Khai thác Helium từ tự nhiên

Khai thác Helium từ các nguồn tự nhiên

Việc Khai thác Helium từ các nguồn tự nhiên là rất quan trọng. Nhất là với việc sử dụng heli này trong nghiên cứu và công nghệ biên. Là nguyên tố nhẹ thứ nhì, helium, nhờ cấu hình điện tử độc đáo của nó, được phú cho nhiều tính chất đặc biệt.

Ứng dụng

Helium không kết hợp hóa học với các nguyên tố khác. Nó được sử dụng rộng rãi trong laser phóng điện khí. Tính dẫn nhiệt cao làm cho nó thích hợp để sử dụng trong các nhà máy điện hạt nhân. Một trong những ứng dụng quan trọng nhất của helium lỏng là chất làm lạnh cho nam châm siêu dẫn. Nó cũng được sử dụng trong các lĩnh vực đa dạng như hình ảnh cộng hưởng từ. Nghiên cứu động năng thủy điện magneto v.v… Nó có thể được sử dụng rộng rãi trong tương lai cho cáp truyền dẫn siêu dẫn.

  • Các ứng dụng thương mại chính của khí helium: hàn, tẩy, gây áp suất và tạo ra các bầu khí quyển được kiểm soát.
  • Các ứng dụng khác là để phát hiện rò rỉ. Hỗn hợp hô hấp lặn biển sâu. Sắc ký và như một khí nâng cho blimps và khí cầu.
  • Helium tlà một mặt hàng có tiềm năng ứng dụng rộng rãi trong công nghệ hiện đại. Và đã mang lại ý nghĩa chiến lược đáng kể.

 Khai thác Helium từ tự nhiên

Helium thường thu được từ các mỏ khí đốt. Tuy nhiên, sự phân bố địa lý của các mỏ khí tự nhiên có chứa helium là không đồng đều. Các khu vực giàu helium được công nhận bao gồm các vùng trung đông của Hoa Kỳ. Gần chín mươi phần trăm lượng khai thác của thế giới tập trung ở đó. Khai thác Helium cũng được thực hiện ở Canada, Algeria, Ba Lan, Nga và Trung Quốc. Do ở Ấn Độ các mỏ khí thiên nhiên thuận lợi chưa được khai thác.

Có gần ba trăm suối nước nóng rải rác khắp Ấn Độ. Các nghiên cứu sơ bộ về lò xo nhiệt đới ở Ấn Độ, phát hiện ra rằng khá nhiều lò xo nhiệt lượng phát ra các khí tự nhiên có chứa heli.

Khai thác Helium thô

Bọt khí Heli từ các lỗ thông hơi được thu bằng phễu ngược và đi qua một cái bẫy độ ẩm trực tuyến và được lưu giữ trong hai ngăn chứa khí. Công suất 2 Nm3 mỗi cái. Khí này được truyền thêm vào các bẫy hóa học có chứa dung dịch Glycol-Amine với tỷ lệ 1: 1 trong việc làm giảm độ ẩm và carbon dioxide có trong khí thô. Sau đó, dòng khí được đưa vào một tháp hút ẩm rắn với lưới sàng phân tử. Và nén vào bình khí bằng máy nén phục hồi với áp suất 32bar. Các bẫy hóa học được kích hoạt định kỳ bằng cách sử dụng băng máy sưởi để tái sử dụng.

Công nghệ Khai thác Helium

Các thành phần chính của nhà máy làm giàu, làm việc theo nguyên tắc ngưng tụ tinh thể, là ba mô-đun riêng biệt.

Một đơn vị lưu trữ, một đơn vị Drier và một đơn vị Condensation. Ở giai đoạn đầu, khí thô được nén với áp suất 32 bar được đưa vào máy thu khí áp suất thấp. Sau đó nó được chuyển sau khi nén ở áp suất khoảng 150 bar g vào bình khí áp suất cao. Lượng thức ăn khô sau khi xử lý trước trong máy sấy sẽ đi vào đơn vị Condensation với tốc độ dòng chảy là 16 Nm3 / h và đi qua bộ trao đổi nhiệt chính là một tấm trao đổi vỉ nhôm brazed. Điều này làm giảm nhiệm vụ nhiệt (làm mát trước) của khí đến từ 312 K đến 106 K bằng dòng phản ứng của hơi nitơ lỏng trở lại từ bộ tách chất lỏng khí và từ bể nitơ lỏng của bộ trao đổi nhiệt thứ hai.

