Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
Процесс самопроизвольного распада урана с последующим образованием ксенона В. Г. Хлопин и Е. К. Герлинг впервые применили для определения абсолютного возраста уранинита (ксе-ноновый метод определения возраста минералов).
Изложенные выше сведения не дают, однако, объяснения причин образования известных в настоящее время масс криптона, ксенона, неона и заставляют предполагать о сохранности части первозданных космических газов, о проникновении газов ,из не изученных еще глубинных слоев Земли.
Применение инертных газов
Общие замечания. Новые отрасли техники — ядерная, ракетная, криогенная, специальные разделы металлургии, а также производство полупроводников, сварка, светотехника — резко повысили промышленное значение инертных газов, которые ныне являются важным фактором технического прогресса. Это обстоятельство подтверждается данными табл. 1.3. Из приведенных данных видно, что крупное производство гелия и аргона нача-, лось лишь после второй мировой войны и особенно интенсивнс/ развивается с 1950 г.
Сравнительно недавно уровень производства аргона определялся требованиями осветительной техники (лампы накаливания), которая является важным, но не крупным потребителем аргона. Общее направление технического прогресса привело к появлению новых и крупных потребителей чистого аргона и газовых смесей, содержащих аргон. Потребление аргона в США достигло в 1967 г. 4,6-107 м3 и проявляет тенденцию к дальнейшему росту; в 1970 г. потребность в аргоне оценивалась в (1,5-5-1,7) • 10е м3, и к 1975 г. — в 2 • 108 м3. Между тем США располагают значительными ресурсами гелия, который во многих областях может заменить аргон.
Для Европы, лишенной собственных ресурсов гелия,' проблема расширенного производства аргона еще более актуальна.
13
12
Таблица 1.3 Динамика роста потребления аргона и гелия в США
Аргон
Гелий
Производство, тыс. м3
Год
141,5 566,0 849,0 I 075,4
1 556,5
2 547,0 4 952,5 5716,6 6 990,1 9339,0
II 235,1 10 669,1 14 121,7 16 980,0 46 000,0
1921
1925
1930
1935
1940
1945
1950
1955
1958
1959
1960
1965
1967
Естественно, что получение больших количеств аргона для новых областей применения оказалось возможным в результате-мощного развития воздухоразделительной техники; так, рост потребления кислорода в США характеризуется следующими данными [29]: 1960 г. — 2,66-109 м3; 1966 г. —7,28-109 м\ 1975 г. ~20-109 ж3 (ежегодный прирост ~18%). Производительность крупнейшей отечественной установки БР-2 [30] 3,5-104 м3 02/ч, а в ближайшие годы будут сооружены установки на7-Ш4 мгОг/ч. Тем самым созданы условия для получения больших количеств не только аргона, но и более рассеянных редких газов — неона, криптона и даже ксенона; так, на воздухоразделительной установке производительностью 7-104 м3 Ог/ч (35-104 м3/ч перерабатываемого воздуха) можно (с учетом коэффициента извлечения 0,75) ежесуточно получать 6-Ю4 м3 Аг, 83 м3 Ые, 6 м3 Кг, 0,75 м3 Хе. Трудно оценить современные масштабы производства редких газов (Ые, Кг, Хе), но бесспорно, что в ближайшие годы выработка неона и криптона будет исчисляться тысячами кубометров в год.
Американские гелиевые заводы на протяжении многих лет [31] были частично законсервированы; настойчиво и безуспешно изыскивались области применения гелия. В этих условиях, естественно, не уделялось внимания вопросу о рациональном использовании гелионосных газов, и громадные количества гелия безвозвратно рассеивались в атмосферу вместе с продуктами сжигания горючих компонентов гелионосного природного газа; так, в* 1958 г. было извлечено лишь 9,46-106 м3 Не, а свыше 1,1-108 м3 Не безвозвратно погибло в процессе использования
14
природного газа. При такой практике расходования природного газа возникла реальная угроза исчерпания в течение ближайших 25 лет известных американских ресурсов гелия. В то же время разведывательное бурение, проводившееся в больших масштабах на протяжении последних нескольких лет, не выявило существенно новых источников получения гелия.
Развитие ракетной и атомной техники, космических исследований резко повысило потребление гелия (см. табл. 1.3)—ежегодный прирост примерно на 15%. В 1958 г. в США была разработана обширная программа работ по предотвращению громадных потерь гелия, увеличению масштабов попутного его извлечения из горючих гелионосных газов, консервированию (хранению) больших количеств извлеченного гелия в подземных хранилищах и пр. [10]. В 1960 г. конгресс США принял закон о сохранении гелиевых запасов и одобрил привлечение частных фирм к сооружению новых гелиевых заводов (помимо пяти заводов, которые ранее были сооружены Горным бюро). Был заключен на 22 года контракт с четырьмя фирмами на сооружение пяти заводов для получения гелиевого концентрата (60— 80% Не). За этот период частные фирмы должны выработать 1,77-109 м3 гелиевого концентрата; этот газ по газопроводу (~700 км), проложенному Горным бюро, направляется в Клифф-сайд, где закачивается в подземные хранилища (истощенные залежи природного газа). Попутное извлечение гелия из горючих природных газов не только сохраняет громадные количества ценного гелия, но также повышает теплотворную спосойносю горючего газа, так как в процессе извлечения гелия удаляются негорючие газы — гелий, углекислый газ, частично азот, а также производится очистка топлива и химического сырья (метана) от сернистых соединений.
