1.4. Гелий, баллоны для гелия. Газ гелий горючий или нет
Справочник оформителя: гелий, баллоны для гелия
Гелий для надувания воздушных шаров: происхождение гелия и его качество, подъемная сила гелия. Баллоны для гелия: описание, маркировка и аттестация баллонов. Перевозка и переноска гелиевых баллонов
Гелий для надувания воздушных шариков
Гелий – инертный и легкий газ, который применяется оформителями для надувания шаров. Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен, не имеет вкуса и запаха. Газ гелий не имеет цвета, т.е. является совершенно прозрачным.
При нормальных условиях гелий представляет собой одноатомный газ, который не вступает ни в какие химические реакции и не образует никакие химические соединения ни с чем. Поэтому гелий и называют инертным газом. По физическим свойствам, при нормальных условиях, гелий является практически идеальным газом.
Гелий хранят и перевозят в стальных баллонах, в которых газ находится в сжатом состоянии. Кратность сжатия (давление гелия в баллоне) измеряют в технических атмосферах. Одна атмосфера (атм.) соответствует атмосферному давлению при нормальных условиях.
Например, если баллон имеет емкость 40 л и в нем хранится гелий, сжатый до 150 атм., то это означает, что в этом баллоне хранится 150 раз по 40 л гелия, т.е. 6000 л, или 6 кубических метров гелия.
Гелий, используемый для надувания шаров, в основном, добывается из недр земли под Оренбургом, на Гелиевом заводе. Как правило, добытый и очищенный газ закачивается в большие баллоны под высоким давлением, в так называемые реципиенты. Обычно реципиенты имеют емкость в 400 л, а гелий закачивается в них под давлением в 400 атм.
Реципиенты установлены на общей раме, а присоединения реципиентов заводятся на общую магистраль. Такие конструкции называются моноблоками, или агрегатами. В моноблоке может быть четыре, шесть, восемь и более реципиентов.
Такие заправленные моноблоки устанавливают на грузовики и развозят их по всей нашей необъятной стране, и даже за границу. В каждом городе имеются несколько таких моноблоков, из которых гелий закачивают в потребительскую тару (в обычные баллоны по 40 л, 10 л и 5 л) уже под давлением в 150 атм. Каждый моноблок может заправить несколько десятков или даже сотен обычных баллонов.
Реципиенты могут находиться в собственности у компаний, заправляющих гелием обычные баллоны, или же моноблоки предоставляются на условиях аренды, от этого может зависеть цена на гелий.
Главное в другом: завод проверяет лабораторными методами газ, закачиваемый в реципиенты. На газ, закачиваемый в каждый реципиент, выдается Паспорт качества. В паспорте качества указывается марка гелия и состав газов, закачанных в реципиент.
Копии этого паспорта выдаются на все баллоны, заправляемые из данного реципиента. Любая серьезная фирма, заправляющая гелием баллоны, должна по первому требованию выдавать указанные копии паспортов качества, заверенные своей печатью.
В гелии марки Б объемная доля собственно гелия составляет 99,99%. Именно такой гелий подходит для надувания всех типов шаров. Имеются и другие марки гелия, но для целей оформления шарами, марка Б является оптимальной.
Разумеется, есть и другие способы получения гелия известного происхождения. Некоторые энтузиасты просто возят в Оренбург свои баллоны и там их заправляют, при этом неся транспортные издержки, которые сказываются на цене газа. Но и у них есть копии Паспортов качества на газ.
В любом случае, газ, на который можно получить копию Паспорта качества, мы будем называть гелием известного происхождения, т.е. просто: "гелием".
Способов получить такой газ есть превеликое множество. Частные объявления в каждом городе предлагают дешевый газ, поставляемый частными лицами. По частной договоренности, как правило, можно подъехать к какому-нибудь гаражу, и неразговорчивый тип поменяет ваш пустой баллон на полный, за смешные деньги. Конечно же, в полном баллоне будет гелий, а что же еще? Смотрите, на баллоне написано: "гелий", значит, там гелий и есть. Какой-то...
На самом деле, в баллоне, получаемом таким образом, может быть что угодно. Даже, например, и гелий марки Б. А так же там может быть и смесь гелия с неоном, или с воздухом, или с азотом. Все зависит от того, где именно эти "продавцы" добыли продаваемый газ. Разумеется, на такой гелий не найдется Паспорта качества. Да и любых других документов тоже, скорее всего, не найдется.Такой газ мы будем называть гелием с неизвестным качеством или "гелиевой смесью".
Гелий - это газ, который легче воздуха. Иными словами, при нормальных условиях, плотность гелия меньше плотности воздуха. При нормальных условиях воздух, занимающий объем 1 м. куб., будет весить 1293 г, а гелий, занимающий тот же объем, будет весить всего 178 г.
Этим и объясняется подъемная сила шаров, надутых гелием. Если шар надуть гелием, то он вытеснит объем в окружающем пространстве, который будет весить меньше, чем аналогичный объем, заполненный воздухом. Окружающее пространство будет действовать на такой шар так, чтобы вытолкнуть его из себя наверх. Это называется подъемной силой (архимедова сила). Чем меньше плотность газа, которым надули воздушный шар, тем больше подъемная сила. На каждый литр пространства, заполненный гелием, будет действовать архимедова сила в размере 1,115 грамм (при нормальных условиях).
Результирующая сила, действующая на надутый гелием шар, есть разница между подъемной силой (архимедовой силой) и весом шара. Если результирующая сила больше ноля, то шар взлетает.
Пример 1
Вес латексного шара 12", без рисунка, производства Sempertex, составляет 3,1 грамма. Объем этого шара, надутого до оптимального размера, составляет 14 литров. Архимедова сила составит почти 15,6 грамма, результирующая сила составит почти 12 г.
Такой шар можно надувать не только гелием, но и смесью гелия с воздухом, например, 60% гелия + 40% воздуха, взлетит в любом случае.
Пример 2
Фольгированная фигура "сердце", размером 18" весит 17 грамм. Объем этого надутого "сердца" составляет 21 л, Архимедова сила составит 23 грамма, результирующая сила составит всего 6 грамм, фигура будет летать.
В случае фольгированной фигуры использовать "гелиевые смеси" является рискованным, рекомендуется использовать гелий марки Б.
Пример 3
Фольгированная фигура в виде цифры "2" весит 29 грамм. Объем надутой двойки составляет 28 литров. Архимедова сила составит 30 грамм, результирующая сила составит всего около 1 грамма.
Использование "гелиевых смесей" является совершенно недопустимым, необходимо использовать именно гелий марки Б, иначе шар не взлетит.
Баллоны для гелия
Баллоны для гелия соответствуют ГОСТ 949-73 "Баллоны стальные малого и среднего объема для газов на Р < 19,6 МПа (200 кгс/см2)". Распространение получили баллоны емкостью 40 л и 10 л (обычные - из углеродистой стали).Баллоны для гелия: 40 л и 10 л
Баллоны, изготовленные из легированной стали немного короче и легче обычных баллонов.
Полностью заправленные баллоны содержат гелий, сжатый до 150 атм.: в баллоне 40 л содержится 6 м3 (6000 л), в баллоне 10 л содержится 1,5 м3 (1500 л) гелия при нормальных условиях.
Баллоны для гелия окрашены в коричневый цвет, на корпусе баллонов белой краской наносится надпись "ГЕЛИЙ". Под вентилем, на корпусе баллона, имеется свободное от краски место, на котором клеймами пробивается следующая информация о баллоне:
* заводской номер баллона и дата первичной аттестации;
* "Р 150 П 225" – означает, что баллон рассчитан на максимальное рабочее давление 150 атм., и предельное давление 225 атм.;
*сведения о предыдущих аттестациях баллона.
Под аттестацией понимается проверка на соответствие баллона требованиям ГОСТ, которая выполняется специализированной организацией. Аттестация баллона действительна 5 лет.
После каждой аттестации, на баллоне пробивается строка чисел, которые означают: первое и второе число – месяц и последние две цифры года проведения аттестации, последнее число – последние две цифры года проведения следующей аттестации. Например, строка цифр "07 01 06" означает, что данный баллон был аттестован в 07 месяце 2001 г., а следующая аттестация должна быть произведена не позднее 2006 г.
Около каждой строки чисел, свидетельствующей об аттестации баллона, имеется оттиск клейма организации, которая выполняла аттестацию.
На большие расстояния баллоны перевозят любым видом транспорта в положении, исключающим перемещение баллонов во время движения. Перевозка баллонов регулируется двумя действующими в настоящее время документами:
"Правила перевозки опасных грузов автомобильным транспортом" (утв. приказом Минтранса РФ от 8 августа 1995 г. N 73, с изменениями от 11 июня, 14 октября 1999 г.) – далее Правила.
"Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов", принятое в РФ – см постановление Правительства РФ от 03.02.1994 №76 – далее ДОПОГ.
