Sistema de extracción de helio para extraer helio del gas natural.

Actualmente, los procesos para la extracción de helio del gas natural incluyen principalmente el método criogénico, el método de adsorción, el método de separación por membrana o una combinación de dos o tres de estos tres métodos. La pureza del helio producido por el sistema de extracción de helio puede alcanzar el 99,9999%.

(1) Método criogénico

La destilación criogénica es un método comúnmente utilizado en la mayoría de las plantas de recuperación de helio de gas natural de tamaño mediano a grande. El principio consiste en utilizar nitrógeno líquido como refrigerante (a unos -190 °C) para condensar gradualmente los hidrocarburos y otros componentes del gas natural. Debido al punto de ebullición extremadamente bajo del helio, este se separa finalmente de los demás componentes del gas natural. Este es un método común en el proceso de extracción de helio.

(2) Método de adsorción por variación de presión

El proceso de adsorción por cambio de presión (PSA) utiliza diferentes adsorbentes para adsorber componentes distintos del helio en el gas natural, separando así los productos de helio. Generalmente, las torres de adsorción PSA están equipadas con lechos de separación de diferentes materiales adsorbentes para tratar los distintos componentes del gas natural, como lechos de gel de sílice o alúmina para eliminar el agua, lechos de carbón activado para eliminar el dióxido de carbono, lechos de zeolita para eliminar el metano y el nitrógeno, entre otros. Una vez que el adsorbente se satura con el gas impuro, se pueden utilizar métodos como la despresurización por soplado o el bombeo al vacío para eliminar el gas impuro y restaurar la actividad del adsorbente.

(3) Método de separación por membrana

La separación por membrana de gases es una tecnología relativamente novedosa. Los componentes gaseosos se transfieren mediante transferencia de masa a través de películas poliméricas (como fibras de acetato, polipropileno, polisulfona, poliimida, etc.) según el principio de disolución-difusión. La separación de cada componente se logra en función de la solubilidad y la velocidad de difusión de los distintos gases en el material de la membrana. Cuando dos o más mezclas de gases atraviesan una película polimérica, la tasa de permeación de componentes como el helio y el hidrógeno es mucho mayor que la del nitrógeno, el metano y otros hidrocarburos.

El helio no se puede producir industrialmente; solo se puede purificar. En experimentos de física, se puede obtener mediante la desintegración atómica, pero en cantidades muy pequeñas. En teoría, se puede extraer del aire, pero debido a su bajo contenido, en la industria se obtiene a partir de gas natural con un contenido aproximado de 0,5 % de helio mediante procesos de separación, refinación y purificación con dispositivos de extracción de helio.