Neft və Qaz

Helium: Təbii qaz sənayesinin əlavə məhsulu

Helium: Təbii qaz sənayesinin əlavə məhsulu



Heliumun özünəməxsus xüsusiyyətləri onu bir çox vacib tətbiq üçün mükəmməl qaz halına gətirir


Helium blimp: Əksər insanlar heliumun hava şarları, blimps və şarlar üçün qaldırıcı qaz kimi istifadə edildiyini eşitmişlər. Bunlar heliumun çox az istifadəsidir. Hər kəsdən daha çox geliy istehlak edən istifadə, tibb müəssisələrində MRİ (maqnit rezonans görüntüləmə) maşınlarında maqnitləri soyutmaqdır. Derek Jensenin goodyear blimp şəkli.

Helium nədir?

Helium kimyəvi bir elementdir və rəngsiz, qoxusuz, dadsız, hərəkətsiz qazdır. Hər hansı bir elementin ən kiçik atom radiusuna və ikinci ən aşağı atom çəkisinə malikdir. Havadan daha yüngüldür.

Əksər insanlar heliumun blimps və part balonlarında qaldırıcı qaz kimi istifadə olunduğunu bilirlər, lakin bunun istifadə edildiyi başqa bir yol deyə bilmirlər. Heliumun bir nömrəli istifadəsi tibb müəssisələrində istifadə olunan maqnit rezonans görüntüləmə (MRT) maşınları üçün soyutma qazı kimi. Heliumun digər vacib istifadəsinə aşağıdakılar daxildir: qaynaq üçün qoruyucu qaz, atmosferin idarə olunması üçün inert qaz, sızıntının aşkarlanması üçün istifadə olunan qaçaq qaz və təzyiq altında nəfəs qarışıqları üçün aşağı özlülüklü qaz.

Helium haradan gəlir?

Yer atmosferində çox az helium var. Yerin cazibə qüvvəsini saxlaya bilməyəcəyi qədər yüngül bir elementdir. Yer səthində olduqda, təmizlənməmiş helium planetdən qaçana qədər dərhal yüksəlməyə başlayır. Buna görə partiya balonları yüksəlir!

Ticarət yolu ilə istehsal olunan helium yerdən əldə edilir. Bəzi təbii qaz yataqlarında qazla qarışıq olaraq kifayət qədər helium var ki, bu da iqtisadi cəhətdən əldə edilə bilər. ABŞ-da bir neçə sahə həcminə görə 7% -dən çox helium ehtiva edir. Bu ərazilərdə təbii qaz üçün qazma edən şirkətlər təbii qaz istehsal edir, onu emal edir və yan məhsul olaraq heliumu çıxarırlar.

Helium daşıyan təbii qaz yataqları: ABŞ-da helium daşıyan təbii qaz yataqları üçün depozit modeli. Helium, qranitoid zirzəmi süxurlarında uran və toriumun çürüməsi ilə əmələ gəlir. Sərbəst buraxılan helium suya davamlıdır və zirzəmilərdəki çatlaqlarla əlaqəli məsamələrdə səthə doğru hərəkət edir. Bundan sonra helium, məsaməli çöküntü örtüyü ilə yuxarıya doğru hərəkət edərək, anhidrit və ya duz yataqları altında təbii qazla tələyə düşür. Bunlar ən kiçik, su altında qalan helium atomlarını tutub saxlaya bilən yalnız lateral davamlı qaya tipləridir. Bu geoloji vəziyyət yalnız dünyanın bir neçə yerində baş verir və buna görə zəngin helium yığılması nadirdir.

Əlaqədar: Heliumun yeni istifadəsi - Sərt disklər

Niyə Helium bəzi təbii qazda olur?

Təbii qazdan çıxarılan heliumun çoxunun, Yerin kontinental qabığının qranitoid süxurlarında uran və toriumun radioaktiv parçalanmasından əmələ gəldiyi düşünülür. Çox yüngül bir qaz olduğu üçün, suya bənzərdir və meydana gəldiyi anda yuxarıya doğru hərəkət etməyə çalışır. Ən zəngin helium yığılması üç şərtin olduğu yerdə tapılır: 1) qranitoid zirzəmi süxurları uran və tori ilə zəngindir; 2) zirzəmi qayaları sınıq və heliumun qaçış yollarını təmin etmək üçün arızalı; və 3) zirzəmilərdəki çuxurların üstündəki məsaməli çöküntü süxurları halit və ya anhidritin keçilməz möhürü ilə örtülmüşdür. 1 Bu üç şərt yerinə yetirildikdə, məsaməli çöküntü qaya qatında helium toplana bilər.

