+
微信號(hào)：18686166464
微信號(hào)：18686166464
歡迎訪問包頭市靚云工業(yè)氣體有限公司網(wǎng)站！
聯(lián)系電話 150-4472-7999
新聞資訊
高純氦氣：來(lái)源、特性與多元應(yīng)用
來(lái)源：m.yktmq.com | 發(fā)布時(shí)間：2025年07月16日
在惰性氣體家族中，高純氦氣以其低的沸點(diǎn)和化學(xué)惰性，成為航空航天、醫(yī)療、科研等領(lǐng)域不可替代的關(guān)鍵資源。這種純度達(dá)到99.999%以上的稀有氣體，在地球大氣中的含量?jī)H為5.2ppm，卻憑借獨(dú)特的物理化學(xué)特性，支撐著眾多高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
高純氦氣的來(lái)源與提取工藝
天然氦氣主要伴生于天然氣田，是鈾、釷等放射性元素衰變的產(chǎn)物。全球氦氣資源集中分布在少數(shù)地區(qū)，美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞的氦氣儲(chǔ)量占全球總量的80%以上。我國(guó)四川盆地的天然氣中氦氣含量約為0.2%-0.5%，具備工業(yè)化開采價(jià)值。
氦氣提取需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的分離過(guò)程。天然氣先經(jīng)預(yù)處理脫除硫化氫、水分等雜質(zhì)，再通過(guò)低溫精餾工藝，利用各組分沸點(diǎn)差異（甲烷-161.5℃，氮?dú)?195.8℃，氦氣-268.9℃）實(shí)現(xiàn)初步分離，得到粗氦（純度約70%-90%）。粗氦進(jìn)一步提純需脫除氮?dú)夂蜌錃?，采用活性炭低溫吸附法可將氮?dú)夂拷抵?ppm以下，催化脫氧法則能去除微量氫氣，獲得99.999%以上的高純氦氣。
對(duì)于低濃度氦氣資源，膜分離技術(shù)展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。專用的高分子膜對(duì)氦氣具有優(yōu)先滲透性，在壓力差作用下，天然氣中的氦氣可透過(guò)膜層富集，單程提濃倍數(shù)可達(dá)10倍以上。某天然氣處理廠采用膜分離-低溫精餾聯(lián)合工藝，氦氣回收率從傳統(tǒng)工藝的60%提升至85%，顯著提高了資源利用率。
核心物理特性與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
高純氦氣顯著的特性是低的沸點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸點(diǎn)為-268.9℃，是所有元素中沸點(diǎn)低的，這使其成為理想的低溫制冷劑。液態(tài)氦在溫度降至2.17K（約-271℃）時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌黧w狀態(tài)，具有零黏度、高導(dǎo)熱性等奇異特性，是研究量子物理的重要介質(zhì)。
化學(xué)惰性是氦氣的另一核心特性，在任何溫度下都不與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不形成化合物。其密度僅為0.1786kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），是空氣的1/7，這種低密度特性使其成為氣球、飛艇的理想填充氣體。
高純氦氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了雜質(zhì)含量。99.999%級(jí)氦氣要求氮?dú)狻?ppm、氧氣≤2ppm、水分≤3ppm、總碳≤1ppm；電子級(jí)氦氣（99.9999%）則將所有雜質(zhì)均控制在1ppm以下。對(duì)于超導(dǎo)應(yīng)用，還需特別控制氖氣含量（≤10ppm），因?yàn)槟蕷獾姆悬c(diǎn)高于氦氣，會(huì)影響低溫制冷效果。
重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景
醫(yī)療領(lǐng)域，高純氦氣是磁共振成像（MRI）設(shè)備的核心制冷劑。MRI的超導(dǎo)磁體需要在-269℃的低溫環(huán)境下工作，液態(tài)氦通過(guò)持續(xù)蒸發(fā)維持這一溫度，一臺(tái)3.0T的MRI設(shè)備約需200-300升液態(tài)氦。某醫(yī)院通過(guò)優(yōu)化磁體保溫系統(tǒng)，將氦氣年蒸發(fā)量從150升降至80升，大幅降低了運(yùn)行成本。
