هلیوم : محصول جانبی صنعت تولید گاز طبیعی

%D9%87%D9%84%DB%8C%D9%88%D9%85-%D9%85%D8%AD%D8%B5%D9%88%D9%84-%D8%AC%D8%A7%D9%86%D8%A8%DB%8C-%D8%B5%D9%86%D8%B9%D8%AA-%D8%AA%D9%88%D9%84%DB%8C%D8%AF-%DA%AF%D8%A7%D8%B2-%D8%B7%D8%A8%DB%8C%D8%B9%DB%8C.jpg

هلیوم چیست ؟

هلیوم عنصری شیمیایی، بدون رنگ، بدون بو، بدون مزه و همچنین گازی بی اثر است. شعاع اتمی هلیوم در بین تمام عناصر کوچکترین اندازه را دارد و از نظر وزن اتمی رتبه دوم را پس از هیدروژن به خود اختصاص داده است. در نتیجه از هوا سبک تر است.

اکثر افراد می دانند که هلیوم به عنوان گازی سبک و بالا برنده در بالن ها و بادکنک مهمانی ها استفاده می شود. اما از کاربرد های دیگر هلیوم بی خبر هستند. اولین و مهمترین کاربرد هلیوم، استفاده از آن به عنوان خنک کننده در دستگاه های MRI است. همچنین از هلیوم به عنوان گاز محافظ جوشکاری و گازی برای ایجاد اتمسفر بی اثر، گازی فرار برای نشتی یابی و نیز گازی سبک برای تولید مخلوط تنفسی استفاده می شود.

هلیوم از کجا نشأت گرفته است ؟

مقدار هلیوم در جو زمین بسیار بسیار اندک است. این گاز به قدری سبک است که جاذبه ی زمین نمی تواند تأثیر چندانی بر آن داشته باشد و به سرعت به سمت لایه های بیرونی جو فرار می کند. هلیومی که به صورت صنعتی تولید می شود را از درون زمین بیرون می کشند. برخی از میدان های گاز طبیعی تا حدود 7% هلیوم در خود دارند که می تواند با قیمت مقرون به صرفه ای استخراج شود.

چرا برخی از میدان های گاز طبیعی هلیوم دارند؟

تصور می شود که بیشترین هلیوم موجود در گاز طبیعی از فروپاشی رادیاکتیو اورانیوم و توریوم در سنگ های گرانیتی پوسته ی زمین است. وجود سنگ های گرانیتی غنی از اورانیوم و توریوم و همچنین وجود تخلخل ها و طاق هایی که هلیوم تولید شده را حبس کنند سبب می شود برخی از میدان های گازی حاوی این گاز باشند.

اتم های هلیوم شعاع بسیار کوچکی در حد 0.2 نانومتر دارندبه همین دلیل تنها تخلخل هایی از جنس هالیت و انیدریت می تواند هلیومی که به سمت بالا در حال فرار و نفوذ است را حبس کند.

گاز طبیعی در چه مناطقی غنی از هلیوم است ؟

تقریباً گاز طبیعی همواره مقادیری از هلیوم را در خود دارد. اما، میدان های گازی محدودی هلیوم قابل استخراج دارند. یک میدان گاز طبیعی باید حداقل 0.3% گاز هلیوم در خود داشته باشد تا استخراج آن مقرون به صرفه باشد.

میدان های گازی در ایالات متحده آمریکا عبارتند از کلرادو، کانزاس، اوکلاهوما، تگزاس، یوتا و ویومینگ. در حال حاضر آمریکا بزرگترین منابع هلیوم را در اختیار دارد. البته کشور های دیگری مانند روسیه، چین، هلند، قطر و الجزیره نیز هلیوم تولید می کنند.