Helium istənilən elementin ən kiçik atom radiusuna, təxminən 0,2 nanometrə malikdir. Beləliklə, meydana gəldikdə və yuxarıya doğru irəliləməyə başlayanda, qayalardakı çox kiçik məsaməli boşluqlara sığar. Halit və anhidrit, helium atomlarının yuxarı miqrasiyasını maneə törədə biləcək tək çöküntü süxurlardır. Məsaməli boşluqları bol üzvi materiallar (kerogen) ilə doldurulmuş şişlər bəzən daha az təsirli bir maneə rolunu oynayır.

Helium daşıyan təbii qaz yataqları: ABŞ-da heliumun mühüm mənbəyi kimi xidmət edən təbii qaz yataqlarını göstərən xəritə. Bu yataqlardan çıxarılan təbii qazın tərkibində 0.3% -dən 7% -ə qədər helium var. Ticarət satışı üçün qazdan helium çıxarılır. Amerika Birləşmiş Ştatları Geoloji Xidmətinin yer məlumatlarından istifadə edərək şəkil. 2

Təbii qaz Heliumda haradadır?

Ən çox işlənməmiş təbii qazın tərkibində ən az iz həcmində helium var. Çox az təbii qaz yataqları bir heliumun bərpası prosesini əsaslandırmaq üçün kifayətdir. Təbii qaz mənbəyində potensial bir helium mənbəyi kimi qəbul ediləcək ən az 0,3% helium olmalıdır.

Dünya Helium Resursları
ÖlkəMilyard kub metrlər
Amerika Birləşmiş Ştatları20.6
Qatar10.1
Əlcəzair8.2
Rusiya6.8
Kanada2.0
Çin1.1
Yuxarıda göstərilən dəyərlər USGS Mineral Əmtəə Yığıncaqlarından helium ehtiyatlarıdır. 3

2010-cu ildə ABŞ-da helium üçün işlənmiş təbii qazın hamısı müşayiət olunan xəritədə göstərildiyi kimi Kolorado, Kanzas, Oklahoma, Texas, Yuta və Vayominq sahələrindən gəldi. Oklahoma, Kanzas və Texasdakı Hugoton sahəsi; Kanzasdakı Panoma sahəsi; Oklahoma-dakı Keyes sahəsi; Panhandle West və Texasdakı Cliffside Fields və Wyoming'dəki Riley Ridge Field, Birləşmiş Ştatlarındakı helium istehsalının çox hissəsini təşkil edir. 2

2010-cu il ərzində ABŞ-da 128 milyon kubmetr helium istehsal edildi. Bunun 53 milyon kubmetri helium təbii qazdan, 75 milyon kubmetri Milli Helium Qoruğundan çıxarıldı. Məlum istehsal həcmi olan digər ölkələr bunlar idi: Əlcəzair (18 mkm), Qətər (13 mkm), Rusiya (6 mcm) və Polşa (3 mkm). Kanada və Çin az, lakin bildirilməmiş miqdarda helium istehsal etdi. 3

MRİ maşınlarında Helium: Heliumun bir nömrəli istifadəsi tibb müəssisələrində xəstəlik və yaralanma diaqnozu üçün istifadə olunan MHİ (maqnit rezonans görüntüləmə) maşınlarında maqnitləri soyutmaqdır.

Helium üçün yeni bir istifadə: İlk heliumlu sabit disk 2013-cü ildə istehsal edildi. Helium, sürücüyə daha az enerji istifadə etməyə, daha az istilik çıxarmağa, daha az səs çıxarmağa, daha az yer tutmağa, daha çox məlumat saxlamağa və standart bir sabit diskdən daha az vibrasiya çıxarmağa imkan verir. Daha ətraflı. Şəkil

Heliumun istifadəsi

Helium, müəyyən istifadə üçün olduqca yaxşı uyğunlaşdıran bir sıra xüsusiyyətlərə malikdir. Bu istifadələrin bəzilərində helium istifadə üçün ən yaxşı qazdır və bir neçə hissəsində helium üçün uyğun bir yer yoxdur. İstifadəyə uyğun hala gətirən xüsusiyyətləri ilə birlikdə bir neçə helium istifadəsi aşağıda təsvir edilmişdir.

Maqnetik rezonans görüntüləmə

Heliumun bir nömrəli istifadəsi tibbi müəssisələrdə xəsarətləri qiymətləndirmək və xəstəlik diaqnozu üçün istifadə olunan maqnit rezonans görüntü maşınlarında yer alır. Bu maşınlar, həddindən artıq keçirici bir maqnit tərəfindən istehsal olunan bir maqnit sahəsindən istifadə edir. Bu maqnitlər çox miqdarda istilik əmələ gətirir. Maye helium, bu maqnitlərin temperaturunu tənzimləmək üçün seçmə soyuducu maddədir. Heli hər hansı bir qazın ikinci ən aşağı xüsusi istiliyinə və hər hansı bir elementin ən aşağı qaynar / ərimə nöqtəsinə sahib olduğuna görə, bu çox vacib istifadədə helium üçün əvəzedici yoxdur.