航空航天中，氦氣用于火箭燃料系統(tǒng)的purge與增壓。由于氦氣化學(xué)惰性且密度低，可有效清除燃料管路中的空氣，防止點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸；同時(shí)，高壓氦氣作為增壓氣體，能將推進(jìn)劑順利壓入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。長(zhǎng)征系列火箭的燃料系統(tǒng)中，每枚火箭約消耗高純氦氣80-120立方米。
光纖制造過(guò)程中，氦氣的保護(hù)作用至關(guān)重要。在光纖預(yù)制棒燒結(jié)階段，通入高純氦氣可帶走反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)，同時(shí)防止預(yù)制棒氧化，確保光纖的傳輸性能。某光纖廠的數(shù)據(jù)顯示，使用99.999%氦氣后，光纖的衰減系數(shù)從0.2dB/km降至0.18dB/km，提升了通信質(zhì)量。
科研實(shí)驗(yàn)中，氦氣為多種前沿研究提供支持。低溫物理實(shí)驗(yàn)室利用液態(tài)氦創(chuàng)造低溫環(huán)境，研究材料的超導(dǎo)特性；氣相色譜儀中，氦氣作為載氣具有分離效率高、分析速度快的特點(diǎn)，廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全檢測(cè)。
高純氦氣通常以高壓氣態(tài)或低溫液態(tài)形式儲(chǔ)存。氣態(tài)氦氣采用40升鋼瓶（工作壓力15MPa），每瓶可容納約6立方米氦氣；液態(tài)氦則儲(chǔ)存于特制的杜瓦罐中，這種容器采用多層絕熱結(jié)構(gòu)，日蒸發(fā)率可控制在1%-3%，適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸。
運(yùn)輸過(guò)程需遵守危險(xiǎn)品運(yùn)輸規(guī)定（UN編號(hào)1046）。瓶裝氦氣運(yùn)輸時(shí)應(yīng)固定牢固，防止碰撞導(dǎo)致鋼瓶損壞；液態(tài)氦運(yùn)輸車輛需配備溫度監(jiān)控裝置，確保罐內(nèi)溫度維持在-268℃以下，同時(shí)避免陽(yáng)光直射和劇烈顛簸。
使用環(huán)節(jié)的安全要點(diǎn)不容忽視。氦氣雖無(wú)毒，但在封閉空間大量泄漏時(shí)會(huì)取代空氣，導(dǎo)致缺氧窒息，因此作業(yè)場(chǎng)所需安裝氧氣濃度監(jiān)測(cè)儀，當(dāng)氧氣含量低于19.5%時(shí)自動(dòng)報(bào)警。液態(tài)氦接觸皮膚會(huì)造成嚴(yán)重凍傷，操作人員需要佩戴專用低溫防護(hù)手套和護(hù)目鏡。某實(shí)驗(yàn)室曾因液態(tài)氦泄漏，導(dǎo)致附近管道結(jié)霜破裂，通過(guò)加裝泄漏檢測(cè)傳感器和緊急切斷閥，有效避免了類似事故再次發(fā)生。
*免責(zé)聲明:轉(zhuǎn)載內(nèi)容均來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，如有異議請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系，本網(wǎng)將予以刪除。
高純氦氣的來(lái)源與提取工藝
天然氦氣主要伴生于天然氣田，是鈾、釷等放射性元素衰變的產(chǎn)物。全球氦氣資源集中分布在少數(shù)地區(qū)，美國(guó)、卡塔爾、阿爾及利亞的氦氣儲(chǔ)量占全球總量的80%以上。我國(guó)四川盆地的天然氣中氦氣含量約為0.2%-0.5%，具備工業(yè)化開采價(jià)值。
氦氣提取需經(jīng)過(guò)復(fù)雜的分離過(guò)程。天然氣先經(jīng)預(yù)處理脫除硫化氫、水分等雜質(zhì)，再通過(guò)低溫精餾工藝，利用各組分沸點(diǎn)差異（甲烷-161.5℃，氮?dú)?195.8℃，氦氣-268.9℃）實(shí)現(xiàn)初步分離，得到粗氦（純度約70%-90%）。粗氦進(jìn)一步提純需脫除氮?dú)夂蜌錃?，采用活性炭低溫吸附法可將氮?dú)夂拷抵?ppm以下，催化脫氧法則能去除微量氫氣，獲得99.999%以上的高純氦氣。
對(duì)于低濃度氦氣資源，膜分離技術(shù)展現(xiàn)出優(yōu)勢(shì)。專用的高分子膜對(duì)氦氣具有優(yōu)先滲透性，在壓力差作用下，天然氣中的氦氣可透過(guò)膜層富集，單程提濃倍數(shù)可達(dá)10倍以上。某天然氣處理廠采用膜分離-低溫精餾聯(lián)合工藝，氦氣回收率從傳統(tǒng)工藝的60%提升至85%，顯著提高了資源利用率。
核心物理特性與質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)
高純氦氣顯著的特性是低的沸點(diǎn)，在標(biāo)準(zhǔn)大氣壓下沸點(diǎn)為-268.9℃，是所有元素中沸點(diǎn)低的，這使其成為理想的低溫制冷劑。液態(tài)氦在溫度降至2.17K（約-271℃）時(shí)會(huì)轉(zhuǎn)變?yōu)槌黧w狀態(tài)，具有零黏度、高導(dǎo)熱性等奇異特性，是研究量子物理的重要介質(zhì)。
