俄罗斯研制出分离氦气的新工艺

    俄罗斯科学院西伯利亚分院研究出一种采用非低温法从天然气中分离氦气的新工艺。

    氦是一种有价值的惰性气体，用途非常广泛。既可以用于填充飞艇、气球、温度计、电子管、潜水服等，也可用于核反应堆和加速器、激光器、火箭、冶炼和焊接时的保护气体，还可以在超导研究中用作超流体，制备超导材料。另外，液态氦还常用作冷却剂和制冷剂。

    氦在宇宙中的分布较广（按质量计占23%），但在自然界中主要存在于天然气或放射性矿石中。常用的从天然气中分离氦气的方法为：将含有氦的天然气作为原料，反复进行液化分馏，然后利用活性碳进行吸附提纯。但由于氦的液化温度非常低（－268.9℃），接近绝对零度，不但气体液化难度较大，同时也需要消耗大量能源，极大地增加了氦气的制取成本。

    俄科院西伯利亚分院的专家们一直在寻找一种不需要消耗大量能源制取氦气的新方法，以便在远离能源充足的工业中心的天然气开采现场直接将天然气中所含的氦气提取出来。最初，研究人员按照地质学家的建议，采用气田平常用作干燥剂的含铝硅酸盐沸石作为氦气的吸附物。在随后的研究中发现，只有将含氦的天然气气体冷却到绝对零度，沸石才有很好的吸附效果，这在实际应用上是不可行的。后来，研究人员想到了氦气所具有的独一无二的特性，即氦气可以在常温下穿过布满细小孔隙的玻璃膜。利用这种独特的由极为细小的玻璃微珠组成的膜可以将氦气从气流中吸附出来。

    具体的流程如下：在天然气通过管道运输之前，先将天然气混合气体依次引入管道起始端的多个吸附塔，在吸附塔中首先将水分和其他碳氢化合物杂质（汽油）分别去除。然后将经各级分离的产物在沸石上沉淀，而玻璃微珠则会将氦气吸附住。这样还不能将氦气引出，必须再将玻璃膜加热并降低起始气流的压力。按照这一流程得到的氦气并不是纯净气体，而是含氦80%的混合气体，需要再通过吸附或其他方法将杂质去除，这样就得到符合要求的纯净的产品。

    目前，该工艺尚未投入规模化工业生产，还有待进一步的研究开发。现在最重要的任务是确定符合常规生产工艺所需要的所有参数。例如：沸石在特定时间吸附液体，而氦气需及时被玻璃膜吸附。这需要所有的时间间隔应保持一致，以保证整个工艺流程得到最优化。

    俄罗斯的研究人员相信，以该工艺为基础，直接在天然气气井旁建立有效制取氦气的独特工厂将成为可能。