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如何從空氣中提取氦氣


如何從空氣中提取氦氣 
高純氦氣 
制備氦氣主要有以下幾種方法：
1. 氣體分離法
原理：天然氣中含有一定量的氦。該方法主要基于低溫液化過程中不同氣體的沸點
差異。氦的沸點很低（可能是 - 在所有氣體中，268.93℃是沸點最低的氣體之一。
其他沸點較高的氣體（如甲烷、乙烷等），在逐漸冷卻和液化天然氣的過程中，先
液化，氦仍保持氣態(tài)，可分離。
步驟：
預(yù)處理：首先預(yù)處理天然氣，包括去除硫化氫、二氧化碳和水等雜質(zhì)。這些雜質(zhì)通
常通過化學(xué)吸收、吸附或過濾來去除。例如，硫化氫被胺溶劑吸收，水被干燥劑
（如分子篩）去除。
液化分離:預(yù)處理后的天然氣冷卻至低溫。在這個過程中，天然氣中的大部分成分會
逐漸液化。冷卻過程一般通過多級冷卻系統(tǒng)實現(xiàn)，溫度通過冷卻循環(huán)逐漸降低。當(dāng)
溫度降低到一定程度時，除氦以外的大部分氣體已經(jīng)液化，可以收集未液化的氦。
純化精制：分離的氦需要進一步純化，以去除其中殘留的少量其他氣體成分。這可
以通過吸附和低溫蒸餾來完成。例如，用活性炭吸附柱吸附氦中殘留的少量雜質(zhì)氣
體，以提高氦的純度。
2. 空分法
原理：空氣中有約 0.00052% 氦�？諝夥蛛x法是利用空氣中不同成分的沸點在低溫
下液化空氣，然后通過蒸餾和其他方法分離氦。然而，由于空氣中氦的含量很低，
制造氦的成本相對較高。
步驟：
空氣壓縮和凈化:首先，為了后續(xù)的液化過程，將空氣壓縮到一定程度。同時，凈化
空氣，去除灰塵、水和二氧化碳等雜質(zhì)。二氧化碳可以通過堿液吸收去除，水可以
通過冷凍干燥或吸附干燥去除。
空氣液化：壓縮凈化后的空氣通過熱交換器和低溫制冷劑進行熱交換，冷卻到接近
其液化溫度。然后，使用膨脹機和其他設(shè)備進一步冷卻和液化空氣。液化空氣進入
蒸餾塔。
蒸餾分離：在蒸餾塔中，各種氣體根據(jù)不同氣體的沸點逐漸分離。氦在蒸餾塔頂部
豐富，因為沸點最低。但由于空氣中氦含量低，需要復(fù)雜的多級蒸餾和凈化才能獲
得高純度氦。
3. 放射性礦物衰變法
原理：一些放射性礦物（如鈾礦和鈾礦）在衰變過程中產(chǎn)生氦。因為放射性元素在
衰變過程中會釋放氦。α粒子，α粒子實際上是氦 - 這就是原子核α氦原子在粒子獲
得電子后形成。然而，這種方法產(chǎn)生的氦產(chǎn)量較低，受放射性物質(zhì)管理的限制。
步驟：
礦物開采處理：首先開采含有放射性元素的礦物，然后破碎研磨，增加礦物表面積，
方便后續(xù)氦提取過程。在處理過程中，應(yīng)采取嚴格的輻射保護措施，防止放射性物
質(zhì)對人體和環(huán)境造成危害。
氦收集和凈化：處理后的礦石放入密封容器中，自然產(chǎn)生和積累氦。氦需要通過吸
附和過濾來凈化，因為氦可能與礦石中的其他放射性衰變產(chǎn)物和雜質(zhì)氣體混合。但
由于氦純度低，產(chǎn)量有限，一般只用于一些特殊研究或小規(guī)模應(yīng)用場景。

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