化學(xué)惰性是氦氣的另一核心特性，在任何溫度下都不與其他元素發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，也不形成化合物。其密度僅為0.1786kg/m3（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)），是空氣的1/7，這種低密度特性使其成為氣球、飛艇的理想填充氣體。
高純氦氣的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格規(guī)定了雜質(zhì)含量。99.999%級(jí)氦氣要求氮?dú)狻?ppm、氧氣≤2ppm、水分≤3ppm、總碳≤1ppm；電子級(jí)氦氣（99.9999%）則將所有雜質(zhì)均控制在1ppm以下。對(duì)于超導(dǎo)應(yīng)用，還需特別控制氖氣含量（≤10ppm），因?yàn)槟蕷獾姆悬c(diǎn)高于氦氣，會(huì)影響低溫制冷效果。
重點(diǎn)領(lǐng)域的應(yīng)用場(chǎng)景
醫(yī)療領(lǐng)域，高純氦氣是磁共振成像（MRI）設(shè)備的核心制冷劑。MRI的超導(dǎo)磁體需要在-269℃的低溫環(huán)境下工作，液態(tài)氦通過(guò)持續(xù)蒸發(fā)維持這一溫度，一臺(tái)3.0T的MRI設(shè)備約需200-300升液態(tài)氦。某醫(yī)院通過(guò)優(yōu)化磁體保溫系統(tǒng)，將氦氣年蒸發(fā)量從150升降至80升，大幅降低了運(yùn)行成本。
航空航天中，氦氣用于火箭燃料系統(tǒng)的purge與增壓。由于氦氣化學(xué)惰性且密度低，可有效清除燃料管路中的空氣，防止點(diǎn)火時(shí)發(fā)生爆炸；同時(shí)，高壓氦氣作為增壓氣體，能將推進(jìn)劑順利壓入發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室。長(zhǎng)征系列火箭的燃料系統(tǒng)中，每枚火箭約消耗高純氦氣80-120立方米。
光纖制造過(guò)程中，氦氣的保護(hù)作用至關(guān)重要。在光纖預(yù)制棒燒結(jié)階段，通入高純氦氣可帶走反應(yīng)產(chǎn)生的雜質(zhì)，同時(shí)防止預(yù)制棒氧化，確保光纖的傳輸性能。某光纖廠的數(shù)據(jù)顯示，使用99.999%氦氣后，光纖的衰減系數(shù)從0.2dB/km降至0.18dB/km，提升了通信質(zhì)量。
科研實(shí)驗(yàn)中，氦氣為多種前沿研究提供支持。低溫物理實(shí)驗(yàn)室利用液態(tài)氦創(chuàng)造低溫環(huán)境，研究材料的超導(dǎo)特性；氣相色譜儀中，氦氣作為載氣具有分離效率高、分析速度快的特點(diǎn)，廣泛用于環(huán)境監(jiān)測(cè)和食品安全檢測(cè)。
高純氦氣通常以高壓氣態(tài)或低溫液態(tài)形式儲(chǔ)存。氣態(tài)氦氣采用40升鋼瓶（工作壓力15MPa），每瓶可容納約6立方米氦氣；液態(tài)氦則儲(chǔ)存于特制的杜瓦罐中，這種容器采用多層絕熱結(jié)構(gòu)，日蒸發(fā)率可控制在1%-3%，適合長(zhǎng)距離運(yùn)輸。
運(yùn)輸過(guò)程需遵守危險(xiǎn)品運(yùn)輸規(guī)定（UN編號(hào)1046）。瓶裝氦氣運(yùn)輸時(shí)應(yīng)固定牢固，防止碰撞導(dǎo)致鋼瓶損壞；液態(tài)氦運(yùn)輸車輛需配備溫度監(jiān)控裝置，確保罐內(nèi)溫度維持在-268℃以下，同時(shí)避免陽(yáng)光直射和劇烈顛簸。
使用環(huán)節(jié)的安全要點(diǎn)不容忽視。氦氣雖無(wú)毒，但在封閉空間大量泄漏時(shí)會(huì)取代空氣，導(dǎo)致缺氧窒息，因此作業(yè)場(chǎng)所需安裝氧氣濃度監(jiān)測(cè)儀，當(dāng)氧氣含量低于19.5%時(shí)自動(dòng)報(bào)警。液態(tài)氦接觸皮膚會(huì)造成嚴(yán)重凍傷，操作人員需要佩戴專用低溫防護(hù)手套和護(hù)目鏡。某實(shí)驗(yàn)室曾因液態(tài)氦泄漏，導(dǎo)致附近管道結(jié)霜破裂，通過(guò)加裝泄漏檢測(cè)傳感器和緊急切斷閥，有效避免了類似事故再次發(fā)生。
*免責(zé)聲明:轉(zhuǎn)載內(nèi)容均來(lái)自于網(wǎng)絡(luò)，如有異議請(qǐng)及時(shí)聯(lián)系，本網(wǎng)將予以刪除。
上一條:
工業(yè)氣體：驅(qū)動(dòng)現(xiàn)代工業(yè)運(yùn)轉(zhuǎn)的隱形動(dòng)力
下一條:
高純氬氣：工業(yè)與科研領(lǐng)域的隱形關(guān)鍵力量
首頁(yè)
微信
電話