Qaldırıcı qaz

Helium istənilən elementin ikinci ən aşağı atom çəkisinə malikdir. Yalnız hidrogenin daha aşağı atom çəkisi var. Havadan daha yüngül bir qaz olaraq, helium, hava gəmiləri və şarlar üçün "qaldırıcı qaz" kimi istifadə edilmişdir. Çeviklər, dirigibles, zeppelins, zenit hava şarları, hava balonları və havadan daha yüngül əl alətləri hamısı heliumu qaldırıcı qaz kimi istifadə etdi. Yandırıcı olmadığı üçün hidrogendən daha etibarlıdır. Bu, II Dünya Müharibəsinin sonuna qədər helium istifadəsinin ən vacib kateqoriyası idi. Artıq bir az aşağı miqdarda helium qaldırıcı qaz kimi istifadə olunur.

Qazın təmizlənməsi: Helium, NASA və Müdafiə Nazirliyi tərəfindən maye oksigen və maye hidrogenin yanacaq çənlərindən və raket mühərriklərinin yanacaq tədarük sistemlərindən təmizlənməsi üçün istifadə olunur. Helium hərəkətsizdir və donma istiliyi o qədər aşağı olur ki, təmizlənmə prosesində bir qaz olaraq qalır. Bu sistemlərə bir helium axını hətta fövqəladə hallar zamanı yanğınları söndürmək üçün istifadə edilmişdir. Şəkil NASA.

Helium nəfəs qarışıqları: Helium, dərin suda dalış üçün nəfəs qaz qarışıqları hazırlamaq üçün istifadə olunur. Helium hərəkətsizdir və asanlıqla nəfəs almağa imkan verən təzyiq altında aşağı bir viskoziteye malikdir. Şəkil NOAA.

Təmizləyici qaz

Helium istənilən qazın ən aşağı əriməsi və qaynama nöqtəsinə malikdir. Mütləq sıfıra yaxın temperaturda əriyir və qaynayır. Çox aşağı temperaturda bir qaz olaraq qaldığından, maye hidrogen və maye oksigen kimi çox soyuq maye ilə doldurulmuş yanacaq çənləri və yanacaq tədarük sistemləri üçün təmizləyici bir qaz kimi istifadə edilə bilər. İnert olduğundan və aşağı dondurma istiliyinə malik olduğundan, bu yanacaqları dondurmadan etibarlı şəkildə kənarlaşdıra bilər. Böyük miqdarda helium, NASA və Müdafiə Nazirliyi tərəfindən raket sürüş sistemlərinin təmizlənməsi üçün istifadə olunur.

Nəzarət olunan Atmosfer İstehsalatı

Helium bir inert qazdır. Daha aşağı reaktivliyi olan yeganə qaz neondur. Bu aşağı reaktivlik heliumu inert atmosfer tələb olunduğu zaman istehsal və təmir proseslərində istifadə etmək üçün qiymətli bir qaz halına gətirir. Helium, çox yüksək istilik keçiriciliyi ilə yanaşı hər hansı bir qazın ən aşağı ikinci sıxlığına malikdir. Helium qazının bu xüsusiyyətləri onu bir çox metallurgiya prosesləri, kimyəvi buxarlarda mükəmməl kristallar yetişdirmək, optik liflər istehsal etmək və digər istifadə üçün atmosfer halına gətirir.

Kaçak aşkarlama

Helium çox aşağı bir viskoziteye, yüksək bir yayılma əmsalı və istənilən elementin ən kiçik atomuna malikdir. Bu xüsusiyyətlər heliumun tərkibini çox çətinləşdirir. Bir sistemdə bir sızma varsa, helium qaçacaq. Buna görə Helium qazı yüksək vakuum sistemlərini, yanacaq sistemlərini və sızma üçün digər maddələri sınamaq üçün istifadə olunur.

Nəfəs alma qarışıqları

Helium və digər inert qazlar, dərin suya dalış və tibbi müalicə üçün nəfəs qarışıqları hazırlamaq üçün istifadə olunur. Helium, inert olduğu üçün istifadə olunur, çox aşağı bir viskoziteye malikdir və digər qazlara nisbətən təzyiq altında nəfəs almaq asandır.

Qaynaq Qazı

Helium qaynaq edərkən qoruyucu bir atmosfer kimi istifadə olunur. İnert qaz atmosferi isti metalları yüksək temperaturda sürətlə baş verə biləcək oksidləşmədən və digər reaksiyalardan qoruyur.

Heliumun istifadəsi: 2011-ci ildə ABŞ-da müxtəlif istifadələrlə istehlak olunan helium nisbi miqdarı. USGS məlumatlarını istifadə edərək qrafik.

