Skid per l'estrazione dell'elio dal gas naturale

Attualmente, i processi per l'estrazione dell'elio dal gas naturale includono principalmente il metodo criogenico, il metodo di adsorbimento, il metodo di separazione a membrana o una combinazione di due o tre di questi tre metodi. La purezza dell'elio prodotto dall'impianto di estrazione dell'elio può raggiungere il 99,9999%.

(1) Metodo criogenico

La distillazione criogenica è un metodo comunemente utilizzato nella maggior parte degli impianti di recupero dell'elio dal gas naturale di medie e grandi dimensioni. Il principio si basa sull'utilizzo di azoto liquido come refrigerante (circa -190 °C) per condensare gradualmente gli idrocarburi e gli altri componenti presenti nel gas naturale. Grazie al punto di ebollizione estremamente basso dell'elio, quest'ultimo viene infine separato dagli altri componenti del gas naturale. Si tratta di un metodo comune nel processo di estrazione dell'elio.

(2) Metodo di adsorbimento a variazione di pressione

Il processo di adsorbimento a variazione di pressione (PSA) utilizza diversi adsorbenti per adsorbire componenti diversi dall'elio nel gas naturale, separando così i prodotti contenenti elio. Generalmente, le torri di adsorbimento PSA sono dotate di letti di separazione costituiti da diversi materiali adsorbenti per trattare i vari componenti del gas naturale, come letti di gel di silice o di allumina per la rimozione dell'acqua, letti di carbone attivo per la rimozione dell'anidride carbonica, letti di zeolite per la rimozione del metano e dell'azoto, e così via. Dopo che l'adsorbente ha saturato il gas impuro, si possono utilizzare metodi come il riflusso di depressurizzazione o il pompaggio sottovuoto per rimuovere il gas impuro e ripristinare l'attività dell'adsorbente.

(3) Metodo di separazione a membrana

Le membrane per la separazione dei gas rappresentano una tecnologia di separazione relativamente nuova. I componenti del gas subiscono un trasferimento di massa su pellicole polimeriche (come fibre di acetato, polipropilene, polisulfone, poliimmide, ecc.) secondo il principio della dissoluzione e diffusione. La separazione di ciascun componente si ottiene in base alla diversa solubilità e velocità di diffusione dei vari gas nel materiale della membrana. Quando due o più miscele di gas attraversano una pellicola polimerica, la velocità di permeazione di componenti come elio e idrogeno è molto più elevata rispetto a quella di azoto, metano e altri idrocarburi.

L'elio non può essere prodotto industrialmente, può solo essere purificato. Negli esperimenti di fisica, può essere ottenuto tramite decadimento atomico, ma in quantità molto ridotte. In teoria, può essere estratto dall'aria, ma a causa della bassa concentrazione di elio nell'aria, l'elio può essere ottenuto industrialmente dal gas naturale, che ne contiene circa lo 0,5%, attraverso processi di separazione, raffinazione e purificazione mediante appositi dispositivi di estrazione.