Naprava za ekstrakcijo helija iz zemeljskega plina

Trenutno postopki za ekstrakcijo helija iz zemeljskega plina vključujejo predvsem kriogeno metodo, adsorpcijsko metodo, membransko ločevanje ali kombinacijo dveh ali treh od teh treh metod. Čistost helija, proizvedenega za ekstrakcijsko ploščad za helij, lahko doseže 99,9999 %.

(1) Kriogena metoda

Kriogena destilacija je pogosto uporabljena metoda v večini srednje velikih do velikih obratov za pridobivanje helija iz zemeljskega plina. Načelo temelji na uporabi tekočega dušika kot hladilnega sredstva (približno -190 ℃) za postopno kondenzacijo ogljikovodikov in drugih komponent v zemeljskem plinu. Zaradi izjemno nizkega vrelišča helija se ta na koncu loči od drugih komponent v zemeljskem plinu. To je pogosta metoda v procesu ekstrakcije helija.

(2) Metoda adsorpcije z nihanjem tlaka

Postopek adsorpcije z nihanjem tlaka (PSA) uporablja različne adsorbente za adsorpcijo komponent, ki niso helij v zemeljskem plinu, s čimer ločuje helijeve produkte. Adsorpcijski stolpi PSA so običajno opremljeni z ločevalnimi plastmi iz različnih adsorpcijskih materialov za obdelavo različnih komponent v zemeljskem plinu, kot so plasti silikagela ali aluminijevega oksida za odstranjevanje vode, plasti aktivnega oglja za odstranjevanje ogljikovega dioksida, plasti zeolita za odstranjevanje metana in dušika itd. Ko adsorbent nasiči nečistočni plin, se lahko za odstranitev nečistočnega plina in obnovitev aktivnosti adsorbenta uporabijo metode, kot sta razbremenitev s povratnim vpihom ali vakuumsko črpanje.

(3) Metoda membranskega ločevanja

Membrana za ločevanje plinov je relativno nova tehnologija ločevanja. Plinske komponente se na polimernih filmih (kot so acetatna vlakna, polipropilen, polisulfon, poliimid itd.) prenašajo snov na podlagi načela raztapljanja in difuzije. Ločevanje posameznih komponent se doseže glede na različne stopnje topnosti in difuzije različnih plinskih komponent v materialu membrane. Ko dve ali več plinskih mešanic prehaja skozi polimerni film, je hitrost prepustnosti komponent, kot sta helij in vodik, veliko višja kot pri dušiku, metanu in drugih ogljikovodikih.

Helija ni mogoče proizvajati v industriji, ampak ga je mogoče le prečistiti. V fizikalnih poskusih ga je mogoče pridobiti z atomskim razpadom, vendar v zelo majhnih količinah. Teoretično ga je mogoče pridobiti iz zraka, vendar ga je zaradi nizke vsebnosti helija v zraku mogoče pridobiti iz zemeljskega plina, ki vsebuje približno 0,5 % helija v industriji, z ločevanjem, rafiniranjem in čiščenjem naprav za ekstrakcijo helija.