Sáng tạo khí heli từ tự nhiên: Hướng dẫn chế tạo độc đáo

Trong lĩnh vực công nghiệp và sử dụng hàng ngày, khí heli đóng vai trò quan trọng. Tuy nhiên, việc chế tạo khí heli không đơn giản. Vấn đề đặt ra là làm thế nào để sản xuất khí heli từ thiên nhiên một cách hiệu quả và an toàn.

Việc tạo ra khí heli từ thiên nhiên đòi hỏi sự hiểu biết về quá trình nhiệt lỏng và tinh chế. Các phương pháp truyền thống như bóc tách khí từ không khí không đáp ứng đủ nhu cầu. Đồng thời, giá thành cao và nguồn cung không đáp ứng nhu cầu ngày càng tăng.

Để giải quyết vấn đề này, phương pháp tạo khí heli từ thiên nhiên được áp dụng. Việc ngưng tụ khí tự nhiên ở nhiệt độ thấp giúp chuyển đổi khí sang dạng lỏng. Quá trình tinh chế loại bỏ tạp chất trong khí heli, tạo ra khí heli tinh khiết với độ tinh khiết từ 90% trở lên.

Cách chế tạo khí heli từ thiên nhiên là giải pháp an toàn và hiệu quả để đáp ứng nhu cầu sử dụng. Việc sử dụng khí heli trong các ngành công nghiệp, y tế và các ứng dụng hàng ngày đảm bảo tính an toàn và hiệu quả.

Lịch sử của khí heli

Được khám phá từ nguồn thiên nhiên đến sự phát triển toàn cầu

Trước kia, khí heli được tìm thấy trong các giếng dầu và đá dưới lòng đất. Tuy nhiên, công nghệ chế tạo khí heli chưa phát triển và nó chỉ được sử dụng trong các khinh khí cầu bay.

Sau đó, Hoa Kì đã trở thành trung tâm dự trữ và chế tạo khí heli lớn nhất thế giới. Tuy nhiên, chi phí duy trì trung tâm này quá lớn và thu nhập từ việc chế tạo và bán khí heli không đủ để bù đắp.

Vì giá bán khí heli thấp, trung tâm này đã đóng cửa. Từ đó, ngành công nghiệp khai thác khí heli trên toàn cầu được mở ra. Các quốc gia có nguồn khí heli tự nhiên như Mỹ, Nga, Qatar đã tham gia vào quá trình điều chế.

Trữ lượng khí heli điều chế được ước tính là 410 tỷ m3, tập trung chủ yếu tại Mỹ, Nga và Qatar. Nga là quốc gia có trữ lượng sản xuất khí heli lớn tiếp theo sau Mỹ.

Cách chế tạo khí heli

Hiệu quả và an toàn từ nguồn thiên nhiên

Trước đây, khí heli được tạo ra từ bóc tách và chiết nạp từ không khí. Tuy nhiên, do hàm lượng khí heli trong không khí rất thấp, cách điều chế này không hiệu quả. Người ta đã chọn xử lý các tảng đá urani và khai thác khí heli từ mỏ từ năm 1906.

Ngày nay, khí heli được sản xuất tại các nhà máy lớn trên toàn cầu, như nhà máy Heli Orenburg của Nga. Đây là những địa điểm có nhiều mỏ dầu và khí tự nhiên, chứa lượng khí heli lớn.

Cả hai phương pháp trên chỉ tạo ra khí heli thô với khối lượng nhỏ. Khí heli mà chúng ta sử dụng đã được lọc và chưng cất để đạt độ tinh khiết cao.

Khí heli chất lượng đạt từ 99.999% đến 99.9999% tùy thuộc vào nhu cầu sử dụng.

Trong tự nhiên, hàm lượng khí heli trong không khí chỉ khoảng 0.55%, do đó, phương pháp điều chế từ thiên nhiên là an toàn và hiệu quả nhất.

Cách chế tạo khí heli từ thiên nhiên: Quá trình và ứng dụng

1. Quá trình chế tạo khí heli

• Giai đoạn 1: Khí tự nhiên được ngưng tụ ở nhiệt độ thấp để chuyển sang dạng lỏng. Khí heli thu được ở trạng thái khí đậm đặc với hàm lượng hữu ích không dưới 80%.
• Giai đoạn 2: Quá trình tinh chế loại bỏ tạp chất trong khí heli để thu được heli tinh khiết hơn 90%. Các chất như metan, hydro, nitơ được loại bỏ theo từng phân đoạn nhiệt độ hóa lỏng.

2. Ứng dụng của khí heli

• Trong lĩnh vực hàng không, kỹ thuật, và ngành công nghiệp hạt nhân, khí heli được sử dụng rộng rãi.
• Nó hỗ trợ hô hấp cho người lặn biển sâu và được sử dụng trong y học để điều trị hen suyễn.
• Khí heli được dùng để bơm bong bóng bay và khinh khí cầu, mang lại sự an toàn và không chứa các chất độc hại.
• Trong ngành luyện kim, khí heli tạo môi trường bảo vệ khi hàn kim loại.
• Trong ngành hạt nhân, khí heli là chất làm nguội trong lò phản ứng hạt nhân.

3. Tình trạng hiện tại và tương lai

• Khí heli từ thiên nhiên ngày càng khan hiếm, đòi hỏi tăng cường quá trình điều chế để đáp ứng nhu cầu sử dụng của loại khí này.

Helium: Không cháy và không gây nổ

• Khí Heli là một khí trơ không cháy, không nổ, và không phản ứng với các chất khác. Ở áp suất chuẩn, khí Heli chỉ có khả năng chuyển từ dạng khí sang dạng lỏng.
• Tuy vậy, tại sao những quả bóng bay lại bị cháy và nổ lớn? Đó không phải do khí Heli mà là do khí Hidro. Có những người bán bóng bay sử dụng khí Hidro thay vì khí Heli để tiết kiệm chi phí.
• Khi những quả bóng bay chứa khí Hidro bị bể hoặc tiếp xúc với nguồn nhiệt cao, khí Hidro sẽ phản ứng cháy với Oxy trong không khí.
• Vì vậy, những vụ cháy và nổ không liên quan đến khí Heli mà do khí Hidro. Đáp án cho câu hỏi “Khí Heli có cháy không?” là KHÔNG.

Kết luận và liên hệ

• Qua bài viết này, bạn đã hiểu về quá trình chế tạo khí heli và nguồn khí heli được lấy ở đâu.
• Nếu bạn còn câu hỏi liên quan đến loại khí trơ nhẹ này, hãy liên hệ với Trạm Khí để biết thêm thông tin.

Khí heli là một nguồn tài nguyên quan trọng trong nhiều lĩnh vực như công nghiệp, y tế và giải trí. Việc chế tạo khí heli từ thiên nhiên đem lại nhiều lợi ích về kinh tế và môi trường. Tuy nhiên, quá trình chế tạo khí heli đòi hỏi sự hiểu biết và kỹ thuật chính xác.

Để thành công, cần sử dụng các nguồn tài nguyên tự nhiên phù hợp và áp dụng các phương pháp sản xuất tiên tiến. Kết quả cuối cùng là khí heli đạt độ tinh khiết cao và đáp ứng các tiêu chuẩn an toàn và chất lượng.

Việc chế tạo khí heli từ thiên nhiên mang lại không chỉ sự tiện ích mà còn đóng góp vào phát triển bền vững của ngành công nghiệp và xã hội.