Zařízení pro extrakci hélia ze zemního plynu

V současné době zahrnují procesy extrakce hélia ze zemního plynu převážně kryogenní metodu, adsorpční metodu, membránovou separační metodu nebo kombinaci dvou nebo tří z těchto tří metod. Čistota hélia získaného z extrakčního zařízení pro hélium může dosáhnout 99,9999 %.

(1) Kryogenní metoda

Kryogenní destilace je běžně používaná metoda ve většině středních až velkých zařízení na regeneraci hélia ze zemního plynu. Princip spočívá v použití kapalného dusíku jako chladiva (přibližně -190 ℃) k postupné kondenzaci uhlovodíků a dalších složek v zemním plynu. Vzhledem k extrémně nízkému bodu varu hélia se nakonec oddělí od ostatních složek v zemním plynu. Jedná se o běžnou metodu v procesu extrakce hélia.

(2) Metoda adsorpce s kolísáním tlaku

Proces adsorpce s kolísáním tlaku (PSA) využívá různé adsorbenty k adsorpci jiných složek než hélia v zemním plynu, čímž se oddělují produkty hélia. Adsorpční věže PSA jsou obecně vybaveny separačními vrstvami z různých adsorpčních materiálů pro zpracování různých složek v zemním plynu, jako jsou lože z silikagelu nebo oxidu hlinitého pro odstraňování vody, lože z aktivního uhlí pro odstraňování oxidu uhličitého, lože zeolitu pro odstraňování metanu a dusíku atd. Poté, co adsorbent nasytí nečistoty plynem, lze k odstranění nečistot a obnovení aktivity adsorbentu použít metody, jako je odtlakování, zpětné profukování nebo vakuové odsávání.

(3) Metoda membránové separace

Separační membrána pro plyny je relativně nová separační technologie. Plynné složky podléhají přenosu hmoty na polymerních fóliích (jako jsou acetátová vlákna, polypropylen, polysulfon, polyimid atd.) na základě principu rozpouštěcí difúze. Separace každé složky se dosahuje v závislosti na rozdílné rozpustnosti a rychlosti difúze různých plynných složek v materiálu membrány. Když dvě nebo více směsí plynů procházejí polymerní fólií, je rychlost permeace složek, jako je helium a vodík, mnohem vyšší než u dusíku, metanu a dalších uhlovodíků.

Helium nelze v průmyslu vyrobit, lze ho pouze čistit. Ve fyzikálních experimentech ho lze získat atomárním rozpadem, ale ve velmi malém množství. Teoreticky ho lze extrahovat ze vzduchu, ale vzhledem k nízkému obsahu helia ve vzduchu lze helium v ​​průmyslu získat ze zemního plynu obsahujícího asi 0,5 % helia separací, rafinací a čištěním pomocí zařízení pro extrakci helia.