Согласно этим документам, сжатый газ гелий относится к классу 2А – сжатые неогнеопасные газы. Перевозка гелия в баллонах выпадает из действия Правил, т.к. действие Правил не распространяется на "... перевозки ограниченного количества опасных веществ на одном транспортном средстве, перевозку которых можно считать как перевозку неопасного груза" (см п.п. 1.2.3 Правил). Количество сжатого гелия, которое можно провозить на транспортном средстве как неопасный груз, определено в ДОПОГ (см. раздел 1.1.3.). В том же пункте ДОПОГ определяется: "Положения ДОПОГ не применяются ... к перевозке опасных грузов частными лицами, когда эти грузы упакованы для розничной продажи и предназначены для их личного потребления, использования в быту, досуга или спорта, при условии, что приняты меры для предотвращения любой утечки содержимого в обычных условиях перевозки". В отношении гелия – класс 2А – определена норма в 1000 л вместимости перевозимых сосудов для сжатого газа, т.е баллонов.
Таким образом, каждое частное лицо совершенно законно может перевозить на личном автотранспорте до 24 шт. баллонов емкостью 40 л, заполненных сжатым гелием, при условии, что баллоны закреплены, и возможность утечки газа исключена.
На небольшие расстояния баллоны перемещают путем перекатывания их в наклоненном состоянии или кантованием. На длительные расстояния и по лестницам баллоны перемещают вдвоем.
При перемещении следует избегать ударов по корпусу баллона и вентилю.
Опасность падения баллона
Падение баллона может привести к повреждению корпуса баллона, повреждению вентиля, утечке гелия из баллона, вышибанию вентиля из баллона и другим неприятным последствиям. Более того, если баллон упадет на человека, то это может привести к травмам. Поэтому баллон следует располагать так, чтобы исключить возможность его опрокидывания, падения. Запрещено устанавливать баллоны: на лестницах, в коридорах, около дверей и окон, на площадках с наклоном, на грунт и в местах прохода людей.
Баллоны 10 л располагаются в положении лежа или на специальных подставках. Баллоны 40 л желательно располагать в тупиках или в углу. При расположении на улице, баллон рекомендуется привязывать к заборам и другим опорам.
Опасность нагрева баллона
Баллоны запрещено нагревать – температура корпуса баллона +60 град. Цельсия является критической. Увеличение температуры баллона увеличивает давление газа внутри него. Превышение критической температуры может привести к разрушению или к взрыву баллона.
Поэтому следует располагать баллоны так, чтобы избежать воздействия возможных источников нагревания: прямых солнечных лучей, отопительных приборов и печей, действия открытого пламени и т.п. Если баллон располагается на улице, то его следует размещать в тени или накрывать чехлом из плотной ткани.
www.sharlar16.ru
Гелий - Кислород Сервис Фарм
Гелий - бесцветный одноатомный газ без запаха; он не вступает в реакции ни с одним химическим элементом, и его атомы не соединяются даже между собой. Наиболее распространенный изотоп 4He содержит в ядре два протона и два нейтрона, поэтому его массовое число равно 4. Более редкий изотоп 3He с одним нейтроном был открыт в 1939 Л. Альваресом и Р. Кернегом. Содержание 3He составляет 10 - 5 % гелия, находящегося в природном газе, добываемом из скважин. 3He получается в ядерных реакциях при распаде трития (3H - изотоп водорода).
Гелий - необычное вещество, по свойствам он близок к состоянию идеального газа.Гелий – элемент необычный, и история его несколько загадочна и непонятна. Он был найден в атмосфере Солнца на 13 лет раньше, чем на Земле. Точнее говоря, в спектре солнечной короны была открыта ярко-желтая линия D, а что за ней скрывалось, стало достоверно известно лишь после того, как гелий извлекли из земных минералов, содержащих радиоактивные элементы.
Как образуется гелий
В основном земной гелий образуется при радиоактивном распаде урана-238, урана-235, тория и нестабильных продуктов их распада. Гелий в земной коре накапливается медленно. Одна тонна гранита, содержащая 2 г урана и 10 г тория, за миллион лет продуцирует всего 0,09 мг гелия – половину кубического сантиметра. В очень немногих богатых ураном и торием минералах содержание гелия довольно велико — несколько кубических сантиметров гелия на грамм. Большинство минералов с течением времени подвергается процессам выветривания, перекристаллизации и т.д., и гелий из них уходит. Высвободившиеся из кристаллических структур гелиевые пузырьки частично растворяются в подземных водах. Другая часть гелия через поры и трещины минералов выходит в атмосферу. Остальные молекулы газа попадают в подземные ловушки, в которых скапливаются в течение десятков, сотен миллионов лет. В качестве ловушек здесь выступают пласты рыхлых пород, пустоты которых заполняют газом. Ложем для таких газовых коллекторов обычно служат вода или нефть, а сверху их перекрывают газонепроницаемые толщи плотных пород.
Синтез гелия — начало жизни
Недра и атмосфера нашей планеты бедны гелием. Но это не значит, что его мало повсюду во Вселенной. По современным подсчетам, 76% космической массы приходится на водород и 23% на гелий; на все прочие элементы остается только один процент. Таким образом, мировую материю можно назвать водородно-гелиевой. Эти два элемента главенствуют в звездах, планетарных туманностях и межзвездном газе. Реакция синтеза гелия – основа энергетической деятельности звезд, их свечения. Следовательно, синтез гелия можно считать праотцом всех реакций в природе, первопричиной жизни, света, тепла и метеорологических явлений на Земле. В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов (в настоящее время эксплуатируются главным образом месторождения, содержащие > 0,1 % гелия). От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов. Охлаждение производят дросселированием в несколько стадий очищая его от CO2 и углеводородов. В результате получается смесь гелия, неона и водорода. Эту смесь, т.н. сырой гелий, (He - 70-90 % об.) очищают от водорода (4-5 %) с помощью CuO при 650—800 К. Окончательная очистка достигается охлаждением оставшейся смеси кипящим под вакуумом N2и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2. Производят гелий технической чистоты (99,80 % по объёму гелий) и высокой чистоты (99,985 %). В России газообразный гелий получают из природного и нефтяного газов. В настоящее время гелий извлекается на гелиевом заводе ООО «Газпром добыча Оренбург» в Оренбурге из газа с низким содержанием гелия (до 0,055 % об.), поэтому российский гелий имеет высокую себестоимость. Актуальной проблемой является освоение и комплексная переработка природных газов крупных месторождений Восточной Сибири с высоким содержанием гелия (0,15-1 % об.), что позволит намного снизить его себестоимость. По производству гелия лидируют США (140 млн м³ в год), затем — Алжир (16 млн м³). Россия занимает третье место в мире — 6 млн м³ в год. Мировые запасы гелия составляют 45,6 млрд м³. Крупные месторождения находятся в США (45 % от мировых ресурсов), далее идут Россия (32 %), Алжир (7 %), Канада (7 %) и Китай (4 %)
Транспортировка
Для транспортировки газообразного гелия используются стальные баллоны (ГОСТ 949-73) коричневого цвета, помещаемые в специализированные контейнеры. Для перевозки можно использовать автотранспорт, воздушный и железнодорожный транспорт при соблюдении соответствующих правил перевозки газов. Для перевозки жидкого гелия применяются специальные транспортные сосуды типа СТГ-10, СТГ-25 и СТГ-40 светло-серого цвета объёмом 10, 25 и 40 литров, соответственно. При выполнении определённых правил транспортировки может использоваться железнодорожный, автомобильный и другие виды транспорта. Сосуды с жидким гелием обязательно должны храниться в вертикальном положении.
Свойства гелия
Газообразный гелий – инертный газ без цвета, запаха и вкуса. Жидкий гелий – бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм.рт.ст.) 4,215 К (минус 268,9°С) и плотностью 124,9 кг/м3. Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен, однако при высоких концентрациях в воздухе вызывает состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз. Атом гелия (он же молекула) – прочнейшая из молекулярных конструкций. Орбиты двух его электронов совершенно одинаковы и проходят предельно близко от ядра. Чтобы оголить ядро гелия, нужно затратить рекордно большую энергию (78,61 эВ). Отсюда следует феноменальная химическая пассивность гелия. Молекулы гелия неполярны. Силы межмолекулярного взаимодействия между ними крайне невелики — меньше, чем в любом другом веществе. По этой причине гелий обладает самыми низкими значениями критических величин, наинизшей температура кипения, наименьшей теплотой испарения и плавления. Что касается температуры плавления гелия, то при нормальном давлении ее вообще нет. Жидкий гелий при сколь угодно близкой к абсолютному нулю температуре не затвердевает, если, помимо температуры, на него не действует давление в 25 или больше атмосфер. Второго такого вещества в природе нет. Это наилучший среди газов проводник электричества и второй, после водорода, проводник тепла. Его теплоемкость очень велика, а вязкость, наоборот, мала.