Helium: Yenidən tikilməyən bir qaynaq

Helium, yalnız mümkün olmayan vəziyyətlərin təsadüf edildiyi bir yerdədir. Yer qabığında davamlı olaraq radioaktiv mineral çürüməsi ilə istehsal edilsə də, təbii istehsal və yığılma sürəti o qədər yavaşdır ki, bərpa olunmayan bir qaynaq hesab edilməlidir.

Helium Məlumat
1 Nyu Meksikoda Helium: Ronald F. Broadhead, New Mexico Geology, New Mexico Geologiya və Mineral Ehtiyatlar Bürosu, Nyu Meksiko Mədən və Texnologiya İnstitutu, Noyabr 2005.
2 Helium 2010: Joseph B. Peterson və Peter J. Madrid, Faydalı qazıntılar kitabı, Amerika Birləşmiş Ştatları Geoloji Tədqiqatı, Yanvar 2012
3 Helium 2012: Peter J. Madrid, Mineral Əmtəə Xülasəsi, Amerika Birləşmiş Ştatları Geoloji Tədqiqatı, Yanvar 2012
4 Millətin Helium Qoruğunu satmaq: Helium ehtiyatının satılmasının təsirini anlamaq komitəsi, Milli Tədqiqat Şurası, Milli Akademiyalar Mətbuat, 2010.
5 2013-cü il Helium idarəetmə aktı haqqında ifadə: Nümayəndələr Palatasının Enerji və mineral ehtiyatlar alt komitəsindəki ifadə, Amerika Birləşmiş Ştatları Hökumətinin Hesabatlılıq Ofisi, GAO-15-734T, 8 iyul 2015-ci il.
6 Tez yüksələn Helium qiymətləri Pop Balonu Satışında ola bilər: Rachel Rodgers və Sharon Barricklow, Decatur Herald-Review'dakı məqalə, Fevral 2015.

Helium Gluts və Helium çatışmazlığı

1925-ci ildə Amerika Birləşmiş Ştatları Milli Helium Qoruğunu qurdu və hava gəmilərində və digər müdafiə məqsədləri üçün istifadə olunan strateji bir geliy təmin etdi. O vaxt ölkə istehlak olunandan daha çox helium istehsal edirdi. İkinci Dünya Müharibəsindən sonra qaldırıcı qaz kimi istifadə olunan heliumun miqdarı azaldı, ancaq raket mühərriklərinə yanacaq verərkən təmizləyici qaz kimi heliuma tələbat artdı və nüvə silah qurğularında bir soyuducu olaraq. Hələ istehlakdan daha çox helium istehsal olunurdu.

1995-ci ildə Konqres Milli Helium Qoruğunun vacib olmadığını qərara aldı və 1996-cı il Helium Özəlləşdirmə Qanununun bir hissəsi olaraq geliy satmaq üçün bir proqram başlatdı. bazar qiymətləri. Dünyadakı helium tələbatının 1/2'i Milli Helium Rezervasyonunun satışları ilə qarşılanırdı. Bəzi illərdə ABŞ-dan ölkə daxilində istehlak ediləndən daha çox helium xaricə ixrac edildi. 2 Hökümətdən helium alanlar inanılmaz bir razılaşma əldə etdilər, sərbəst bazarda helium alanlar isə daha baha qiymət ödədilər.

Milli Helium Ehtiyat ehtiyatının bazara atılması heliumun qiymətini o qədər azaldı ki, daha az məhdud tədarükə malik olan argon və digər qazların ucuz əvəzedicisi kimi istifadə olunur.

Kommersiya helium istehsalının mükafatlandırılmadığı və ya çox istifadə edildiyi üçün 2014-cü ildə Milli Helium Ehtiyatı satışları bir auksion sistemi ilə əvəz edildikdə bazar tam təmin edilməmişdir. İlk hərracda iki iddiaçı illik 93 milyon kub fut heliumun illik paylanmasını daha çox satın aldı. bir əvvəlki ilin bazar qiymətindən iki dəfə çoxdur. Hərracdan sonra daha 1 milyard kub fut eyni iki iddiaçıya satıldı. 5

İlk auksiondan bəri yeni heliumun istehsalı istehlaka uyğun gəlmədiyi üçün heliumun qiyməti artmağa davam etdi. Qiymət artımı yeni helium emalı zavodlarına sərmayə səbəb oldu. Bununla birlikdə, helium yalnız tələ qayası kimi duz və ya anhidrat olan təbii qaz yataqlarından çıxarıla bilər. Bunlar yalnız dünyanın bir neçə yerində baş verir.

Mövcud qanuna görə, Milli Helium Ehtiyatı 2021-ci ilə qədər satılacaqdır. İnşallah, geliy bərpaedici qurğulara artan investisiya helium istehlakçılarının ehtiyaclarını ödəmək üçün kifayət edəcəkdir.


Videoya baxın: Sia - Helium Lyrics