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天然氣生產氦氣的主要方法

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  • 發布時間: 2024-10-14

1、英文名為Helium,符號為He,無色無味,不可燃氣體。

2、用途和應用

      用于超低溫研究、氣相分析、焊接、探漏、化學氣相淀積、晶體生長、等離子干刻、特種混合氣等,用作標準氣、平衡氣、醫療氣、氣球電子管潛水服等的充氣。

      氦氣廣泛應用于軍工、科研、石化、制冷、醫療、半導體、管道檢漏、超導實驗、金屬制造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等。

      (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。而超低溫冷卻技術在超導技術等領域有較廣泛的應用,超導材料需要在低溫(100K左右)中才能表現出超導特性,大多數情況下只有液氦能比較簡便地實現這樣的低溫。超導技術在交通行業的磁懸浮列車,醫療領域的核磁共振成像設備都有較大的應用。

      (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),而且化學性質不活潑,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,氦氣還應用于真空檢漏,如氦質譜檢漏儀等。

      (4)保護氣:利用氦氣不活潑的化學性質,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堆的清洗劑,在海洋開發領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

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:

 
溫度℃
壓縮系數
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

導熱系數(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,化學性質穩定,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。

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