Πώς θα μπορούσε να διαχωριστεί το ήλιο από το μείγμα αερίων σε φυσικό αέριο;
1. Προ-θεραπεία:
* Αφαίρεση του νερού και του διοξειδίου του άνθρακα: Το φυσικό αέριο είναι πρώτα αφυδατωμένο και επεξεργάζεται για να απομακρυνθεί το διοξείδιο του άνθρακα, καθώς αυτά τα συστατικά μπορούν να παρεμβαίνουν στις επακόλουθες διεργασίες διαχωρισμού. Αυτό γίνεται συνήθως χρησιμοποιώντας απορρόφηση, διαχωρισμό μεμβράνης ή κρυογονικές μεθόδους.
2. Εμπλουτισμός ήλιου:
* κρυογονικός διαχωρισμός: Αυτή είναι η πιο συνηθισμένη μέθοδος για τον διαχωρισμό του ήλιου. Περιλαμβάνει την ψύξη του μείγματος αερίου σε εξαιρετικά χαμηλές θερμοκρασίες, συνήθως κάτω από -196 ° C (-321 ° F). Σε αυτές τις θερμοκρασίες, τα περισσότερα άλλα συστατικά του φυσικού αερίου (όπως το μεθάνιο, το αιθάνιο και το άζωτο) υγροποιούν, ενώ το ήλιο παραμένει αέριο. Αυτό επιτρέπει τον διαχωρισμό του ηλίου από την υγρή φάση.
* Διαχωρισμός μεμβράνης: Αυτή η μέθοδος χρησιμοποιεί ημιεπερισμένες μεμβράνες που επιτρέπουν επιλεκτικά το ήλιο να περάσει κατά τη διατήρηση άλλων αερίων. Είναι μια πιο αποτελεσματική και μέθοδος εξοικονόμησης ενέργειας από τον κρυογονικό διαχωρισμό, αλλά μπορεί να μην είναι κατάλληλη για όλες τις συνθέσεις αερίου.
3. Καθαρισμός:
* Προσρόφηση: Το ρεύμα ηλίου που διαχωρίζεται από το μείγμα φυσικού αερίου μπορεί να εξακολουθεί να περιέχει ίχνη ακαθαρσιών όπως το άζωτο και το νέον. Οι τεχνικές προσρόφησης χρησιμοποιούν υλικά όπως ενεργοποιημένο άνθρακα για να απομακρύνουν αυτές τις ακαθαρσίες, παγιδεύοντας τα στην επιφάνεια του προσροφητικού.
* κρυογονική απόσταξη: Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει περαιτέρω ψύξη του ρεύματος ηλίου για να διαχωρίσει τις υπόλοιπες ακαθαρσίες μέσω της κλασματικής απόσταξης, εκμεταλλευόμενοι τα διαφορετικά σημεία βρασμού τους.
4. Τελική επεξεργασία:
* ξήρανση: Το τελικό στάδιο περιλαμβάνει την ξήρανση του καθαρισμένου ηλίου για την απομάκρυνση οποιασδήποτε υπολειμματικής υγρασίας.
Συνολικά, η συγκεκριμένη διαδικασία που χρησιμοποιείται για τον διαχωρισμό του ήλιου από το φυσικό αέριο εξαρτάται από τη σύνθεση του μείγματος αερίου και την επιθυμητή καθαρότητα του τελικού προϊόντος. Η επιλογή της μεθόδου καθορίζεται συχνά από οικονομικές εκτιμήσεις και την κλίμακα λειτουργίας.
Εδώ είναι μερικά επιπλέον σημεία που πρέπει να εξετάσετε:
* συγκέντρωση ηλίου: Η συγκέντρωση του ηλίου στο φυσικό αέριο είναι γενικά χαμηλή, συνήθως μικρότερη από 1%.
* Κόστος: Ο διαχωρισμός του ήλιου είναι μια δαπανηρή διαδικασία, που οδηγείται από τις ενεργειακές απαιτήσεις για κρυογονικό διαχωρισμό και τη χαμηλή συγκέντρωση του ηλίου στο φυσικό αέριο.
* Περιβαλλοντικές επιπτώσεις: Ο κρυογονικός διαχωρισμός είναι ένταση ενέργειας, οδηγώντας σε υψηλότερο αποτύπωμα άνθρακα.
Παρά τις προκλήσεις αυτές, ο διαχωρισμός ηλίου από το φυσικό αέριο είναι μια κρίσιμη διαδικασία, καθώς το ήλιο είναι ένας πολύτιμος και περιορισμένος πόρος που χρησιμοποιείται σε πολλές εφαρμογές, συμπεριλαμβανομένης της ιατρικής απεικόνισης, της συγκόλλησης και της επιστημονικής έρευνας.
