天然氣生產(chǎn)氦氣的主要方法

1、英文名為Helium，符號為He，無色無味，不可燃氣體。

2、用途和應(yīng)用

      用于超低溫研究、氣相分析、焊接、探漏、化學(xué)氣相淀積、晶體生長、等離子干刻、特種混合氣等，用作標(biāo)準(zhǔn)氣、平衡氣、醫(yī)療氣、氣球電子管潛水服等的充氣。

      氦氣廣泛應(yīng)用于軍工、科研、石化、制冷、醫(yī)療、半導(dǎo)體、管道檢漏、超導(dǎo)實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產(chǎn)品生產(chǎn)等。

      (1)低溫冷源：利用液氦的-268.9℃的低沸點，液氦可以用于超低溫冷卻。而超低溫冷卻技術(shù)在超導(dǎo)技術(shù)等領(lǐng)域有較廣泛的應(yīng)用，超導(dǎo)材料需要在低溫（100K左右）中才能表現(xiàn)出超導(dǎo)特性，大多數(shù)情況下只有液氦能比較簡便地實現(xiàn)這樣的低溫。超導(dǎo)技術(shù)在交通行業(yè)的磁懸浮列車，醫(yī)療領(lǐng)域的核磁共振成像設(shè)備都有較大的應(yīng)用。

      (2)氣球充氣：由于氦氣密度遠小于空氣（空氣的密度為1.29kg/m3，氦氣的密度為0.1786kg/m3），而且化學(xué)性質(zhì)不活潑，較氫氣安全（氫氣可以在空氣中燃燒，可能會引起爆炸），氦氣常用于飛船或廣告氣球中的充入氣體。

      (3)檢驗分析：儀器分析中常用的核磁共振分析儀的超導(dǎo)磁體需要利用液氦降溫，氣相色譜分析中氦氣常作為載氣，利用氦氣滲透性好、不可燃的特點，氦氣還應(yīng)用于真空檢漏，如氦質(zhì)譜檢漏儀等。

      (4)保護氣：利用氦氣不活潑的化學(xué)性質(zhì)，氦氣常用于鎂、鋯、鋁、鈦等金屬焊接的保護氣。

      (5)其他方面：氦氣可用作高真空裝置、原子核反應(yīng)堆 在火箭、宇宙飛船上用作輸送液氫、液氧等液體推進劑的加壓氣體。氦氣還用作原子反應(yīng)堆的清洗劑，在海洋開發(fā)領(lǐng)域的呼吸用混合氣體中，氣體溫度計的填充氣等。

3、制法

      ①從天然氣中分離。

      ②從空氣中分離。

      ③從某些放射性礦物中提取。

4、理化性質(zhì)

分子量： 4.0026

熔點(2555kPa)： -272.1℃

沸點(101.325kPa)： -268.94℃

液體密度(4.20K，100.312kPa)： 125.2kg/m3

氣體密度(0℃，101.325kPa)： -0.1785 kg/m3

相對密度(氣體，0℃，101.325kPa)：0.138

比容(21.1℃，101.325kPa)：6.0304 m3/kg

氣液容積比(15℃，100kPa)： 748 L/L

臨界溫度： -268.0℃

臨界壓力： 229 kPa

臨界密度： 69.3 kg/m3

壓縮系數(shù)：

 
溫度℃
壓縮系數(shù)
100kPa 1000kPa 1 0000kPa
15
50
1.0005
1.0004
1.0049
1.0043
1.0487
1.0429
 
熔化熱(1.2K，2555kPa)：0.0836kJ/kg

氣化熱(-268.926℃，101.325kPa)：20.42 kJ/kg

比熱容(氣體，25℃，101.325kPa)：Cp=5238.3 J/(kg·K)

Cv=3213.7J/(kg·K)

比熱比(氣體，25℃，101.325kPa)：Cp/Cv=1.63

蒸氣壓(0.5K)： 0.0000022kPa

(2.0K)： 3.17kPa

(5.0K)： 197.1 kPa

粘度(0℃，101.325kPa)：0.01864 mPa·S

(液體，3.0K)：0.0033 mPa·S

表面張力(4.2K)：0.096 mN/m

導(dǎo)熱系數(shù)(0℃，101.325kPa)：0.1426 W/(m·K)

(液體，2.4K)：0.01883 W/(m·K)

折射率(氣體，0℃，101.325kPa)： 1.000035

      氦在常溫常壓下為無色無臭無味無毒的惰性氣體。不燃燒。微溶于水和有機溶劑。在壓力為101.325kPa時水中的溶解度為0.00901 ml/g(0℃)、0.00834 ml/g(30℃)、0.00887 ml/g(60℃)。20℃，101.325kPa時，在一些有機溶劑中的溶解度為，甲醇中31.3ml/1，乙醇中28.1ml/1，丙酮中30.9ml/1，苯中18.0ml/l。氦是僅次于氫的輕氣體，易擴散和滲透，化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定，因此，常用它作探漏氣體。

5、毒性·安全防護

      氦本身無毒，但在高濃度時有窒息作用。吸人體內(nèi)的氦氣以原形排出。氦在體液及血液中有同在水中相同的溶解度，但是，氦的溶解度遠不如氮。因此，與氮相比，其麻醉性較弱。液氦容器主要采用不銹鋼材料。含氦廢氣可直接排入大氣。