کاربرد های هلیوم

هلیوم دارای ویژگی های متعددی است که آن را برای کاربرد های خاصی مناسب می کند. در برخی از این کاربرد ها هلیوم بهترین گازی است که ویژگی های مطلوب را تأمین می کند و هیچ جایگزین مناسب دیگری نمی توان برای آن پیدا کرد.

عکسبرداری MRI

عکسبرداری MRIعکسبرداری MRI

اولین کاربرد گاز هلیوم در دستگاه های عکسبرداری MRI است. عکسبرداری MRI برای تشخیص جراحات و بیماری ها کاربرد فراوانی در پزشکی دارد. در این دستگاه از میدان مغناطیسی بزرگی بهره گرفته می شود. آهنربایی که این میدان مغناطیسی را تولید می کند حرارت فوق العاده بالایی دارد که نیاز است خنک شود. هلیوم مایع به عنوان خنک ترین عنصر به خوبی می تواند در این کاربرد مورد استفاده قرار بگیرد.

گاز بالا برنده

وزن سبک هلیوم به عنوان دومین عنصر سبک در جهان بعد از هیدروژن، باعث می شود که گاز مناسبی برای پر کردن بالن ها و بادکنک ها باشد. ضمن اینکه خطرات گاز هیدروژن مانند آتشگیر بودن را ندارد و کاملاً بی خطر است. این کاربرد هلیوم در زمان جنگ جهانی دوم یکی از مهمترین کاربرد های هلیوم به شمار می رفت.

گازی برای پاکسازی

هلیوم نقطه ذوب و جو بسیار پایینی نزدیک به صفر مطلق دارد. به همین دلیل در دما های بسیار پایین می تواند شکل گازی خود را حفظ کند. به همین دلیل از ان برای پاکسازی مخازن سوخت و برای جا به جایی گاز های مایعی مانند اکسیژن و هیدروژن استفاده می کنند. مقادیر زیادی از هلیوم در شرکت ناسا به همین منظور استفاده می گردد.

تهیه اتمسفر کنترل شده

از آنجا که هلیوم گازی بی اثر است می توان از آن در کارخانه ها برای داشتن اتمسفر بی اثر و برای مثال در تولید فیبر نوری استفاده کرد. پس از هلیوم، نئون گازی است که کمترین واکنش پذیری را دارد و می تواند جایگزین هلیوم در این کاربرد باشد.

نشتی یابی

هلیوم گرانروی بسیار پایینی دارد و ثابت نفوذ بالا و اندازه ی کوچک اتمش سبب می شود در نشتی یابی مورد استفاده قرار بگیرد. اگر ساماناه ای دچار نشتی باشد هلیوم به سرعت از ان فرار کرده و در سامانه باقی نمی ماند و می تواند نشتی را مشخص کند.

هلیوم به عنوان مخلوط تنفسی

هلیوم و دیگر گاز های بی اثر برای تهیه مخلوط گاز تنفسی برای غواصی در اعماق آب و همچنین بیماران دچار مشکلات تنفسی کاربرد دارند. هلیوم به دلیل داشتن گرانروی کم گزینه ی مناسب تری است.

هلیوم در جوشکاری

هلیوم در جوشکاریهلیوم در جوشکاری

کاربرد گاز هلیوم در جوشکاری به عنوان اتمسفر محافظ در جوشکاری است. یک گاز بی اثر باید فلزات داغ را در براب راکسایش محافظت کند و اجازه ندهد واکنش در حین جوشکاری رخ دهد.

هلیوم منبعی تجدید ناپذیر

هلیوم گازی است که از منابع تجدید ناپذیر استخراج می شود و همانند دیگر منابع نفتی باید در مصرف آن صرفه جویی شود. به ویژه اینکه در برخی از کاربرد ها، هلیوم تنها گاز مطلوب دارای ویژگی های مناسب است و به سختی می توان آن را با ماده ی دیگری جایگزین نمود.

منبع: هلیوم : محصول جانبی صنعت تولید گاز طبیعی


/ 0 نظر / 17 بازدید