Инертные газы - Фастовский В.Г.
Скачать (прямая ссылка):
В 1962 г. завершено сооружение двух заводов—-в Буштоне и Ханфорде — и начато извлечение гелия из природных газов. В 1964 г. уже работали все пять заводов, сооруженных частными фирмами. На рис. 1.1 приведена схема размещения гелиевых заводов Горного бюро и частных фирм, а также хранилища гелиевого концентрата в Кдиффсайде общей площадью 6850 га. Крупнейший гелиевый завод в Либерале (шт. Канзас) был построен за 12 месяцев Национальной гелиевой корпорацией — одной из четырех фирм, привлеченных к реализации правительственной программы создания резервов гелия. Этот завод перерабатывает местный природный газ, а также газ, поступающий из Техаса. Общее количество перерабатываемого газа достигает 2,4-107 м3 в сутки; продукт — сырой гелий, содержащий примерно 70 об. % Не и 30 об.% N2. Количество получаемого сырого гелия составляет 1,64-105 м3 в сутки; под давлением 125 атм он направляется по газопроводу в район Амарилло (см. рцс. 1.1) и поступает в подземные хранилища. По мере необходимости сырой гелий отбирается, подвергается очистке и используется
15
[32]. Завод в Либерале — крупнейшая криогенная установка в мире, о размерах которой можно судить хотя бы по тому, что длина медных трубок диаметром 13 мм, использованных для изготовления теплообменной аппаратуры, достигает 900 км.
• Отис —• буштон
1 Улиссес у/г
щЛиберап Шейес Ш_А_Х0МА У^^-*Шермэн 1 \ ША?' | ЬДумэс 1 Ъ Экс елл 1 §\Клиффсайд | ОАмарилло 1
Рис. 1.1. Схема расположения гелиевых заводов США.
К началу 1967 г. Горное бюро США уже располагало запасами гелиевого концентрата 3,5-108 м3 (включая ранее законсервированный газ, полученный на заводах Горного бюро). В 1967 г. продано потребителям 2,87-107 м3 чистого гелия' а 1,02 -108 м3 гелиевого концентрата (60—85 об. % Не) законсервировано.
В табл. 1.4 приведены данные, характеризующие уровень (на 1967 г.) производства чистого гелия и гелиевого концентрата заводами Горного бюро США и частными фирмами- свыше 60% чистого гелия производится на заводах Горного бюро для обеспечения потребностей НАСА, комиссий по атомной технике которые расходуют свыше 50% потребляемого гелия. С осени 1™1 г- отпускная цена на чистый гелий за 1 м3 повышена с 0,55 0,67 до 1,24 долл. Гелий включен в список стратегических материалов, и его экспорт ограничен.
В западной части шт. Канзас частной фирмой сооружен завод для производства гелиевого концентрата [29]. На заводе 16
Таблица 1-4
Производство гелия в США, 106 м3 в год
Чистый гелий Количество Гелиевый концентрат для подземного хранения Количество
Заводы частных фирм: «Аламо-Кемикал Гарднер» (Гринвуд, Канзас) «Рифайнэд Гелиум» (Отис, Канзас) «Кер-Мак Доии» (Навайо, Нью-Мексико) 3,78 5,04 1,82 Заводы Горного бюро: Отис, Канзас Заводы частных фирм: «Ситис Сервис Хелекс» (Улисес, Канзас) « Национальна я гелиев ая корпорация» (Либерал, Канзас) «Норзерн Хелекс» (Буштон, Канзас) «Филлипс Петролеум» (Думэс, Техас) «Филлипс Петролеум» (Шерман, Техас) 1,04 21,87 35,70
Всего . . . Заводы Горного бюро: Амарилло, Техас Экселл, Техас Навайо, Нью-Мексико 10,64 4,62 5,74 2,10 16,07 16,60 14,95
Кейес, Оклахома 9,94 Всего. . , 106,23
Всего. . . 22,40
перерабатывается свыше 6-Ю6 м3 природного газа в сутки с получением 4,2-10е м3 гелиевого концентрата в год; попутно получают До 2,5-105 м3 жидких углеводородов. Гелиевый концентрат направляется на мощную установку для получения чистого гелия— примерно 1,6-104 м3 в сутки. Количество примесей в чистом гелии около 0,002%. Сооружен также резервуар для хранения жидкого гелия емкостью 133 м3.
Высокие темпы реализации прогрессивной программы консервирования гелия позволят продлить период пользования этим-ценным и незаменимым (в частности, для криогенной техники) газом*. В 1943 г. потребление гелия в США не превышала-(1,4-М,5) • 105 м3 и его сбыт настойчиво рекламировался. К 2000 г. потребность в гелии оценивается в (5-4-6) • 107 м3 в год; из них (4ч-5)-107 м3 для таких областей (криогеника, атомная техника и др.), где гелий вообще незаменим.
Применение гелия, в отличие от аргона, часто связано с его необратимой потерей — он рассеивается в атмосферу и его> повторное извлечение пока исключается. Программы консервирования и бережного расходования гелия (с возвратом и повторной очисткой) могут продлить на десятилетия срок пользова-
* В периодической печати последнего в|«ме1щ^оеяат!р[и^аются пере.гккги-еы и направления работ по сохранению гелиевых зашц&Г<??г№[33]_,:1_____ |
»
17
ния им, но в сравнительно короткий исторический период сконцентрированные в природных газах ресурсы гелия будут исчерпаны; это может оказать решающее влияние на реализацию многих важных научных идей, основанных на использовании низкой температуры, достигаемой только применением жидкого гелия. Возможно, что будут найдены эффективные и дешевые методы извлечения гелия из атмосферы и источником гелия окажутся также будущие термоядерные станции.
Инертные газы в зависимости от характера процесса могут выполнять различные функции: 1) создавать пассивную среду, исключающую изменение состава и поверхностной структуры раскаленных металлов или других химически активных материалов; 2) регулировать скорость химических реакций, зависящую от концентрации активных газов или паров; 3) десорбировать (выделять) растворенные газы из расплавленных металлов путем барботажа гелия; 4) обеспечивать интенсивный теплоотвод; 5) обеспечивать получение крайне низких температур (жидкие неон и гелий); 6) создавать среду для различных источников света и других приборов электровакуумной техники, а также выполнять многие другие функции в измерительной технике, медицине и т. д.