Применение
- Уникальные свойства гелия широко используются в промышленности и народном хозяйстве
- в металлургии, гелий используется в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов
- в пищевой промышленности гелий зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа
- гелий используется в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние)
- гелий используется для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли)
- в дыхательных смесях, гелий используют для глубоководного погружения (Баллон для дайвинга)
- гелий применяют для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов для заполнения газоразрядных трубок
- гелий применяют в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов
- гелий испльзуют в качестве носителя в газовой хроматографии
- гелий применяют для поиска утечек в трубопроводах и котлах (Гелиевый течеискатель)
- гелий применяют как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах
- нуклид 3He активно используется в технике нейтронного рассеяния в качестве поляризатора и наполнителя для позиционно-чувствительных нейтронных детекторов
- нуклид 3He является перспективным топливом для термоядерной энергетики
- гелий используют для изменения тембра голосовых связок (эффект повышенной тональности голоса) за счет различия плотности обычной воздушной смеси и гелия (аналогично гексафториду серы)
Гелий, дирижабли, водолазы и ядерная энергетика…
В 1918 г. впервые для наполнения оболочек дирижаблей был применен гелий. Это, естественно, был американский дирижабль под названием «С-7», произведенный фирмой «Гудиир». Позже гелий стал довольно широко использоваться на американских воздушных кораблях – например, на «ZR-1 Шенандоа». Вскоре легкий, но негорючий гелий стал незаменимым наполнителем воздухоплавательных аппаратов. Начавшийся в середине 30-х годов упадок дирижаблестроения повлек некоторый спад в производстве гелия, но лишь на короткое время. Этот газ все больше привлекал к себе внимание химиков, металлургов и машиностроителей. Еще одна сфера применения гелия обусловлена тем, что многие технологические процессы и операции нельзя вести в воздушной среде. Чтобы избежать взаимодействия получаемого вещества (или исходного сырья) с газами воздуха, создают специальные защитные среды, и нет для этих целей более подходящего газа, чем гелий. В гелиевой защитной среде проходят отдельные стадии получения ядерного горючего. В контейнерах, заполненных гелием, хранят и транспортируют тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. С помощью особых течеискателей, действие которых основано на исключительной диффузионной способности гелия, выявляют малейшие возможности утечки в атомных реакторах и других системах, находящихся под давлением или вакуумом. В научных исследованиях и в технике широко применяется жидкий гелий. Сверхнизкие температуры благоприятствуют углубленному познанию вещества и его строения – при более высоких температурах тонкие детали энергетических спектров маскируются тепловым движением атомов. Уже существуют сверхпроводящие соленоиды из особых сплавов, создающие при температуре жидкого гелия сильные магнитные поля (до 300 тысяч эрстед) при ничтожных затратах энергии. При температуре жидкого гелия многие металлы и сплавы становятся сверхпроводниками. Сверхпроводниковые реле-криотроны все шире применяются в конструкциях электронно-вычислительных машин. Они просты, надежны, очень компактны. Сверхпроводники, а с ними и жидкий гелий становятся необходимыми для электроники. Они входят в конструкции детекторов инфракрасного излучения, молекулярных усилителей (мазеров), оптических квантовых генераторов (лазеров), приборов для измерения сверхвысоких частот. Гелиокислородные смеси стали надежным средством профилактики кессонной болезни и дали большой выигрыш по времени при подъеме водолазов. Как известно, растворимость газов в жидкостях, при прочих равных данных, прямо пропорциональна давлению. У водолазов, работающих под большим давлением, в крови растворено азота гораздо больше в сравнении с нормальными условиями, существующими на поверхности воды. При подъеме с глубины, когда давление приближается к нормальному, растворимость азота понижается, и его избыток начинает выделяться. Если подъем совершается быстро, выделение избытка растворенных газов происходит столь бурно, что кровь и богатые водой ткани организма, насыщенные газом, вспениваются от массы пузырьков азота — подобно шампанскому при открывании бутылки. Образование пузырьков азота в кровеносных сосудах нарушает работу сердца, появление их в мозгу нарушает его функции, а все это вместе ведет к тяжелым расстройствам жизнедеятельности организма и в итоге — к смерти. Для того, чтобы предупредить развитие описанных явлений, известных под именем «кессонной болезни», подъем водолазов, т. е. переход от повышенного давления к нормальному, производится весьма медленно. При этом избыток растворенных газов выделяется постепенно и никаких болезненных расстройств не происходит. С применением искусственного воздуха, в котором азот заменяется менее растворимым гелием, возможность вредных расстройств устраняется почти полностью. Это позволяет увеличивать глубину опускания водолазов (до 100 и более метров) и удлинять время пребывания под водой. «Гелиевый» воздух имеет плотность в три раза меньше плотности обычного воздуха. Поэтому дышать таким воздухом легче, чем обычным (уменьшается работа дыхательных мышц). Это обстоятельство имеет важное значение при заболевании органов дыхания. Поэтому «гелиевый» воздух применяется также в медицине при лечении астмы, удуший и других болезней.
Еще не вечный, но уже безвредный
В Лос-Аламосской национальной лаборатории имени Э. Ферми (штат Нью-Мексико) разработан новый двигатель, который может серьезно изменить представления об автомобиле как одном из главных источников загрязнения. При сопоставимом с двигателем внутреннего сгорания коэффициенте полезного действия (30–40%) он лишен основных его недостатков: движущихся частей, нуждающихся в смазке для уменьшения трения и износа, и вредных для окружающей среды выбросов продуктов неполного сгорания топлива. По сути, речь идет об усовершенствовании хорошо известного двигателя внешнего сгорания, предложенного шотландским священником Р. Стирлингом еще в 1816 г. Этот двигатель не получил широкого распространения на автотранспорте из-за более сложной по сравнению с двигателем внутреннего сгорания конструкции, большей материалоемкости и стоимости. Но термоакустический преобразователь энергии, предложенный американскими учеными, в котором рабочим телом служит сжатый гелий, выгодно отличается от своего предшественника отсутствием громоздких теплообменников, препятствовавших его использованию в легковых автомобилях, и в недалеком будущем способен стать экологически приемлемой альтернативой не только двигателя внутреннего сгорания, но и преобразователя солнечной энергии, холодильника, кондиционера. Масштабы его применения пока даже трудно представить.
www.o2kirov.ru
ГЕЛИЙ
Гелий — второй порядковый элемент периодической системы химических элементов Д. И. Менделеева, с атомным номером 2. Возглавляет группу инертных газов в периодической таблице. Обозначается символом He (лат. Helium). Простое вещество гелий — инертный одноатомный газ без цвета, вкуса и запаха. Гелий — один из наиболее распространённых элементов во Вселенной, он занимает второе место после водорода
Гелий является вторым по лёгкости (после водорода) химическим элементом. Простое вещество гелий — нетоксично, не имеет цвета, запаха и вкуса. При нормальных условиях представляет собой одноатомный газ. Жидкий гелий – бесцветная жидкость без запаха с температурой кипения при нормальном атмосферном давлении 101,3 кПа (760 мм.рт.ст.) 4,215 К (минус 268,9°С) наименьшей среди всех простых веществ и плотностью 124,9 кг/м3. Твёрдый гелий получен лишь при давлениях выше 25 атмосфер — при атмосферном давлении он не переходит в твёрдую фазу даже при крайне близких к абсолютному нулю температурах. При нормальных условиях гелий ведёт себя практически как идеальный газ. Фактически при всех условиях гелий моноатомный. Плотность 0,17847 кг/м3. Он обладает теплопроводностью (0,1437 Вт/(м·К) при н.у.) большей, чем у других газов, кроме водорода, и его удельная теплоёмкость чрезвычайно высока (ср = 5,23 кДж/(кг·К) при н.у., для сравнения — 14,23 кДж/(кг·К) для Н2). При пропускании тока через заполненную гелием трубку наблюдаются разряды различных цветов, зависящих главным образом от давления газа в трубке. Обычно видимый свет спектра гелия имеет жёлтую окраску. По мере уменьшения давления происходит смена цветов — розового, оранжевого, жёлтого, ярко-жёлтого, жёлто-зелёного и зелёного. Гелий менее растворим в воде, чем любой другой известный газ. В 1 л воды при 20 °C растворяется около 8,8 мл (9,78 при 0 °C, 10,10 при 80 °C), в этаноле — 2,8 (15 °C), 3,2 (25 °C). Скорость его диффузии сквозь твёрдые материалы в три раза выше, чем у воздуха, и приблизительно на 65 % выше, чем у водорода.
