Heliumin uuttoliuos maakaasusta heliumin erottamiseksi

Tällä hetkellä heliumin uuttamiseen maakaasusta käytetään pääasiassa kryogeenisiä menetelmiä, adsorptiomenetelmiä, kalvoerottelumenetelmiä tai näiden kahden tai kolmen menetelmän yhdistelmää. Heliumin uuttamislaitteella tuotetun heliumin puhtaus voi olla 99,9999 %.

(1) Kryogeeninen menetelmä

Kryogeeninen tislaus on yleisesti käytetty menetelmä useimmissa keskikokoisissa ja suurissa maakaasun talteenottolaitoksissa. Periaatteena on käyttää nestemäistä typpeä kylmäaineena (noin -190 ℃) hiilivetyjen ja muiden maakaasun komponenttien asteittaiseen tiivistämiseen. Heliumin erittäin alhaisen kiehumispisteen vuoksi se erotetaan lopulta muista maakaasun komponenteista. Tämä on yleinen menetelmä heliumin uuttoprosessissa.

(2) Painevaihteluadsorptiomenetelmä

Painevaihteluadsorptioprosessissa (PSA) käytetään erilaisia ​​adsorbentteja adsorboimaan muita komponentteja kuin heliumia maakaasusta, jolloin heliumtuotteet erotetaan toisistaan. Yleensä PSA-adsorptiotornit on varustettu erilaisista adsorptiomateriaaleista valmistetuilla erotuskerroksilla maakaasun eri komponenttien käsittelemiseksi, kuten silikageeli- tai alumiinioksidikerroksilla veden poistamiseksi, aktiivihiilikerroksilla hiilidioksidin poistamiseksi, zeoliittikerroksilla metaanin ja typen poistamiseksi ja niin edelleen. Kun adsorbentti on kyllästänyt epäpuhtauskaasun, epäpuhtauskaasu voidaan poistaa ja adsorbentin aktiivisuus palauttaa esimerkiksi paineenalennuspuhalluksella tai tyhjiöpumppauksella.

(3) Kalvoerotusmenetelmä

Kaasunerotuskalvo on suhteellisen uusi erotustekniikka. Kaasukomponentit siirtyvät massan kautta polymeerikalvoille (kuten asetaattikuiduille, polypropeenille, polysulfonille, polyimidille jne.) liukenemisdiffuusioperiaatteen mukaisesti. Kunkin komponentin erotus saavutetaan kalvomateriaalissa olevien eri kaasukomponenttien erilaisten liukoisuus- ja diffuusionopeuksien mukaan. Kun kaksi tai useampi kaasuseos kulkee polymeerikalvon läpi, komponenttien, kuten heliumin ja vedyn, läpäisynopeus on paljon suurempi kuin typen, metaanin ja muiden hiilivetyjen.

Heliumia ei voida tuottaa teollisesti, se voidaan vain puhdistaa. Fysiikan kokeissa sitä voidaan saada atomien hajoamisen kautta, mutta hyvin pieninä määrinä. Teoriassa sitä voidaan uuttaa ilmasta, mutta ilman alhaisen heliumpitoisuuden vuoksi heliumia voidaan saada teollisuudessa noin 0,5 % heliumia sisältävästä maakaasusta erottamalla, jalostamalla ja puhdistamalla heliumin uuttolaitteita.