نحوه استخراج گاز هلیوم
آیا میدانید هلیوم یکی از نادرترین و در عین حال حیاتیترین گازهای صنعتی است که در تجهیزات پزشکی، تحقیقات علمی و صنایع نیمههادی کاربرد گسترده دارد؟ در این مطلب فنی، مسیر کامل نحوه استخراج گاز هلیوم از منابع طبیعی زیرزمینی را بررسی میکنیم؛ از ارزیابی غلظت در میدانهای گاز طبیعی تا فناوریهای جداسازی مانند تقطیر کرایوژنیک، سیستمهای غشایی و جذب سطحی، همراه با مزایا، محدودیتهای اقتصادی هر روش و نکات عملی برای انتخاب بهترین تکنولوژی بر اساس خوراک میدان، هزینه انرژی و نیاز به خلوص.
شرکت فاران صنعت به عنوان یکی از تامینکنندگان معتبر گاز هلیوم و سایر گازهای صنعتی و آزمایشگاهی در ایران، با ارائه محصولات با خلوص بالا و استانداردهای ایمنی، میتواند نیازهای شما در این حوزه را برآورده کند.
اگر به دنبال اطلاعات کلی درباره خواص هلیوم، کاربردهای اصلی و نکات خرید هستید: گاز هلیوم گازی بیاثر، سبک و با نقطه جوش بسیار پایین است که برای خنکسازی، آشکارسازی نشت و صنایع آزمایشگاهی ضروری محسوب میشود؛ هنگام خرید به خلوص، بستهبندی (کپسول یا مایع) و استانداردهای ایمنی توجه کنید. خواندن ادامه متن به شما کمک میکند تا بین گزینههای فنی و اقتصادی در استخراج و تامین هلیوم، بهترین تصمیم را برای طراحی یا سرمایهگذاری بگیرید.
شرکت فاران صنعت مهر: پیشرو در تأمین گازهای صنعتی و آزمایشگاهی
شرکت فاران صنعت مهر سالها در زمینه تولید و تأمین انواع گازهای صنعتی، آزمایشگاهی، مخلوطهای گازی، گازهای کالیبراسیون، سردکننده و مایعشونده فعالیت میکند. این شرکت با تمرکز بر پشتیبانی از صنایع داخلی ایران، خدمات نوین و اختصاصی ارائه میدهد و تجهیزات وابسته مانند سیلندر گاز، کپسول، رگولاتور و مانومتر را نیز تأمین میکند. فاران صنعت با اخذ گواهینامههای معتبر بینالمللی نظیر ISO 9001:2015 (مدیریت کیفیت)، ISO 14001:2015 (مدیریت محیط زیست) و ISO 10004:2012 (رضایت مشتری)، تعهد خود به کیفیت و استانداردهای جهانی را اثبات کرده و تقدیرنامههایی از سازمانهایی مانند پزشکی قانونی و پالایشگاههای کشور دریافت نموده است.
با تکیه بر تیم فنی متخصص و استفاده از روشهای پیشرفته مانند گراویمتری برای تهیه مخلوطهای گازی دقیق، شرکت فاران صنعت مهر نیازهای متنوع صنایع پزشکی، آزمایشگاهی، برودتی و صنعتی را برآورده میسازد. این شرکت نه تنها گازهای خالص و استاندارد وارداتی از برندهای معتبر را عرضه میکند، بلکه مشاوره فنی رایگان برای انتخاب و ساخت مخلوطهای سفارشی ارائه میدهد. اگر به دنبال تأمینکنندهای قابل اعتماد برای گازهای حیاتی مانند هلیوم، آرگون، اکسیژن یا مبردهایی نظیر R134a و R600a هستید، فاران صنعت مهر گزینهای ایدهآل برای تضمین کیفیت و ایمنی در پروژههای شما است.
نحوه استخراج گاز هلیوم: راهنمای فنی برای تولید پایدار و اقتصادی
اهمیت شناخت دقیق نحوه استخراج گاز هلیوم در طراحی واحدهای تولیدی و تصمیمگیری سرمایهگذاری برجسته است؛ در این متن فرایندها و روشهای کاربردی بیان میشوند تا مهندسان و مدیران پروژه دید روشنی از مسیر فنی تامین این گاز استراتژیک داشته باشند. تعریف کوتاه از منبع و چگونگی حضور گاز هلیوم در مخلوطهای گازی باعث میشود انتخاب استراتژی جداسازی براساس غلظت اولیه و اهداف خلوص سادهتر شود.
