Doğal gazdan helyum elde etmek için kullanılan helyum çıkarma ünitesi.

Günümüzde doğal gazdan helyum elde etme süreçleri esas olarak kriyojenik yöntem, adsorpsiyon yöntemi, membran ayırma yöntemi veya bu üç yöntemin ikisinin veya üçünün bir kombinasyonunu içermektedir. Helyum ekstraksiyon ünitesinden elde edilen helyumun saflığı %99,9999'a ulaşabilmektedir.

(1) Kriyojenik yöntem

Kriyojenik damıtma, orta ve büyük ölçekli doğal gaz geri kazanım helyum tesislerinin çoğunda yaygın olarak kullanılan bir yöntemdir. Prensip, doğal gazdaki hidrokarbonları ve diğer bileşenleri kademeli olarak yoğunlaştırmak için soğutucu olarak sıvı azot (yaklaşık -190 ℃) kullanmaktır. Helyumun son derece düşük kaynama noktası nedeniyle, doğal gazdaki diğer bileşenlerden nihayetinde ayrılır. Bu, helyum ekstraksiyon işleminde yaygın bir yöntemdir.

(2) Basınç Salınımlı Adsorpsiyon Yöntemi

Basınç salınımlı adsorpsiyon (PSA) prosesi, doğal gazdaki helyum dışındaki bileşenleri adsorbe etmek için farklı adsorbanlar kullanır ve böylece helyum ürünlerini ayırır. Genellikle, PSA adsorpsiyon kuleleri, doğal gazdaki farklı bileşenlerle başa çıkmak için farklı adsorpsiyon malzemelerinden oluşan ayırma yataklarıyla donatılmıştır; örneğin, suyu uzaklaştırmak için silika jel veya alümina yatakları, karbondioksiti uzaklaştırmak için aktif karbon yatakları, metan ve azotu uzaklaştırmak için zeolit ​​yatakları vb. Adsorban safsızlık gazını doyurduktan sonra, safsızlık gazını uzaklaştırmak ve adsorbanın aktivitesini geri kazandırmak için basınç düşürme geri üfleme veya vakum pompalama gibi yöntemler kullanılabilir.

(3) Membran Ayırma Yöntemi

Gaz ayırma membranı nispeten yeni bir ayırma teknolojisidir. Gaz bileşenleri, çözünme difüzyonu prensibine dayanarak polimer filmler (asetat lifleri, polipropilen, polisülfon, poliimid vb.) üzerinde kütle transferine uğrar. Her bir bileşenin ayrılması, membran malzemesindeki farklı gaz bileşenlerinin farklı çözünürlük ve difüzyon hızlarına göre gerçekleştirilir. İki veya daha fazla gaz karışımı bir polimer filmden geçerken, helyum ve hidrojen gibi bileşenlerin geçirgenlik hızı, azot, metan ve diğer hidrokarbonlara göre çok daha yüksektir.

Helyum endüstride üretilemez, sadece saflaştırılabilir. Fizik deneylerinde atomik bozunma yoluyla elde edilebilir, ancak çok küçük miktarlarda. Teorik olarak havadan da elde edilebilir, ancak havadaki helyum içeriğinin düşük olması nedeniyle, endüstride helyum, yaklaşık %0,5 helyum içeren doğal gazdan, helyum çıkarma cihazlarının ayrıştırma, arıtma ve saflaştırma işlemleriyle elde edilebilir.