Heliumgewinnungsanlage zur Gewinnung von Helium aus Erdgas
Produktdetails
Die Verfahren zur Heliumgewinnung aus Erdgas umfassen derzeit hauptsächlich die Tieftemperaturmethode, die Adsorptionsmethode, die Membrantrennverfahren oder eine Kombination aus zwei oder drei dieser Verfahren. Die Reinheit des mit Heliumgewinnungsanlagen hergestellten Heliums kann 99,9999 % erreichen.
(1) Kryogenes Verfahren
Die kryogene Destillation ist ein gängiges Verfahren in den meisten mittelgroßen bis großen Erdgasaufbereitungsanlagen zur Heliumgewinnung. Dabei wird flüssiger Stickstoff (ca. -190 °C) als Kältemittel verwendet, um Kohlenwasserstoffe und andere Bestandteile des Erdgases schrittweise zu kondensieren. Aufgrund des extrem niedrigen Siedepunkts von Helium wird dieses schließlich von den anderen Erdgasbestandteilen getrennt. Dies ist ein gängiges Verfahren zur Heliumgewinnung.
(2) Druckwechseladsorptionsverfahren
Das Druckwechseladsorptionsverfahren (PSA) nutzt verschiedene Adsorptionsmittel, um neben Helium weitere Komponenten im Erdgas zu adsorbieren und so Heliumprodukte abzutrennen. PSA-Adsorptionstürme sind in der Regel mit Trennbetten aus unterschiedlichen Adsorptionsmaterialien ausgestattet, um verschiedene Erdgasbestandteile zu behandeln. Beispiele hierfür sind Kieselgel- oder Aluminiumoxidbetten zur Wasserentfernung, Aktivkohlebetten zur Kohlendioxidentfernung, Zeolithbetten zur Methan- und Stickstoffentfernung usw. Nachdem das Adsorptionsmittel mit dem Verunreinigungsgas gesättigt ist, können Verfahren wie Druckentlastung oder Vakuumpumpen eingesetzt werden, um das Verunreinigungsgas zu entfernen und die Aktivität des Adsorptionsmittels wiederherzustellen.
(3) Membrantrennverfahren
Die Gastrennmembran ist eine relativ neue Trenntechnologie. Gaskomponenten werden auf Polymerfilmen (z. B. Acetatfasern, Polypropylen, Polysulfon, Polyimid) nach dem Prinzip der Lösungsdiffusion transportiert. Die Trennung der einzelnen Komponenten erfolgt aufgrund ihrer unterschiedlichen Löslichkeit und Diffusionsraten im Membranmaterial. Beim Durchströmen eines Polymerfilms durch zwei oder mehr Gasgemische ist die Permeationsrate von Komponenten wie Helium und Wasserstoff deutlich höher als die von Stickstoff, Methan und anderen Kohlenwasserstoffen.
Helium lässt sich industriell nicht herstellen, sondern nur reinigen. In physikalischen Experimenten kann es durch Atomzerfall gewonnen werden, jedoch nur in sehr geringen Mengen. Theoretisch ist es aus der Luft entnehmbar, aber aufgrund des geringen Heliumgehalts in der Luft wird Helium industriell aus Erdgas mit einem Heliumgehalt von etwa 0,5 % durch Trennung, Raffination und Reinigung mit Heliumextraktionsanlagen gewonnen.