Metodele de preparare a heliu și sudarea sudare

Există trei surse principale de heliu:

• de gaze naturale bogate heliu
• de minerale
• din aer

Prepararea heliu din gazele naturale

Metoda de producție de bază este metoda cu heliu condensare fracționată a gazelor naturale purtătoare de heliu. și anume Metoda de răcire profundă. Iar proprietatea caracteristică este utilizată - cea mai mică în comparație cu substanțele cunoscute de temperatura de fierbere. Acest lucru permite ca toate Însoțitorul gazele condensează heliu, în principal metan și azot. Procesul se desfășoară de obicei în două etape:

• selectarea așa-numitului heliu brut (concentrat conținând 70-90% He)
• purificare pentru a da heliu pur tehnic.

Figura de mai jos prezintă unul dintre circuitele de setare pentru recuperarea heliu din gaze naturale.

Aparat pentru recuperarea heliului din gazele naturale

Gazul este comprimat la 25 atmosfere și sub această presiune este furnizată plantei. Purificare de dioxid de carbon (CO2) și deshidratarea parțială a gazului produs în scruberele, care sunt irigate cu o soluție care conține 10-20% MEA, 70-80% din dietilen glicol și 5-10% apă. După spălarea gazului este dioxidul de carbon 0,003-0,008% CO2. și un punct de rouă nu mai mare de 5 ° C deshidratarea ulterioară este efectuată în adsorbantele silicagel se realizează în cazul în care temperatura punctului de rouă de -45 ° C.

Sub o presiune de aproximativ 20 atmosfere de gaz curat, uscat în schimbătorul de preîncălzire 1 unde este răcit la -28 ° C inversa fluxurile de gaze. Astfel, există condensarea hidrocarburilor grele, care sunt separate în separatorul 2. Gazul de amoniac răcitor 3 se răcește la -45 ° C, condensul este separat în separatorul 4. în schimbătorul de căldură principal 5, temperatura gazului este coborâtă până la -110 ° C, rezultând într-o porțiune substanțială condensat metan. amestec de vapori-lichid (aproximativ 20% lichid) este strangulată la o presiune de 12 atmosfere, în primul condensator contracurent 6, la ieșirea căreia amestecul de abur-gaz este îmbogățit cu heliu la 3%. Condensul rezultat curge în jos în tuburile din striper, în care plăcile îndepărtate din heliu lichid dizolvat în acesta care unește curentul de abur-gaz.

Lichidul este la 1,5 atmosfere în spațiul cochilie al condensatorului, în cazul în care se utilizează agentul frigorific. Vaporii rezultat este evacuat prin schimbătoarele de căldură 5 și 1. Amestecul de vapori de gaz părăsesc condensatorul 6 și cuprinzând până la 3% A, la o presiune de 12 atmosfere este a doua contracurent condensatorul 7, format din două părți: partea inferioară este un schimbător de căldură serpentine înăbușe jos tuburile care se evaporă la 12 până la 1,5 atmosfere blazul lichid, iar în parte superioară - schimbătorul de căldură pryamotrubchaty, în care azotul annulus fierbe la -203 ° C și o presiune de 0,4 atmosfere. Condensarea componentelor amestecului de gaz în partea inferioară a aparatului 7 este îmbogățit cu heliu gazos la 30-50%, iar în partea superioară - până la 90-92%.

Crude heliu astfel de compoziții sub presiune de 11-12 atmosfere intră în schimbătorul de căldură, unde este încălzit și îndepărtat din instalație. Deoarece gazul natural conținut de hidrogen impurități minore în heliu brut, crește concentrația hidrogenului până la 4-5%. Removal produce hidrogen prin hidrogenare catalitică, urmată de uscare într-un gaz adsorbantele de silicagel. heliu brut este comprimat la 150 la 200 de atmosfere compresor cu membrană 8 este răcit în schimbătorul de căldură 9 și intră într-o bobină condensator fără îndoire 10, răcit prin barbotare cu azot sub vid. Condensatul (azot lichid) este colectat în separatorul 11 ​​și sunt periodic ieșire, iar gazul necondensat, conținând aproximativ 98% El merge în adsorber 12 cu cărbune activat, răcit cu azot lichid. Heliul care iese din adsorber conține impurități mai mic de 0,05%, și intră cilindrii 13 ca produs.

Mai ales heliu de gaze naturale bogate in Statele Unite, se specifică faptul că utilizarea pe scară largă a heliu pentru sudare în această țară.

Prepararea heliu din minerale

O altă sursă de heliu sunt unele minerale radioactive care conțin uraniu, toriu și samariu:

În special nisipuri monazitul. câmp larg în care Travancore (India): acest câmp conține monazitul de aproximativ 1 cm3 de heliu în 1 g de minereu.

Pentru heliu din monocitelor să fie încălzite într-un monocit vas închis la 1000 ° C Heliul este eliberat, împreună cu dioxid de carbon (CO2), care este apoi absorbit de o soluție de hidroxid de sodiu (NaOH). Gazul rezidual conține 96,6% El. Purificarea suplimentară a fost efectuată la 600 ° C pe magneziul metalic pentru îndepărtarea azotului și apoi la 580 ° C - pe de calciu metalic pentru a îndepărta orice impurități rămase. Produktcionnyj de gaz conține mai mult de 99,5% El. Din cele 1000 de tone de nisip monazitul poate produce aproximativ 80 m 3 de heliu pur. Această metodă de producere a heliului nu reprezintă un interes tehnic și industrial. .

Prepararea heliu din aer

Cantitatea mică de heliu în aer. din care poate fi obținut ca produs secundar în producerea de oxigen și azot din aer așa cum este descris în articolul „Azot -. Gazul lipsit de viață, care este atât de necesară pentru viață“ În coloanele de distilare industriale pentru separarea aerului trecând peste azot lichid rămasă amestec gazos de neon și heliu. Figura de mai jos prezintă aparatul Claude. special adaptat pentru separarea unui astfel de amestec.

Aparate de Claude pentru alocarea de neon si heliu din aer

Gazul care iese din aparat prin ventilul A este răcit în bobina S, care este turnat cu azot lichid din T pentru a condensa azot rezidual. Dacă bitul R al supapei deschise, un amestec care conține foarte puțin azot. Cu această metodă de producție industrială de heliu, pe lângă dificultatea de a avea nevoie de a manipula cantități mari de aer are loc mai multe dificultăți suplimentare - necesitatea de a separa heliu de neon. Această separare poate fi realizată utilizând hidrogen lichid in care se intareste neon sau neon prin adsorbție cu cărbune activat, răcit cu azot lichid.

Prepararea heliu din aer este imposibil, datorită valorii sale mici - 0.00046% volum sau 0,00007% în greutate. Calculele arată că costul unui metru cub de heliu extras din aer, este de o mie de ori mai mare decât în ​​procurarea l din gaze naturale. Acest cost ridicat, desigur, exclude posibilitatea eliberării industriale de heliu din aer.

Exemplu: Pentru a produce 1 metru cub de heliu, este necesar să se aloce 116 de tone de azot.