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天然气生产氦气的主要方法

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  • 发布时间: 2024-10-14

1、英文名为Helium,符号为He,无色无味,不可燃气体。

2、用途和应用

      用于超低温研究、气相分析、焊接、探漏、化学气相淀积、晶体生长、等离子干刻、特种混合气等,用作标准气、平衡气、医疗气、气球电子管潜水服等的充气。

      氦气广泛应用于军工、科研、石化、制冷、医疗、半导体、管道检漏、超导实验、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等。

      (1)低温冷源:利用液氦的-268.9℃的低沸点,液氦可以用于超低温冷却。而超低温冷却技术在超导技术等领域有较广泛的应用,超导材料需要在低温(100K左右)中才能表现出超导特性,大多数情况下只有液氦能比较简便地实现这样的低温。超导技术在交通行业的磁悬浮列车,医疗领域的核磁共振成像设备都有较大的应用。

      (2)气球充气:由于氦气密度远小于空气(空气的密度为1.29kg/m3,氦气的密度为0.1786kg/m3),而且化学性质不活泼,较氢气安全(氢气可以在空气中燃烧,可能会引起爆炸),氦气常用于飞船或广告气球中的充入气体。

      (3)检验分析:仪器分析中常用的核磁共振分析仪的超导磁体需要利用液氦降温,气相色谱分析中氦气常作为载气,利用氦气渗透性好、不可燃的特点,氦气还应用于真空检漏,如氦质谱检漏仪等。

      (4)保护气:利用氦气不活泼的化学性质,氦气常用于镁、锆、铝、钛等金属焊接的保护气。

      (5)其他方面:氦气可用作高真空装置、原子核反应堆 在火箭、宇宙飞船上用作输送液氢、液氧等液体推进剂的加压气体。氦气还用作原子反应堆的清洗剂,在海洋开发领域的呼吸用混合气体中,气体温度计的填充气等。

3、制法

      ①从天然气中分离。

      ②从空气中分离。

      ③从某些放射性矿物中提取。

4、理化性质

分子量: 4.0026

熔点(2555kPa): -272.1℃

沸点(101.325kPa): -268.94℃

液体密度(4.20K,100.312kPa): 125.2kg/m3

气体密度(0℃,101.325kPa): -0.1785 kg/m3

相对密度(气体,0℃,101.325kPa):0.138

比容(21.1℃,101.325kPa):6.0304 m3/kg

气液容积比(15℃,100kPa): 748 L/L

临界温度: -268.0℃

临界压力: 229 kPa

临界密度: 69.3 kg/m3

压缩系数:

 
温度℃
压缩系数
100kPa 1000kPa 1 0000kPa
15
50
1.0005
1.0004
1.0049
1.0043
1.0487
1.0429
 
熔化热(1.2K,2555kPa):0.0836kJ/kg

气化热(-268.926℃,101.325kPa):20.42 kJ/kg

比热容(气体,25℃,101.325kPa):Cp=5238.3 J/(kg·K)

Cv=3213.7J/(kg·K)

比热比(气体,25℃,101.325kPa):Cp/Cv=1.63

蒸气压(0.5K): 0.0000022kPa

(2.0K): 3.17kPa

(5.0K): 197.1 kPa

粘度(0℃,101.325kPa):0.01864 mPa·S

(液体,3.0K):0.0033 mPa·S

表面张力(4.2K):0.096 mN/m

导热系数(0℃,101.325kPa):0.1426 W/(m·K)

(液体,2.4K):0.01883 W/(m·K)

折射率(气体,0℃,101.325kPa): 1.000035

      氦在常温常压下为无色无臭无味无毒的惰性气体。不燃烧。微溶于水和有机溶剂。在压力为101.325kPa时水中的溶解度为0.00901 ml/g(0℃)、0.00834 ml/g(30℃)、0.00887 ml/g(60℃)。20℃,101.325kPa时,在一些有机溶剂中的溶解度为,甲醇中31.3ml/1,乙醇中28.1ml/1,丙酮中30.9ml/1,苯中18.0ml/l。氦是仅次于氢的轻气体,易扩散和渗透,化学性质稳定,因此,常用它作探漏气体。

5、毒性·安全防护

      氦本身无毒,但在高浓度时有窒息作用。吸人体内的氦气以原形排出。氦在体液及血液中有同在水中相同的溶解度,但是,氦的溶解度远不如氮。因此,与氮相比,其麻醉性较弱。液氦容器主要采用不锈钢材料。含氦废气可直接排入大气。

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