منابع هلیوم: گاز طبیعی، منابع معدنی و هوا
گاز هلیوم در بیشتر موارد بهصورت همراه با گاز طبیعی یافت میشود و معمولاً بین 0.5 تا 2.0 درصد از ترکیب گازهای مخزن را تشکیل میدهد؛ شناخت میزان دقیق در هر میدان، مبنای اقتصادی بودن پروژه است. استخراج از منابع معدنی مانند مونازیت و آلانیت از نظر زیستمحیطی و اقتصادی اغلب توجیهپذیر نیست و در عمل کمتر استفاده میشود. استخراج هلیوم از هوا نیز امکانپذیر است اما به دلیل غلظت بسیار پایین و هزینههای انرژی و سرمایهای بالا، تنها در شرایط خاص و محدود کاربرد دارد.
مراحل کلی فرایند در میدانهای گاز طبیعی
اولین گام برداشت گاز از میدانهای شناساییشده است که شامل حفاری، تولید و انتقال گاز ترش یا شیرین به واحدهای سطحی میشود؛ کیفیت و ترکیب جریان ورودی تفاوتهای اساسی در طراحی واحد خالصسازی ایجاد میکند. پس از برداشت، تصفیه اولیه گاز شامل حذف ذرات، مایعات مضر و سولفیدها انجام میشود تا تجهیزات پاییندست از آسیب محافظت شوند. مرحله بعدی که برای تفکیک هلیوم حیاتی است، تقطیر کرایوژنیک است؛ این فرایند با کاهش دما به ترتیب اجزای مخلوط را جدا میکند و اغلب پایهای برای رسیدن به خلوصهای صنعتی هلیوم است.
تقطیر برودتی و تکنیکهای خالصسازی تا 95–99 درصد
تقطیر جزء به جزء در ستونهای کرایوژنیک بر اساس نقاط جوش بسیار پایین هلیوم و نیتروژن انجام میگیرد و طراحی ستون و شرایط عملیاتی باید دقیقاً با ترکیب اولیه هماهنگ شود تا بازدهی مطلوب حاصل شود. برای رسیدن به خلوص 95 تا 99 درصد معمولاً ترکیب چند مرحلهای تقطیر و حذف ناخالصیها لازم است؛ استفاده از جاذبهای مولکولی در دماهای پایین به حذف باقیمانده نیتروژن، متان و هیدروکربنها کمک میکند.
در بسیاری از کارخانهها، پس از بخش تقطیر، یک مرحله خالصسازی تکمیلی برای تضمین پارامترهای صادراتی یا نیازهای آزمایشگاهی انجام میشود که پارامترهای فشار و دما باید بهدقت کنترل شوند.
تکنولوژیهای نوین: غشاها و جذب سطحی برای بازیابی هلیوم
فناوری جداسازی غشایی بهعنوان راهحلی اقتصادی و مکمل وارد چرخه تولید هلیوم شده است؛ در این روش هلیوم بهدلایل نفوذپذیری بالاتر از میان غشاها با نرخ انتخابی عبور میکند و میتوان بار فرایندهای پیچیدهتر را کاهش داد. استفاده از سیستمهای غشایی در پیشتصفیه یا بهعنوان مرحله بازیابی برای منابع با غلظت پایین میتواند هزینههای کلی انرژی و سرمایه را کم کند.
جذب سطحی مانند جذب نوسانی فشار (PSA) یا جاذبهای مولکولی نیز در حذف مقادیر باقیمانده ناخالصیها موثر است و هنگام ترکیب با کرایوژنیک امکان دستیابی به خلوصهای بالا فراهم میآید. انتخاب بین غشا، جذب و کرایوژنیک باید براساس تحلیل جریان خوراک، هزینه برق، فضای فیزیکی و نیاز خلوص نهایی صورت گیرد؛ برای نمونه در پروژههایی با جریانهای متغیر، سیستم غشایی انعطافپذیری عملیاتی بالاتری ارائه میدهد.
خالصسازی نهایی، مایعسازی و ذخیرهسازی کرایوژنیک
پس از جداسازی اولیه و تقطیر، رسیدن به خلوصهای بسیار بالا تا سطح 99.999% نیازمند واحدهای خالصسازی تکمیلی و تجهیزات مایعسازی است؛ مایعسازی هلیوم حملونقل با حجم کمتر و مدیریت توزیع را آسانتر میکند ولی نیازمند تکنولوژی تبرید بسیار قوی و مخازن کرایوژنیک استاندارد است. ذخیرهسازی گاز هلیوم خالص معمولاً در تانکهای فشار بالا یا مخازن سرد نگهداری مایع صورت میپذیرد و انتخاب نوع ذخیره بر اساس مدت نگهداری و نقشه توزیع تعیین میشود.
