هلیوم چگونه استخراج می شود؟

هلیوم همراه با گاز طبیعی با استفاده از یک دکل حفاری برای حفر چاه در عمق پوسته زمین استخراج می شود. یک دکل حفاری باید به لایه ای به نام سنگ کپ نفوذ کند تا به ذخیره گاز طبیعی برسد. پس از قرار گرفتن، گاز طبیعی و هلیم بالا می‌آیند و دکل را پر می‌کنند، که سپس از طریق یک سری از سیستم‌های لوله‌کشی هدایت می‌شوند که گاز طبیعی و هلیوم خام را به یک کارخانه پالایشگاه منتقل می کنند.

بیشتر هلیوم خام استخراج شده از ذخایر گاز طبیعی تنها حدود 50 درصد خالص است، بنابراین گازهای دیگر باید از طریق فرآیند تمیز کردن جدا شوند. مقدار قابل توجهی نیتروژن در هلیوم خام و همچنین گازهای متان وجود دارد که باید حذف شوند. واحدهای جداسازی برودتی هلیم خام را فشرده می کنند و گازها را در دمای زیر صفر خنک می کنند تا زمانی که مایع شوند. پس از مایع شدن، گازهای نیتروژن و متان تخلیه می شوند.

پس از این فرآیند خنک‌سازی، گرما و اکسیژن برای حذف هیدروژن باقی‌مانده اضافه می‌شود. وقتی مولکول های هیدروژن و اکسیژن به هم می رسند، آب ایجاد می کنند. گازها یک فرآیند خنک کننده اضافی را انجام می دهند که در آن هیدروژن و اکسیژن از مخلوط تخلیه می شود. هنگامی که هلیوم هر یک از این مراحل را طی کرد، ذرات ریز برای تکمیل تصفیه اضافی اضافه می شوند تا زمانی که هلیم به خلوص 99.99 درصد برسد.

ذخایر گاز هلیوم و زنجیره تامین

تقاضای جهانی برای هلیوم همچنان در حال افزایش است و باعث نگرانی عمده در مورد منابع محدود گاز هلیوم می شود و در نتیجه زنجیره تامین را شکننده می کند. مشکل استخراج گاز هلیوم این است که بسیاری از میادین گاز طبیعی دارای غلظت بالایی از گاز هلیوم نیستند و استخراج هلیوم از چنین میادینی برای سطوح ناچیز گاز به دست آمده بسیار پرهزینه خواهد بود. طبق گزارش جهان گاز، 75 درصد از هلیوم جهانی مصرف شده در سطح جهان عمدتاً به سه مکان محدود می شود: شهر صنعتی راس لافان در قطر، اکسون موبیل در وایومینگ و ذخیره ملی هلیوم در تگزاس.

به عنوان گزینه دیگری برای تامین هلیوم در میان ترس از کمبود آن، برخی از محققان پیشنهاد کرده اند که هلیوم از طریق هوای مایع تولید شود، اما هزینه تولید هلیوم تولید شده امکان پذیر نیست، زیرا مقدار هلیوم موجود در هوا بسیار کم است.

جایگزین های گاز هلیوم برای کروماتوگرافی گازی

پس چرا هلیوم اینقدر ارزشمند است؟ همه اینها به ویژگی های بسیار منحصر به فرد گاز هلیوم است که این گاز را برای کاربردهای مختلف در صنایع بسیار ارزشمند می کند. با این حال، به دلیل عدم اطمینان در مورد عرضه گاز هلیوم در آینده و تورم اجتناب ناپذیر هزینه های مربوطه، بسیاری از صنایع برای کاربردهای خود به منابع دیگری متوسل می شوند.

کروماتوگرافی گازی یکی از این کاربردها است که از گازهای دیگر به عنوان گاز حامل به جای هلیوم استفاده می کند. اگرچه انتخاب گاز حامل به محتویات نمونه بستگی دارد، گاز هیدروژن یکی از رقبای اصلی به عنوان جایگزینی برای هلیوم است. با داشتن ویسکوزیته بسیار کم، گاز هیدروژن می تواند بالاترین نرخ تحرک را در بین تمام گازهای حامل ارائه دهد و زمان تجزیه و تحلیل نمونه را کاهش دهد.

مزایای صرفه جویی در هزینه نیز عامل دیگری است که باید هنگام انتخاب جایگزین گاز حامل در نظر گرفته شود. گاز هیدروژن، بر خلاف هلیوم، می تواند در محل از طریق الکترولیز آب دیونیزه شده با استفاده از یک ژنراتور هیدروژن تولید شود و خلوص مورد نیاز برای تجزیه و تحلیل کارآمد را فراهم می کند. برخلاف ذخیره‌سازی گاز هلیوم یا هیدروژن در سیلندرها، هیدروژن را می‌توان در صورت تقاضا با یک ژنراتور هیدروژن در دسترس قرار داد، تا اطمینان حاصل شود که گاز هیدروژن تولید شده با مقدار مورد نیاز برای کاربرد مطابقت دارد و نیازی به سفارش گاز اضافی نیست.

اغلب موضوع ایمنی گاز هیدروژن, نگرانی محققانی که به دنبال جایگزینی برای گاز حامل هستند. سیلندرهای گاز تحت فشار – هم برای هیدروژن و هم برای هلیوم – به دلیل حجم بالای گاز ذخیره شده در مخزن گاز هیدروژن یا هلیوم می توانند یک تهدید ایمنی ایجاد کنند. با این حال، این نگرانی ها با حجم کم گاز ذخیره شده و فناوری ایمنی قوی کاهش می یابد. ژنراتورهای هیدروژن در محل امروزه، ژنراتورهای هیدروژن خانگی مجهز به آشکارسازهای ایمنی هستند که از خاموش شدن سیستم در صورت نشتی و کاهش خطرات به حداقل ممکن اطمینان می‌دهند.

با افزایش نگرانی ها از کمبود منابع برای استخراج گاز هلیوم و افزایش قیمت، آزمایشگاه ها به گزینه های دیگری برای انتخاب گاز حامل خود متوسل می شوند. ژنراتورهای هیدروژن اغلب بهترین انتخاب برای کروماتوگرافی گازی هستند که جریان گاز قابل اعتماد و ایمن را ارائه می دهند.

برای امتیاز به این نوشته کلیک کنید!
[کل: 1 میانگین: 3]