Гелий — наименее химически активный элемент восьмой группы (Инертные газы) таблицы Менделеева. Для создания немногочисленных химических соединений гелия необходимы экстремальные условия, все они нестабильны при нормальных условиях. Многие соединения гелия существуют только в газовой фазе в виде так называемых эксимерных молекул, у которых устойчивы возбуждённые электронные состояния и неустойчиво основное состояние. Гелий образует двухатомные молекулы He2, фторид HeF, хлорид HeCl (эксимерные молекулы образуются при действии электрического разряда или УФ излучения на смесь гелия газа и фтора (хлора)).
В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов (в настоящее время эксплуатируются главным образом месторождения, содержащие более 0,1 % гелия). От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов. Охлаждение производят дросселированием в несколько стадий очищая его CO2 и углеводородов. В результате получается смесь гелия, неона и водорода. Сырой гелий (70-90 % по объёму гелий) очищают от водорода (4-5 %) с помощью CuO при 650—800 К. Окончательная очистка достигается охлаждением сырого гелия кипящим под вакуумом N2 и адсорбцией примесей на активном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2. Производят гелий технической чистоты (99,80 % по объёму гелий) и высокой чистоты (99,985 %). В России газообразный гелий получают из природного и нефтяного газов. В настоящее время гелий извлекается на гелиевом заводе ООО «Газпром добыча Оренбург» в Оренбурге из газа с низким содержанием гелия (до 0,055 % об.), поэтому российский гелий имеет высокую себестоимость. Актуальной проблемой является освоение и комплексная переработка природных газов крупных месторождений Восточной Сибири с высоким содержанием гелия (от 0,15 до 1 %), что позволит намного снизить его себестоимость.
Инертная среда для дуговой сварки: Особенно магния и его сплавов. Многие технологические процессы и операции нельзя вести в воздушной среде. Чтобы избежать взаимодействия получаемого вещества (или исходного сырья) с газами воздуха, создают специальные защитные среды, и нет для этих целей более подходящего газа, чем гелий. В медицине: Смеси He-O2 применяют, благодаря их низкой вязкости, для снятия приступов астмы и при различных заболеваниях дыхательных путей. В химии: При получении Si, Ge, Ti и Zr. В дыхательных смесях для работ под давлением: Так как гелий хуже растворим в крови, чем азот, большие количества гелия применяют в дыхательных смесях для работ под давлением, например при морских погружениях, при создании подводных тоннелей и сооружений. При использовании гелия декомпрессия (выделение растворенного газа из крови) у водолаза протекает менее болезненно, менее вероятна кессонная болезнь, исключается такое явление, как азотный наркоз, — постоянный и опасный спутник работы водолаза. Военно-промышленный комплекс: Инертный, легкий, подвижный, хорошо проводящий тепло гелий — идеальное средство для передавливания из одной емкости в другую легковоспламеняемых жидкостей и порошков; именно эти функции выполняет он в ракетах и управляемых снарядах. Ядерная промышленность: В гелиевой защитной среде проходят отдельные стадии получения ядерного горючего. В контейнерах, заполненных гелием, хранят и транспортируют тепловыделяющие элементы ядерных реакторов. С помощью особых течеискателей, действие которых основано на исключительной диффузионной способности гелия, выявляют малейшие возможности утечки в атомных реакторах и других системах, находящихся под давлением или вакуумом. В качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов. Пищевая промышленность: Зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939, в качестве пропеллента и упаковочного газа. При консервировании в среде гелия пищевые продукты сохраняют свой первоначальный вкус и аромат. В наружной рекламе Для заполнения газоразрядных трубок в смеси с другими благородными газами. В точных приборах Для газовой смазки подшипников в различных приборах и оборудовании систем навигации (гироскопы), в счетчиках нейтронов (гелий-3), в газовых термометрах, в рентгеновской спектроскопии, в течеискателях.
Как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах.
В переключателях высокого напряжения в качестве изолирующего газа.
Используется в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние).
Поскольку гелий негорюч, его добавляют к водороду для заполнения оболочки дирижаблей.
И наконец всем известное применение гелия как легкого газа для наполнения воздушных шаров и оболочек метеорологических зондов.
Гелий газообразный перевозят в стальных баллонах (ГОСТ 949-73) коричневого цвета и специализированных контейнерах, предназначенных для перевозки гелия, всеми видами транспорта в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта. Жидкий гелий перевозят в специальных транспортных сосудах типа СТГ-10, СТГ-25 и СТГ-40 светло-серого цвета объемом 10, 25 и 40 литров соответственно. Сосуды с жидким гелием должны транспортироваться и храниться в вертикальном положении. Могут перевозиться железнодорожным, автомобильным и другими видами транспорта в соответствии с правилами перевозок грузов, действующими на данном виде транспорта.
Гелий не токсичен, не горюч, не взрывоопасен. Оказывает вредное воздействие лишь в той мере, в какой своим присутствием будет снижать концентрацию кислорода в организме, что может создать условия невозможные для дыхания. При высоких концентрациях в воздухе вызывает состояние кислородной недостаточности и удушье. Жидкий гелий – низкокипящая жидкость, которая может вызвать обморожение кожи и поражение слизистой оболочки глаз. Поэтому при работе с жидким гелием необходимо соблюдать те же меры безопасности, что и при работе с другими криогенными жидкостями.
www.gas-weld.ru
Применения редких газов Применения гелия
В газах с большим содержанием азота иногда встречается также гелий, который,. как известно, нашел себе применение для наполнения дирижаблей вместо водорода, перед которым он имеет огромное преимущество полной безопасности в пожарном отношении. Особенно много гелия (до 1,84%) найдено в разных газовых источниках Канзасской нефтяной области. Гелий — единственный радиоактивный продукт, обнаруженный в естественных газах. Кроме гелия, присутствуют иногда и другие редкие газы аргон, неон и т. д. [c.34]
Открытие редких газов — одно из интереснейших событий в истории науки. Б течение 3—4 лет была открыта группа газов с характерными физическими свойствами, которые позволяют применить их в различнейших областях техники. К сожалению, эти газы рассеяны в природе в таких малых количествах, что всякие предположения и идеи об их практическом применении казались, еще сравнительно недавно, лишенными практического значения. В самом деле, кто мог предположить, что редкий газ гелий, в течение ряда лет являвшийся лишь предметом научных исследований, получит военно-промышленное значение и будет добываться в промышленных количествах Еще 7—8 лет тому назад проблема промышленного применения редчайших из редких газов — криптона и ксенона для наполнения ламп накаливания казалась неосуществимой и лишенной практического значения, а ныне — это актуальная промышленная задача, которая вполне осуществима и фактически уже осуществляется. [c.6]
Рассматриваемые газы применяются, главным образом, в электротехнике, а гелий имеет, кроме того, громадное значение в воздухоплавательной технике для наполнения дирижаблей. Применение редких газов в электротехнике обусловлено их преимуществами в сравнении с другими газами (водород, азот и др.). К этим преимуществам относим следующее [c.21]
В технике анализа редких газов, особенно гелия и неона исключительно важное значение имеет адсорбционный метод, который основывается на поглощении активированным углем или силикагелем всех компонентов испытуемой смеси, кроме гелия и неона. Ниже дано описание ряда анал итических приборов, базирующихся на применении адсорбента. [c.136]
Для препаративного разделения тепловытеснительный метод был применен Е. В. Вагиным [8], осуществившим получение чистых легких редких газов — неона и гелия при температуре жидкого азота. Содержание гелия в выделяемом чистом неоне составляло 0,2 объемн. %. [c.199]
В СССР разрабатывают хроматографы, предназначенные для контроля чистоты гелия и других (редких газов, основанные на применении теплодинамического метода. Этот метод используют также в хроматографе, выпускаемом фирмой Сименс (ФРГ). [c.15]
Основными промышленными применениями процессов глубокого охлаждения являются разделение и очистка газов. Ректификация жидкого воздуха служит основным способом получения кислорода и азота, а также единственным способом получения неона, аргона, криптона и ксенона. В ректификационной колонне, предназначенной для концентрации из воздуха редких газов, может быть получен и концентрат с высоким содержанием гелия. Однако таким путем получают лишь небольшие количества гелия. В промышленных масштабах гелий получают из природных газов, причем и в этом случае использование глубокого охлаждения значительно облегчает процесс разделения. Низкие температуры применяются в промышленности для получения водорода из коксового газа, а также из других газовых смесей, содержащих водород. Методами низкотемпературной ректификации выделяют и очищают низкокипя-щие компоненты природного газа метан, этан, этилен и т. д. Наконец, положено начало промышленному производству дейтерия путем ректификации жидкого водорода. [c.91]