ارائهدهندگان تجهیزاتی مانند فاران صنعت گزینههایی برای طراحی واحدهای استخراج و مایعسازی مبتنی بر تکنولوژیهای LNG دارند که قابلیت تولید هلیوم با خلوصهای بسیار بالا و راندمان بیش از 95% را گزارش میکنند؛ این نوع راهکارها برای صنایع نفت، گاز و پتروشیمی کاربردی هستند و امکان تأمین نیازهای آزمایشگاهی و صنعتی را فراهم میآورند.
حملونقل، بستهبندی و نکات ایمنی برای مصرفکننده نهایی
پس از تولید و خالصسازی، بستهبندی و توزیع گاز هلیوم مرحلهی بعدی است که انتخاب بین کپسولهای فشار بالا و مخازن مایع باید براساس مقادیر مورد نیاز و شرایط مصرف انجام شود. کپسولهای 2 لیتری گزینهای پرکاربرد برای مصارف نیمهصنعتی و مراسم هستند و مشخصات فنی مانند فشار کاری حدود 150 بار و وزن مناسب آنها را برای حملونقل سبک مناسب میسازد؛ توصیه میشود هنگام خرید کپسولها به تاریخ تست، سلامت بدنه و استانداردهای ایمنی توجه کنید.
عرضهکنندگان معتبر مانند فاران صنعت علاوه بر فروش کپسولهای متنوع (از جمله 2 لیتری و 50 لیتری)، خدمات مشاورهای و پشتیبانی فنی ارائه میدهند که میتواند ریسکهای عملیاتی را کاهش دهد. قیمت نهایی گاز هلیوم تابعی از خلوص، حجم و نوع بستهبندی است، بنابراین برای برآورد هزینه لازم است پارامترهای پروژه و برنامه توزیع مشخص شود.
مثال کاربردی و نکات اقتصادی برای تصمیمگیری سرمایهگذاری
برای تصمیمگیری بین استفاده از فرایند کرایوژنیک خالص یا ترکیبی با غشای جداسازی، یک تحلیل نمونه میتواند کمککننده باشد: در میدانی با غلظت هلیوم 1%، ترکیب یک واحد غشایی برای افزایش غلظت خوراک و سپس یک واحد تقطیر کرایوژنیک معمولاً هزینههای سرمایه و عملیاتی کمتری نسبت به تقطیر مستقیم نشان میدهد. فاکتورهای کلیدی شامل قیمت انرژی، ظرفیت جریان، نیاز خلوص مشتریان و امکانات نگهداری سرد هستند.
در ایران، اجرای طرحهای پایلوت و طراحی مفهومی که توسط مراکز پژوهشی و سازمانهای صنعتی انجام شده است نشان میدهد که وجود واحدهای محلی استخراج میتواند وابستگی وارداتی را کاهش داده و بازار داخلی را تقویت کند؛ شرکتهایی که خدمات طراحی و ساخت واحدهای استحصال و مایعسازی ارائه میدهند، نقش کلیدی در تسریع تجاریسازی دارند و همکاری با تأمینکنندگان تجهیزات و پشتیبانی فنی، ریسکهای راهاندازی را کاهش میدهد.
از سکوی میدان تا تانک کرایوژنیک: نقشه راه تصمیمگیرنده برای مدیریت هلیوم
شناخت درست پارامترهای ورودی (غلظت هلیوم، ترکیب ناخالصیها و شرایط میدان) و سنجش اقتصادی اولیه، نقطه شروعی است که همه انتخابهای فنی بعدی را تعیین میکند. بهجای تکرار روشها، پیشنهاد میکنم این گامهای عملی را اجرا کنید:
1) تحلیل دقیق خوراک و سناریوهای قیمت انرژی برای برآورد هزینه سرمایهای و عملیاتی (CAPEX و OPEX)
2) انتخاب راهکار ترکیبی (غشا برای پیشتصفیه، تقطیر کرایوژنیک برای خلوص بالا و جذب نوسانی فشار (PSA) یا جاذب برای پالایش نهایی) براساس نیاز خلوص و انعطاف عملیاتی؛ 3) راهاندازی واحد پایلوت برای تأیید عملکرد و تنظیم پارامترهای عملیاتی
4) طراحی استراتژی ذخیرهسازی و توزیع (مایع یا کپسول فشار بالا) که ریسک عرضه را کاهش دهد
5) برنامه نگهداری، سنجش کیفیت و انطباق با استانداردهای ایمنی را در طرح اجرایی بگنجانید.
اجرای این مسیر نهتنها هزینهها را بهینه میکند بلکه امکان تأمین پایدار و رقابتی هلیوم برای صنایع حساس میدهد. در نهایت، مدیریت هوشمند فرایند استخراج هلیوم یعنی تبدیل یک منبع نادر به مزیت راهبردی؛ سرمایهگذاری دقیق امروز زیرساخت نوآوریهای فردا را میسازد.
