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文章出处：责任编辑：人气：-发表时间：2025-01-07 09:27:06【】

如何制取氦气

高纯氦气

氦气制取主要有以下几种方法：
1. 天然气分离法
原理：天然气中含有一定量的氦气。这种方法主要是基于不同气体在低温液化过程中的沸点差异来实现分离。氦气的沸点非常低（约 - 268.93℃），是所有气体中沸点最低的之一。在对天然气进行逐步降温液化的过程中，其他沸点较高的气体（如甲烷、乙烷等）会先液化，而氦气则依然保持气态，从而可以将其分离出来。
步骤：
预处理：首先对天然气进行预处理，包括除去其中的杂质，如硫化氢、二氧化碳和水分等。这些杂质的去除通常采用化学吸收、吸附或过滤等方法。例如，使用胺类溶剂来吸收硫化氢，利用干燥剂（如分子筛）去除水分。
液化分离：经过预处理后的天然气被冷却到低温，在这个过程中，天然气中的大部分成分会逐渐液化。冷却过程一般是通过多级冷却系统来实现，利用制冷循环逐步降低温度。当温度降低到一定程度时，除氦气以外的大部分气体都已液化，此时可以收集未液化的氦气。
提纯精制：分离出来的氦气还需要进行进一步的提纯，以去除其中残留的少量其他气体成分。这可以通过吸附、低温精馏等方法来完成。例如，利用活性炭吸附柱吸附氦气中残留的少量杂质气体，提高氦气的纯度。
2. 空分法
原理：空气中含有约 0.00052% 的氦气。空分法是利用空气中各组分沸点不同，在低温下将空气液化后，通过精馏等方法分离出氦气。不过，由于空气中氦气含量极低，这种方法制取氦气的成本相对较高。
步骤：
空气压缩和净化：首先将空气进行压缩，使其压力升高到一定程度，以便后续的液化过程。同时，对空气进行净化，去除其中的杂质，如灰尘、水分和二氧化碳等。二氧化碳可以通过碱液吸收等方式去除，水分则可以使用冷冻干燥或吸附干燥的方法除去。
空气液化：经过压缩和净化后的空气通过换热器与低温制冷剂进行热交换，被冷却到接近其液化温度。然后，利用膨胀机等设备使空气进一步降温并液化。液化后的空气进入精馏塔。
精馏分离：在精馏塔中，根据不同气体的沸点差异，通过多次部分汽化和部分冷凝的过程，将各种气体逐步分离。氦气由于沸点最低，会在精馏塔的顶部富集。但是由于空气中氦气含量很低，要得到高纯度的氦气还需要经过复杂的多级精馏和提纯过程。
3. 放射性矿物衰变法
原理：某些放射性矿物（如铀矿和钍矿）在衰变过程中会产生氦气。这是因为放射性元素衰变时会释放出 α 粒子，α 粒子实际上就是氦 - 4 原子核。当这些 α 粒子获得电子后就形成了氦原子。不过，这种方法制取的氦气产量较低，而且还会受到放射性物质管理等诸多限制。
步骤：
矿物开采和处理：首先要开采含有放射性元素的矿石，然后对矿石进行破碎、研磨等处理，以增大矿石的表面积，方便后续的氦气提取过程。在处理过程中，需要采取严格的辐射防护措施，防止放射性物质对人体和环境造成危害。
氦气收集和提纯：经过处理的矿石被放置在密封的容器中，让氦气自然产生并积累。由于产生的氦气中可能夹杂着其他放射性衰变产物和矿石中的杂质气体，需要通过吸附、过滤等方法对氦气进行提纯。但是，由于这种方法得到的氦气纯度较低，而且产量有限，一般只在一些特殊的研究或小规模应用场景中使用。

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