Иногда целесообразно комбинировать вакуум с инертной средой на различных стадиях процесса, что, в частности, позволяет сократить расход газа. Следует преодолеть устаревшие представления о редких газах и невозможности получения больших объемов чистых инертных газов. Желательно ориентироваться на аргон, который не является дефицитным и может быть получен в больших количествах. В каждом конкретном случае следует оценивать экономическую целесообразность его повторной очистки в некоторых случаях оказывается более экономичной периодическая замена инертной среды чистым аргоном с выбросом загрязненного аргона в атмосферу. Применение гелия для технологических нужд (металлургия, сварка, химическая технология) должно быть всемерно ограничено, так как гелий незаменим и крайне необходим в ряде областей (криогенная, ракетная, ядерная техника). [c.16]
В заключение ограничимся перечислением некоторых интересных областей применения гелия и других редких газов. Напомним об исключительном значении гелия в чисто научных исследованиях. Исследования свойств веществ при температуре жидкого гелия раскрывают новые закономерности и составляют эпоху [c.23]
A. И. Лукашук, Гелий в минералах и породах СССР, Доклады Академии Наук СССР серия А, 1929 Редкие газы, нахождение их в природе и технич, применение, НХТИ, 1923 г. Гелий, его применение и добывание, НХТИ,. Ленинград 1925. [c.157]
Гелий находит широкое применение в ряде отраслей промышленности, в медицине, в энергетике. Физико-химические свойства гелия позволяют ему оставаться без изменения при температуре от - 0,1 К, т.е. практически от абсолютного нуля, до +6000°С. В природе гелий находится в составе некоторых природных и попутных газов. Максимальная концентрация гелия в природном газе 7... 10%. Однако такие концентрации гелия наблюдаются очень редко. В России газ, содержащий 0,05% гелия, направляется на переработку. [c.244]
Газодиффузионные установки являются, как правило, уникальными, редко встречаются в смежных отраслях промышленности и, следовательно, не могут быть стандартизованы. Для полного экономического обоснования целесообразности применения данной установки или отдельного аппарата требуется провести расчет в масштабе завода. В этом случае даже дифференциальная стоимость отдельных ступеней установки представляется довольно высокой. Тем не менее диффузионный метод может быть экономически обоснован при промышленном разделении природных газов с целью получения двуокиси углерода, гелия и азота. [c.619]
Пеоб . чные свойства гелия обусловили его широкое применение в различных отраслях науки и техники. Гелий пе имеет запаха, вкуса, нетоксичен, негорюч, инертен, легок. Общеизвестно применение гелия в экспериментальной физике, хроматографии, космической и ракетной технике, технологии получения и сварки редких металлов, энергетике, акванавтике, медицине и др. Практически весь потребляемый в мире гелий добывают из природного аза. Объемное содержание гелия в природных газах колеблется от сотых долей процента до 15%. Содержание гелия [c.205]
Методы, предложенные для определения редких газов в природных, были основаны на применении адсорбции углем при температуре жидкого азота или на химическом поглощении всех газов, кроме редких, с ирименепием низкотемпературной адсорбции для дальнейшего разделения редких газов. В первом случае анализируемый газ вводился в трубку с ах тивированным углем, охланеденным жидким азотом или жидким воздухом. Непоглощенные газы Не и N6 откачивали и объем их измеряли. При анализе выходов природных газов или газов, полученных из скважин, смесь Не и N0 практически состояла из одного гелия. [c.129]
При поисковых и разведочных работах на редкие газы до последнего времени определение гелия и аргона в газах не производилось, поскольку для этого требовался жидкий воздух, иметь который в полевых условиях не представлялось возможным. Поэтому для определения редких газов пробы газа обычно посылались в Москву или Ленинград. Подобное положение представляло большие неудобства, так как работа геологов происходила вслепую, из-за чего и темп поисковых и разведочных работ сильно задерживался. За последнее время было предложено два метода определения редких газов без применения жидкого воздуха первоначально —метод Соколова с определением Пе и А по отдельности путем измерения физических свойств смеси редких газов, и вскоре после него—метод Черепенникова с определением Не фракционировкой газа углем, охлажденным твердой углекислотой. Применение этих методов дало возможность впервые в 1931 г. провести определение редких газов без применения жидкого воздуха в районах разведок. Следует заметить, что прибор Черепенникова является все-таки прибором стационарного тина. Большие количества ртути и углекислоты в баллонах, требуемые для работы прибора, не дают возможности пользоваться им как переносным прибором при поисковых работах. В противоположность прибору Черепенникова приборы Соколова являются именно приборами переносного типа и вполне пригодны для анализов газа как при поисковой, так и разведочной работе. Количества ртути и реактивов, необходимые для работы прибора Соколова, очень невелики, так что прибор со всеми необходимыми для анализа реактивами легко может переноситься одним человеком. [c.33]
Другая область применения вакуумно-экстракционной масс-спектрометрии— анализ продуктов обезгаживания пластиков и других органических материалов. Простое обезгаживание образцов в эвакуированной стеклянной или кварцевой трубке при непрерывно возрастающей температуре с анализом выделяющихся газов может дать интересную информацию о их составе и примесях. Бартон и Говье (1965) приводят данные относительно ряда эластомеров и пластиков, представляющих промышленный интерес. Определение гелия, аргона и других редких газов в метеоритах и геологических объектах методом вакуумно-экстракционной масс-спектрометрии хорошо разработано в течение многих лет. Методика эксперимента относительно лроста. Навеску в несколько десятых миллиграмма вводят в молибденовый тигель, который затем помещают в охлаждаемый водой стеклянный сосуд. При помощи высокочастотного нагрева температура поднимается до 1700°, и выделяющиеся газы анализируют на масс-спектрометре (после очистки титановым геттером). Газы идентифицируют, измеряют их количество и определяют изотопные отношения. Общепринятый способ описан Хейманом (1969). Данные по обезгаживанию обычно приводят в единицах Ю см /г (при нормальных условиях). Типичные [c.383]
Определение микропримесей низкокипящих газов получает с каждым годом все большее значение в связи с задачами контроля чистоты газов, выпускаемых промышленностью, которые в некоторых отраслях промышленности необходимо применять в особо чистом состоянии. Например, высокие требования к чистоте газов возникают при их применении в качестве инертных атмосфер, при использовании СО2 в качестве охлаждающего агента для атомных реакторов. В промышленности редких газов очень важны методы определения примесей в чистых редких газах. При геохимических исследованиях, в особенности при разработке геохимических методов разведки, существенную роль играют методы определения микропримесей в воздухе, в первую очередь углеводородов, а также и других газов, особенно гелия и водорода. [c.34]
К третьей группе относятся методы, в которых после удаления из газа всех компонентов кроме редких, определяются и гелий и аргон физическими способами, пренебрегая содержанием Ке, К и Хе. В этих методах, разработанйых В. А. Соколовым, не требуется применения жидкого воздуха и вообще низких температур. [c.14]
Из описанных выше приборов Соколова для определения гелия и аргона без применения низких температур наиболее пригодным для полевых условий является третий вариант с микроэффузиометром (фиг. 19), как наиболее простой. При исследованиях природных газов помимо определения редких газов, необходимо всегда делать и общий анализ газа с определением СОгиОа, суммы углеводородов, суммы азотаи редких газов и т. п. Общий анализ газа можно производить или при помощи бюретки и пипе- ток Гемпеля или при помощи аппарата типа Орса. Для того чтобы по возможности упростить и облегчить полевую газовую лабораторию, могущую производить как общий анализ, так и анализ на гелий и аргон, в газовой лаборатории Московского нефтяного института им. акад. И. М. Губкина был сконструирован прибор, представляющий собой комбинацию аппаратов Орса и Соколова с микроэффузиометром. Этот комбинированный прибор представляет собой, таким образом, полевую газовую лабораторию. Прибор изображен на фиг. 20. [c.33]
Основное применение гелия заключается в пользовании нм в качестве наполнителя для дирижаблей. Чем меньше удельный вес газа, напол-няюш его дирижабль, тем больше подъемная сила дирижабля. Из всех известных газов наименьшими удельными весами обладают водород и гелий, поэтому эги газы и являются в настояш,ее время главными наполнителями дирижаблей и аэростатов. Лишь в редких случаях для наполнения привязных аэростатов пользуются светильным газом, подъемная сила которого значительно уступает подъемной силе водорода и гелия. Подъемная сила газа равна разности между весом воздуха и весом газа, взятых в равных объемах. Следовательно, подъемная сила 1 водорода равна вес 1 воздуха — вес 1 водорода. [c.86]
