcionnyj газ съдържа повече от 99,5% Той. От 1000 тона моназит пясък може да произвежда около 80 m 3 чист хелий. Този метод на производство на хелий не представлява техническа и индустриална интерес. ,

Получаване на хелий от въздуха

Малкото количество хелий във въздуха. от които може да бъде получена като страничен продукт при производството на кислород и азот от въздуха, както е описано в статията "азот -. безжизнена газ, което е толкова необходимо за живот" В промишлени дестилационни колони за отделяне на въздуха става над течен азот останалата газова смес от неон и хелий. Фигурата по-долу показва апарата Claude. специално адаптиран за отделяне на такава смес.

Клод апарати за разпределение на неон и хелий от въздуха

Газът, напускащ апарата през вентил се охлажда в S на намотка, която се излива с течен азот от Т в кондензира остатъчен азот. Ако R бит на клапана отворен, смес, съдържаща много малко азот. С този метод на промишленото производство на хелий, освен трудността да се налага да се справят с голямото количество въздух, допълнително се срещнат затруднения дори - необходимостта да се отдели от хелий неон. Това разделяне може да се осъществи с помощта на течен водород където неон втвърдява или неон чрез адсорбция с активен въглен, охлажда се с течен азот.

Получаване на хелий от въздуха е непрактично, поради малкия си размер - 0.00046% обем или 0,00007% тегл. Изчисленията показват, че стойността на един кубичен метър хелий екстрахира от въздуха, е хиляда пъти по-голямо от това в снабдяването от природен газ. Тази висока цена, разбира се, изключва възможността за промишлено освобождаване на хелий от въздуха.

Пример: За производството на един кубичен метър хелий, е необходимо да се разпределят 116 тона азот.