Ở nhiệt độ này tất cả các thành phần như argon, khí me-tan, oxy và một lượng nhỏ nitơ tụt lại ở áp suất 15bar.

Khí này sau đó đi vào bộ trao đổi nhiệt ống xoắn đun trong bồn Nitơ lỏng, nơi nhiệt độ khí tiếp liệu được hạ xuống còn 91K.

Do đó, với áp suất 14,5 bar g. Hầu hết lượng nitơ còn lại và dấu vết của các loại khí khác sẽ bị hoá lỏng. Heli đã được làm giàu (90%). Với lượng nitơ nhỏ được lấy đi làm khí gas sản phẩm và đưa vào máy thu.

Nhà máy làm giàu helium, có thể xử lý tối đa 50 Nm3 / h khí thiên nhiên thô. Có chứa nồng độ 1.0% volium helium để tạo ra 0,5 Nm 3 / giờ của helium 90% .

Tinh chế trong khai thác Helium

  • Một nhà máy tinh chế helium, hoạt động theo nguyên lý hấp phụ cryo. Công dụng của nó nhằm làm sạch helium đã được làm giàu. Sản phẩm cho ra là  Heli Hạng A (99,995%).
  • Tính duy nhất của nhà máy dựa vào khả năng xử lý tạp chất lên đến 40% khối lượng.
  • Thanh trượt tinh chế được trang bị hai máy phân tách giai đoạn. Các cột adsorber, hộp chân không được phủ kín và bộ điều khiển.
  • Các tạp chất khí nạp như độ ẩm và lượng không khí và giọt dầu (nếu có) được ngưng tụ trong các máy tách hai pha.
  • Trong giai đoạn tinh chế, khí helium không tinh khiết ở áp suất cao 125-150 bar. Nó đi qua một bộ trao đổi nhiệt ngược dòng nơi nó được làm mát trước bằng khí helium tinh khiết có nguồn gốc từ lớp chất hấp phụ.
  • Dòng khí sau đó được dẫn qua bốn cột số. Nơi tất cả các khí trừ helium được hấp phụ trên than hoạt tính được duy trì ở nhiệt độ ni-tơ lỏng (-196oC)
Tinh chế helium
Tinh chế helium

Kể từ khi hấp phụ là một hiện tượng tích luỹ và đảo ngược. Sau mỗi lần chạy 7 giờ với lượng 17 Nm3 / giờ ở 1800 psi g, chất hấp thụ trở nên bão hòa và được tái tạo và đạt được điều này bằng cách làm nóng các chất hấp thụ ở 110oC trong ba giờ. Sau đó là tẩy với helium tinh khiết. Nhà máy này có thể thanh lọc helium từ nồng độ 60% đến mức độ lớp A (99.995% ).

Để đạt được mức tinh khiết 5.0 (99.999%) cần phải thêm một số công đoạn nữa. Bao gồm tách, lọc, hút chân không đường ống và bình chứa..vv..

Các bạn thấy đấy. Để có được một bình khí Heli đến tay chúng ta nó phải qua một quá trình phức tạp thế nào. Tuy nhiên, giá cả cũng không cao lắm bởi tất cả đều được công nghiệp hóa.

Vietxuangas dịch từ các nguồn nước ngoài

Nhà cung cấp khí Heli – Vietxuangas

Vietxuangas chuyên cung cấp khí Heli cũng như các sản phẩm khí đặc biệtkhí công nghiệp khác như: Khí MetanKhí Sf6, … Quý khách có nhu cầu vui lòng liên hệ:

Tư vấn kỹ thuật và bán hàng: 0913 532 568

Xin cảm ơn và hân hạnh được phục vụ.

icons8-exercise-96 challenges-icon chat-active-icon