Помпмо дирижаблестроения гелий применяется и для других целей. Гелий в числе других редких газов служит наполнителем для специальных ламп/ затем гелий применяется в водолазных приборах, так как его добавление к кислороду облегчает выделение углекислоты из легких, что дает возможность более длительного пребывания под водой. Химическая инертность гелия, высокая теплопроводность и другие свойства дают возможность найти для него широкое применение во многих областях промышленности. Малая растворимость гелия в расплавленных металлах дает возможность применять его в металлургической промышленности при различных отливках, когда требуется предохранить их от образования раковин и от реагирования расплавленных металлов с другими газами. Благодаря своей невоспламеняемости и большой теплопроводности гелий может быть применен для тушения пламени. Опыты, произведенные в Америке над тушением пламени горючих газов гелием, показали, что в этой области гелий превосходит и углекпслоту и азот, а также н аргон. [c.88]
Помимо гелия из остальных редких газов промышленное примененпе в настоящее время имеют только аргон и неон что же касается криптона п ксенона, то таковые промышленного применения еще не имеют по той причине, что их количества, добываемые как побочный продукт прп производстве кислорода, являются очень иезначительнымп. [c.88]
Эш цифры рисуют нам удивительное постоянство в отношении про- порциональной зависимости между аргоном, криптоном и ксеноном в газах источников, в рудничных газах, в вулканическом газе и в воздухе. Таким образом теория Муре и Лепапа, по которой все природные газовые смеси должны содержать составляющие Их элементы в тех же соотношениях, в каких они находятся в воздухе, приобретает значительный вес. Как уже было отмечено выше, различная растворимость редких газов в воде препятствует точному применению этой теории, но присутствие этих элементов почти во всех исследованных газах, а также ассоциация этих элементов с гелием, находят в этой теории более или менее удовлетворительное объяснение. [c.24]
chem21.info
Гелий в углеводородных газах - Справочник химика 21
Для расчета энтальпии и энтропии природных газов широкое применение получил метод Редлиха — Квонга, модифицированный С. Д. Барсуком (метод РКБ). Этот метод применим для углеводородных газов, содержащих азот, диоксид углерода, сероводород и гелий [11]. [c.159]
Природными называют газы, добываемые из чисто газовых месторождений. Иногда они содержат большие количества двуокиси углерода, азота, гелия, но горючие углеводородные газы имеют в своем составе не менее 50 объемн. % углеводородов. Попутными называют газы, выделяющиеся с нефтью при ее добыче из нефтяных скважин. Некоторая часть этих газов отделяется от нефти в сепараторах, а другая остается растворенной в нефти и отгоняется при ее стабилизации, т. е. отделении летучих компонентов газы стабилизации). Все эти газы состоят в основном из низших парафиновых углеводородов. Их типичный состав, изменяющийся в зависимости от месторождения, приведен в табл. 2. [c.31]Растворенные газы присутствуют во всех подземных водах, но содержание их различное от следов до нескольких процентов. В основном в подземных водах содержатся углекислый газ, азот и метан. Кроме того, в подземных водах растворены кислород, сероводород, аргон, гелий, этан, пропан, бутан. Хорошо растворимы в воде СО2, Нз, N2, МНз. Небольшой растворимостью обладают углеводородные газы, азот, водород, кислород, а также благородные газы. [c.256]
XI. 8. Определить содержание ароматических углеводородов Сб—Св в анализируемой фракции смолы пиролиза углеводородных газов (рис. 37). В анализируемую пробу добавлен н-октан, играющий роль внутреннего стандарта (к 2,0342 г пробы добавлено 0,4168 г н-октана, затем около 2-Ю-з см смеси введено в колонку). Площади пиков Q — 146 мм Ql = 120 мм Рг = 234 мм = 84 мм QJ = == 19 мм Рз = 121 мм . Газ-носитель — гелий, детектор — катарометр. [c.162]
Все подземные воды насыщены также газами. В них может быть растворен кислород Ог, водород Нг, сероводород НгЗ, углекислый газ СО2, азот N2, углеводородные газы — метан СН4, этан СгНе и др., инертные газы — гелий Не, аргон Аг и некоторые другие. Основные газы — это азот, метан, углекислый газ. [c.21]
Расчет, конструирование и эксплуатация компрессора ведутся с учетом свойств газа, для сжатия которого он предназначен. Свойства сжимаемого газа определяют размеры и конструкцию главных узлов и деталей компрессора. Например, при сжатии пожароопасных газов (кислород, водород, углеводородные газы и др.) необходимо обеспечение повышенной герметичности компрессора и взрывобезопасности двигателя, систем защиты и управления. При сжатии газов, отличающихся токсичностью (оксид углерода, хлор и др.) или повышенной текучестью (гелий), главное требование — герметичность компрессора. При сжатии газов с коррозионными свойствами (сероводород, хлор и др.) необходимо применение специальных материалов для деталей газового тракта компрессора. [c.393]
Применение холода в сочетании с масляной абсорбцией или самостоятельно стало обычным в переработке т х углеводородных газов, которые содержат большое количество извлекаемых компонентов и поэтому не могут быть экономически эффективно переработаны с помощью адсорбентов. Температурный интервал работы холодильных систем — от температуры, которая несколько ниже температуры окружающей среды, до температуры жидкого гелия. Применяемый для переработки газов холод получается за счет следующих физических явлений абсорбции, сжатия и расширения (совместно со сжатием или раздельно). [c.175]
Окись алюминия, силикагель, хлористый кальций и молекулярные сита обладают высокой осушительной способностью, но вместе с тем они сильные адсорбенты. Поэтому ими осушают практически неадсорбирующиеся газы, например воздух, азот, водород, гелий, аргон. Они неприменимы для осушки углеводородных газов. [c.235]
В настоящее время применяют ряд способов хроматографического определения гелия и аргона. Однако применяемые способы детектирования мало чувствительны для измерения малых концентраций и недостаточны для определения концентраций гелия и аргона в природных углеводородных газах с требуемой точностью 10 4 объем. %. В связи с этим гелий и аргон в природных газах определяют известным классическим методом, основанным на поглощении всех компонентов природных газов, кроме гелия, неона, аргона и других редких гааов металлическим кальцием при температуре 750—800° С с последующим разделением гелия — неона и аргона — криптона — ксенона адсорбцией на активированном угле при температуре жидкого азота. Этот анализ позволяет определять содержание гелия в природных углеводородных газах с точностью не менее 0,001% при объеме пробы 20 мл, [c.33]
Химический состав газов нефтяных и газовых местоскоплений. Углеводородные газы нефтяных и газовых местоскоплений представлены главным образом метаном с той или иной примесью более тяжелых его гомологов этана, пропана и бутана в очень небольших количествах иногда присутствуют пентан, гексан и пары жидких УВ. Кроме перечисленных углеводородных компонентов, как правило, в виде примесей встречаются углекислый газ, азот, сероводород, гелий и аргон. В некоторых случаях содержание углекислого газа и азота становится сопоставимым с количеством углеводородных газов, а иногда и превышает его. В зависимости от геохимических условий генерации газов, особенностей их миграции, аккумуляции и рассеяния соотношение содержаний метана и его гомологов, а также ие-углеводородных примесей может сильно меняться. [c.264]
В связи с истощением основных газовых и газоконденсатных месторождений их дальнейшая эффективная разработка может быть обеспечена полным использованием всех компонентов, входящих в состав природного газа, газового конденсата, попутного газа и нефти. В первую очередь это относится к утилизации сероводорода, этана, гелия, сжиженных углеводородных газов, газового конденсата и организации на их базе производства моторных топлив, продуктов органического синтеза - полиэтилена, полипропилена, бензола, ксилолов, метанола, аммиака, синтетического моторного топлива. [c.171]
Из теплообменника Т-3 газ направляется в теплообменники Т-4 и Т-5, в которых охлаждается до температуры -90°С. При давлении 4,8...4,9 МПа газ практически полностью конденсируется, все углеводородные газы и основная масса азота переходят в жидкую фазу, в которой растворяется и часть гелия. В теплообменниках Т-4 и Т-5 газ охлаждается обратными потоками газа, выходящими из колонн К-1 и К-2. [c.245]
Образующиеся при разложении нефти простые продукты пиролиза в токе гелия поступают в колонку хроматографа. На хроматограмме фиксируются следующие пики 1) воздух и азот 2) метан и другие углеводородные газы 3) углекислый газ. [c.73]
Имеются исследования по разделению некоторых газовых смесей при помощи пористых и непористых перегородок. Способность гелия диффундировать через кварц дает возможность выделять гелий из природных газов, в которых он содержится в небольшом оличестве. В области применения диффузионных методов для разделения смесей углеводородных газов, их очистки и выделения некоторых компонентов ведутся поисковые работы. [c.6]
