工業上如何大量製造氦氣?

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經常想氦氣到底能不能製造?氦氣製造方法?如果可以通過工業上製造氦氣的話,那國內也不會出現氦氣供應市場短缺,氦氣價格不穩的局面。

通過查閱資料知道其實氦氣工業上是無法制造的,只能提純。物理實驗中可以靠原子衰變獲取,但只有極微量。理論上可以從空氣中分離抽取,但由於空氣中氦氣含量過於稀薄,工業上從含氦氣量約為0.5%的天然氣中分離、精製提純得到氦氣。

如今氦氣製造主要有4種

1. 天然氣分離氦氣製造法:工業上,主要以含有氦氣的天然氣為原料,反覆進行液化分餾,然後利用活性炭進行吸附提純,得到純氦氣。

2. 合成氨氦氣製造法:在合成氨中,從尾氣經分離提純可以得到氦氣。

3. 空氣氦氣製造法:從液態空氣中用分餾法從氖氦氣混合氣中提出氦氣。

4. 鈾礦石法:將含氦氣的鈾礦石經過焙燒,分離出氣體,再經過化學方法,除去水蒸氣、氫氣和二氧化碳等雜質提純出氦氣。

下面主要分享一下氦氣製造中天然氣提取氦氣的方法

1.吸附法-氦氣製造方法

這種方法是根據天然氣中各組分在固體吸附劑表面上吸附能力的差異而將其中的氦氣分離出來。限於吸附劑的吸附容量,吸附法一般適用於雜質含量小於10的粗氦氣精製中。近年來發展起來的變壓吸附(PSA)即屬於此類改進型。

2.吸收法-氦氣製造方法

選用適當的吸收溶劑 ,在一定的條件下可將沸點比氦氣高的天然氣中的其餘組分洗滌吸收除去而提取氦氣。所用的吸收溶劑如液態氟烴、液態烷烴等。該法一般適用於氦氣含量較高的場合,並且通常與PSA一起使用。

3.擴散法-氦氣製造方法

利用氦氣所具有的高的熱擴散效能,可將天然氣中的氦氣濃縮提取出來。所用的擴散元件通常為石英玻璃毛細管,管壁厚度為0.025~0.127 mm,內徑與壁厚之比為3~7,操作溫度在400~500。C,操作壓力按具體操作條件可以在幾十兆帕到數百兆帕範圍內選用。經石英玻璃毛細管擴散提取的氦氣純度相當高,但因所採用的石英玻璃毛細管極細,製作不便,操作時又需要在高溫和相當高的壓差下進行,因此用擴散法規模化提氦氣尚存在許多限制。

4.膜滲透法-氦氣製造方法

隨著膜材料的發展,膜滲透法提氦氣展現出越來越好的應用前景。各種氣體對膜具有一定的滲透效能,且各種氣體的滲透效能各不相同,因而可以利用滲透法將天然氣中的氦氣提取出來。工業上應用的滲透膜應具有:滲透常數大,以保證產量並減少所需的膜面積;分離因子大,使流程簡化;化學、機械和熱的穩定性好,以保持長期的使用效能。膜材對天然氣各組分滲透的選擇性可用分離因子口"來表示。

5.低溫冷凝法-氦氣製造方法

本方法是目前各國從天然氣中提取氦氣廣泛採用的方法。通常由氣源預處理淨化、粗氦氣提取及氦氣精製等工序構成。

(1)含氦氣天然氣預處理淨化-氦氣製造方法

含氦氣源中的H S、CO。、水分,甚至汞等雜質在進入低溫裝置前須淨化處理,以免在低溫下使管道、閥門和裝置產生堵塞、腐蝕和惡化工藝條件。常用的酸氣脫除方法有:醇胺法、熱鉀鹼法、碸胺法。提氦氣工藝對天然氣中H。S、CO。殘留量要求是:H2s≤4 ppm[1 ppm—M/22.4(mg/m。),M 為分子量,下同],CO。≤ 100 ppm。鑑於提氦氣效益考量,應優選有利於降低提氦氣成本的脫除方法。脫水工藝方法:天然氣提氦氣一般選擇分子篩來精脫水,脫水深度要求小於1 ppm,同時進一步吸附脫除殘餘酸性氣體。脫汞工藝方法:HgSIV脫汞分子篩可以再生並迴圈使用,但裝置和控制複雜;而浸硫活性炭不能迴圈使用,需定期更換,但裝置和操作簡單。

(2)粗氦氣提取-氦氣製造方法

天然氣經二次冷凝後製得氦氣含量為6o ~7o的粗氦氣,冷凝所需冷量由常壓液甲烷、常壓液氮或負壓液甲烷供給。一次冷凝要求無乙烷以上的餾分,二次冷凝要求甲烷含量小於1 。同時釜液液烴中的氦氣含量要小於10 ppm,以提高氦氣回收率。

(3)氦氣精製-氦氣製造方法

天然氣中較難液化的氫隨著氦氣的提濃被濃縮在粗氦氣中,需要在精製前將其除去。工業上一般採用催化氧化脫氫法,儲氫合金等脫氫工藝也在發展中。小於10 ppm 的殘留氫在其後的高壓冷凝吸附過程中與氮、少量的甲烷等其他雜質同時除去。冷源一般由常壓液氮提供,可製得純度99.99 以上的氦氣。其他精製法如洗滌吸收法,甲烷、丙烷等天然氣組分均可作為吸收劑。

到這裡相信大家也明白氦氣到底能不能製造了。氦氣只能提純哦!紐瑞德氣體3N氦氣,5N高純氦氣,5.5N進口高純氦氣,6N超純氦氣及5N氦氣批發,批量氦氣充裝,排管車氦氣運輸。

原作者: 紐瑞德氣體

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