При анализе многокомпонентных смесей углеводородных газов, сильно различающихся по теплопроводности, необходимо применять в качестве газа-носителя гелий вместо азота и воздуха. Это затрудняет внедрение хроматографов в промышленность п удорожает их эксплуатацию. [c.274]
Содержание гелия в природных газах Венгрии по нашим и но ранее проведенным определениям [16] колеблется между 1 и 0,0001%. В большинстве случаев оно колеблется между 0,001 и 0,01%. Углеводородные газы — те природные газы, которые содержат более 90 % углеводородов, как правило, бедны гелием (ниже 0,01%). Природные газы, более богатые гелием, содержат также или углекислого газа. [c.74]
Для обнаружения компонентов исследуемого газа по методу теплопроводности в качестве газа-носителя применяют гелий, водород, азот и воздух. При анализе углеводородов лучшими являются гелий и водород, их теплопроводность больше примерно в 10 раз, чем всех углеводородных газов, тогда как у азота и воздуха она больше только в 1,8—2 раза. Поэтому нри использовании гелия или водорода чувствительность метода значительно выше. Кроме того, в этом случае, если пренебречь разностью теплопроводности отдельных углеводоро дов, то ошибка в определении процентного состава по этой причине пе превысит 3%. [c.194]
Водород и гелий, а также кислород, азот, углеводородные газы С —Сз сравнительно слабо адсорбируются и могут быть полностью удалены путем откачки до высокого вакуума без прогрева частей прибора. Труднее удалить пары тяжелых углеводородов С —С8 и выше, а также кислородсодержащие производные углеводородов и другие соединения с относительно большим молекулярным весом. [c.227]
Хроматографический метод позволяет быстро и эффективно разделять углеводородные газы любого состава. Этот удобный и поэтому широко распространенный метод заключается в многократном перераспределении разделяемого газа между движущимся газом-носителем и неподвижными адсорбентами, заполняющими адсорбционную колонну. Адсорбентом может являться адсорбирующая жидкость, смачивающая твердый инертный носитель адсорбента или твердый адсорбент. В качестве газа-носителя используют воздух, азот, углекислый газ, гелий, аргон, водород с учетом способа определения компонентов па выходе из колонны. Твердыми сорбентами являются активированный уголь, окись алюминия или молекулярные сита, а жидкими для разделения предельных углеводородов от i до С4 — неполярные жидкости (вазелиновое масло, парафины, трансформаторное масло) и для разделения низкокипящих парафиновых и олефиновых углеводородов — полярные жидкости (высшие спирты, дибутилфталат, диоктилфталат, диметилформамид). [c.142]
По окончании испытаний анализируют продукты реакции определяют количество бензина в катализате, концентрацию легких углеводородов С1—Ср, и водорода в газе и содержания кокса на катализаторе. Для анализа катализата используют фрактометр 8 с длиной колонки 183 см. Неподвижной фазой служит силиконовая смазка, нанесенная иа хромосорб Ш, а газом-носителем — гелий. Углеводородные газы анализируют в двух хроматографах 9 и 10. В хроматографе 9 определяют содержание водорода и метана. Колонка этого хроматографа заполнена молекулярными ситами, газом-носителем служит азот. В приборе хроматографе 10 определяют углеводороды Сг—Се, используя в качестве неподвижной фазы бутилмалеат, а в качестве газа-носителя — гелий. Анализ катализата проводят на специальном анализаторе углерода. [c.163]
Многочисленные данные указывают на то, что в гидрогеологических бассейнах состав и минерализация подземных вод, а также газовый состав изменяются с глубиной погружения водоносных горизонтов и комплексов. В верхней части бассейна обычно преобладают пресные или мало соленые воды, в них содержатся сульфаты. Среди воднорастворенных газов преобладают азот, поступающий вместе с поверхностными водами из воздуха, углекислый газ. Содержание газов в подземных водах, т. е. газонасыщенность, невелика. По мере погружения водоносных горизонтов наблюдается увеличение минерализации, изменяется и хи.мический состав подземных вод. Количество сульфатов уменьшается, увеличивается содержание хлора и натрия. Происходят изменения и в составе воднорастворенных газов, появляется сероводород, гелий, углеводородные газы, растет газонасыщенность вод. В наиболее погруженных частях бассейнов нередко подземные воды представляют собой рассолы, минерализация которых достигает нескольких сотен граммов на литр. [c.22]
Для обнарунчения компонентов исследуемого газа по методу теплопроводности в качестве газа-носителя применяют гелий, водород, азот и воздух. При анализе углеводородов лучшими являются гелий п водород, их теплопроводность примерно в 10 раз больше, чем всех углеводородных газов, тогда как у азота и воздуха она больше только в 1,8—2 раза. Поэтому при использовании гелия или водорода чувствительность метода значительно выше. Если [c.252]
ГПЗ, работающие на попутном нефтяно М газе, предназначены для получения стабильного бензина, сжиженных углеводородных газов (лропана, нс рсмального бутана, изобутана или их смесей), а также сухого газа. ГПЗ, работающие на конденсате газоконденсатных месторождений, предназначены для получения бензина марок А и Б, мазута, дизельного топлива, уайтапирита и др. Наконец, ГПЗ, работающие на прнродно1М газе, осуществляют очистку и осушку газа с выделением из него серы, сажи, гелия, углекислоты и др. [c.139]
Рассмотрены основные процессь[ очистки природного газа от кислых компонентов (сероводорода, диоксида углерода и меркаптанов) и производство серы методом Клауса. Приведены классификация и технологические схемы установок очистки и разделения углеводородных газов. Изложены основные принципы выбора поглотителей для очистки гаэа и обоснована стратегия выбора оптимальных технологических режимов. Приведены классификация низкотемпературных процессов разделения углеводородных газов (низкотемпературная конденсация, ректификация, абсорбция и адсорбция) и особенности технологических схем соответствующих установок. Изложены основные этапы получения гелия из природного газа и представлены технологические схемы отечественных установок получения гелиевого концентрата и тонкой очистки гелия. [c.2]
Коробковское месторожденпе- Газы этого месторояедения характеризуются однородностью состава. Концентрация гелия, углеводородных компонентов С , С3 и G4) и их соотношения не меняются по всей толще массивной залежи. Содержание тяжелых углеводородов увеличивается лишь в газах ниже залегающих бобриковского и турнейского газонефтяных горизонтов. [c.10]
По химическому составу и соотношению концентраций углеводородных компонентов, выявленных в кембрийских отложениях, газы по, составу не отличаются от газов залежей других формаций на месторождениях СССР. Обращает внимание лишь повышенное содержание гелия в газах парфеновского и марковского горизонтов. [c.100]
Помимо описанных выше методов разделения углеводородов с помощью низких температур для этих же целей может быть использована сорбция углеводородных газов различными твердыми адсорбентами. В качестве сорбента чаще всего применяют уголь. Уголь при низкой температуре, как уже было упомянуто, способен адсорбировать вообще все газы, кроме гелия, создавая при этом вакуум. Известно также, что даже при колшатной температуре уголь хорош о поглощает пары жидких углеводородов. На этом основан один из методов промышленного извлечения газолина из нефтяных газов. [c.169]
Если один из компонентов сорбируется очень сильно по сравнению с другими, то в состоянии насыщения адсорбент будет обогащен этим компонентом. В этом случае в первональный период адсорбент будет полностью очищать смесь от этого компонента. Если исследуемый газ не пропускать через колонку, а только привести его в контакт с адсорбентом, то при большой разнице в сорбции различных компонентов смесь может быть очищена от наиболее сорбируемых компонептов. Эта очистка смеси от некоторых компонентов (т. е. разделение смеси) может произойти и в том случае, если поглощаемого компонента много, а непоглощаемого мало. Типичным примером подобного разделения является выделение гелия из углеводородного природного газа или из воздуха. Даже при небольшом содержании гелия активированный уголь, охлаждаемый жидким азотом, практически полностью разделит смесь. Гелий останется в свободном виде, а углеводородные газы, а также азот, кислород и многие другие практически полностью будут адсорбированы углем. [c.126]
Смеси гидридов бора, состояш ие из диборана, тетраборана и пен-таборана, были полностью разделены при помош,и газо-жидкостной хроматографии. При этом не наблюдалось никакого разложения. Авторы показали, что газообразные гидриды бора могут быть отделены также от небольших примесей углеводородных газов (дибо-ран от этана и этилового эфира значения времени удерживания первого, второго и третьего соответственно равны 2,8, 3,5 и 15 мин). Разделение гидридов бора было проведено авторами на колонке с использованием в качестве неподвижной фазы жидкого парафина на целите при температуре опыта 27° С. Отделение от углеводородных примесей проводилось при 60° С. В качестве газа-носителя использовался гелий с расходом 111 мл1мин. [c.209]
Предложенный Жуховицким и Туркельтаубом новый вид хроматографии — вакантохроматография — позволяет периодически определять состав газовой смеси в потоке без применения дорогостоящих (гелий) или взрывоопасных (водород) га-зов-посителей. Также выяснена возможность анализа сложной смеси углеводородов этим методом. Метод вакантохроматографии применен для анализа сероводорода в углеводородных газах и воздухе. Найдено, что хроматографическое определение сероводорода в этилене и в воздухе целесообразно проводить на трикрезилфосфате в качестве жидкой фазы, В этом случае через 6 мин после ввода анализируемой смеси наблюдается четкий пик сероводорода. Для анализа смеси методом вакантохроматографии применялась колонка длиной 2 м, диаметром 4 мм, заполненная инзен-ским кирпичом, пропитанным трикрезилфосфатом (40%). Опыты проводились на хроматографе типа ХЛ-3. Этилен или воздух,содержащий от 5 до 0,1% сероводорода, непрерывно пропускался через сравнительную камеру детектора, колонку и измерительную камеру. После установления адсорбционного равновесия (устойчивое положение нулевой линии хроматографа) вводился дозироваиный объем газа-дозатора. На хроматограмме возникал пик, соответствующий вакансии сероводорода. Высота пика вакансии была пропорциональна. концентрации сероводорода в анализируемой смеси, а также объему вводимой пробы газа-дозатора. Последнее позволило увеличить чувствительность метода. [c.627]
Эту схему можно использовать также при определении водорода, гелия и аргона в углеводородных газах (например, в природных газах). Вадерживаю1цую колонку можно легко подобрать (при исполь-зова ии, например, активированного угля) такую, чтобы в ней задерживался и метан, что целесообразно для ускорения анализа. [c.107]
Гелий в промышленных масштабах получают из природных газов. Встречаются месторождения углеводородных газов (в Поволжье, Коми АССР), в которых содержание гелия достигает от 1,5 до 8 объемн.%, а иногда даже до 16 объемн.%. [c.408]
Если хроматограф снабжен катаромет-рами, то в качестве газа-носителя применяют водород или гелий, которые обладают высокой теплопроводностью по сравнению с теплопроводностью углеводородных газов, что делает возможным контролировать содержание десорбируемых газов в газе-носителе по изменению теплопроводности. Схема моста катарометра представлена на рис. 44. [c.198]
Среднее давление, при котором происходит р 1 лслет1е природных и попутных газов, составляет 1,2—2,0 МПа, При глубоком и -влечении этана я гелия давление повышают до 6—8. ЧПа. Транспортирование углеводородных газов по магистральным трубопроводам осуш,ествляется при начальном давлении 4,0—6.5. МПа. [c.27]
При использовании цеолитов для глубокой доосушки и доочистки углеводородных газов упрощается технологическая схема ГФУ за счет совмещения осушки и очистки газа, одновременно с сероводородом удаляются и меркаптаны. Легкая регенерируемость цеолитов обеспечивает длительность их эксплуатации (на зарубежных установках цеолиты работают без замены не менее четырех лет), что окупает высокую стоимость адсорбента. Такой метод очистки углеводородов успешно используется при производстве сырья для полимеризационных процессов и для подготовки газовых фракций перед низкотемпературным выделением гелия и метана (минус 90 —100 °С). [c.50]
Тамани, в районе Карабетовки отмечен выход природного газа, состоящего из метана (65,6%), углекислоты (31,4%) и азота (3%). В Венгрии имеется месторождение (Тоткомлош), газ которого состоит из 50% метана и 50% углекислоты. Содержание азота в природных углеводородных газах, как правило, не превышает 10%. Однако встречаются газы, в которых содержание газа азота доходит до 45% и выше. Такие газы называются углеводородноазотными. Кислород в углеводородных газах содержится в незначительных количествах и, как правило, не превышает 2%. Содержание сероводорода в углеводородных газах редко превышает 5—6%. Окись углерода и водород в природных газах практически не содержатся в некоторых попутных газах эти компоненты имеются, но в незначительных количествах. Характерной примесью природных газов являются редкие газы и прежде всего гелий (в некоторых газах содержание гелия доходит до 2%) как правило, в природных газах можно найти только следы редких газов. [c.159]
chem21.info
Газ для шариков, история открытия гелия, его получение и применение
Статьи про ШАРЫ
Статьи про Гелий
РОСТОВЫЕ КУКЛЫ
ДЕТСКИЕАНИМАТОРЫ
ОРГАНИЗАЦИЯ ПРАЗДНИКОВ
Википедия Праздников
Продвижение сайтов
Создание сайтов
ВИДЕОРЕКЛАМА
ПОЛИГРАФИЯ
Оглавление:1. История гелия2. Получение и распространенность3. Применение гелиевого газа4. Свойства и характеристики
История гелия
Гелий (Helium) – бесцветный инертный одноатомный газ, не вызывающий у человека ни вкуса, ни какого-либо запаха. Д. И. Менделеев расположил гелий (He) на второе место в своей периодической таблице химических элементов. Также этот химический элемент самый легкий по своему весу, опять же после водорода.
Данный газ открыли на звезде солнце в 1870 г. астроном Норман Локьер совместно с химиком Эфвард Франкланд из Великобритании. Одновременно, вместе вышеупомянутыми умными мужами, гелий открыл француз Пьер Жансен. Ученые решили назвать свое открытие гелием, что в переводе с древне-греческого обозначает солнце.
Через каких-то десять лет, гелий обнаружил итальянец Луиджи Пальмиери на Земле в газах, оседавшим по краям кратеров вулкана Везувий. Однако из-за малочисленных данных, научное сообщество приняло открытие скептически и только в 1895 г. химик шотландской национальности Уильям Рамзай обнаружил гелий расщепляя минерал клевеита.
Получение и распространенность
В начале XX века, свойства гелия активно изучались разными учеными. Однако, несмотря на большой интерес к новому химическому веществу, получить жидкий гелий удалось лишь в 1908 г. Хейке Камерлинг-Оннесу, физиком из Нидерландов.
Около 50% залежей гелия находятся в земной коре, и его добыча происходит из природного газа с помощью низкотемпературного разделения, а по научному фракционной перегонки. Во многих странах, в том числе и в Российской Федерации, есть залежи месторождения природного и нефтяного газообразования, из которых производят гелий. При отделении от других газов гелия, используется его основное свойство и отличие от других химических элементов – легкость. Также глубокая заморозка способствует отделению гелия от других газов, т.к. этот газ труднее всего сжать. Только водород ниже весом, чем гелий. После очистки газа на заводе, чистота гелия доходит от 99, 80% (технический) до частоты марки «А» 99,995%.
Благородный газ гелий является вторым, после водорода, по распространенности в нашей Вселенной. Вместе с водородом, частицы гелия, занимают 99,9% всех атомов во Вселенной. По количеству в атмосфере земли гелий на шестом месте уступая азоту, кислороду, аргону, неону и углекислому газу.
Лидирующую позиции по добычи гелия занимает Соединенные Штаты (140 миллионов м3 в год), далее Алжир (16 миллионов м3), и на третьем месте Россия, добывающая 6 миллионом кубических метров за год.
Применение гелиевого газа
Впервые гелий применили в 1915 году немцы для поднятия в небо дирижаблей с бомбами предназначавшиеся для англичан. Довольно скоро гелиевый газ завоевал любовь конструкторов и летчиков воздухоплавательных агрегатов. После появления и распространения в жизни людей самолетов, добыча гелия сократились, но вскоре спрос на легкий газ вновь возрос у людей самых разных профессий.
На поверхности земли, а также под землей и водных глубинах, люди часто пользуются воздухом с гелием. Опишем основные применения гелия, чтобы хоть чуточку понять его важность в наши дни для человечества:
- 1Широкую известность в общественных массах гелий получил благодаря использованию в качестве газа для воздушных шаров в аэродизайне.
- 2Вес гелий легче воздуха и может применяться при полете на большом шаре с корзиной или на дирижабле, а кроме того в небо поднимают метеорологические зонды для определения погоды.
- 3Незаменим для водолазов, используется на большой глубине для облегчения дыхания и чтобы не заболеть кессонным недугом.
- 4Применяется в медицине при нарушения дыхания. Гелиевый газ смешанный с кислородом, обладает способностью помогать больным с астмой и заболеваниями гортани.
- 5Гелием снижают температуру у сверхпроводящих магнитов в сканерах магнитно-резонансной томографии (МРТ). Кроме того этим газом охлаждают атомные реакторы.
- 6Применяется при создании топлива для ракет.
- 7Нужен некоторым лазерам, например тем, которые считывают штрих-коды товаров в магазинах.
- 8Иногда используется для того, чтобы выявить поломку в виде утечки в высокотехнологичном оборудование с большим давлением или вакуумом.
- 9При дуговой сварке гелий может защищать обрабатываемые детали от загрязнения из воздуха.
- 10Применим в науке криогенетике, изучающая поведении элементов при сильно низкой температуре. Обывателю может показаться, что гелий чаще всего используется, как газ для воздушных шариков, однако, четверть всего добываемого во всем мире гелия, задействована именно в науке криогенетики. Шарики с гелием на морозе сужаются, а в тепле газ расширяется.
- 11Газ гелий может помочь геологам определить возраст пород земли, где содержится уран или торий, а также найти глубинные разломы на поверхности земли.
- 12Используется при создании ламп для освещения улиц и ярких вывесок магазинов.
- 13Присутствует для консервирования в некоторых пищевых добавках, в частности E939.
www.prospekt.pro
