A hélium egy kémiai elem, amelynek szimbóluma és a 2. atom. Ez egy ritka légköri gáz, színtelen, íztelen, íztelen, nem mérgező, nem éghető, csak kissé oldódik vízben. A légköri héliumkoncentráció 5,24 x 10-4, térfogat százalék szerint. Bármely elemnél a legalacsonyabb forrás- és olvadási pontokkal rendelkezik, és csak gázként létezik, kivéve rendkívül hideg körülmények között.

A héliumot elsősorban gáznemű vagy folyékony héliumként szállítják, és nukleáris reaktorokban, félvezetőkben, lézerekben, izzókban, szupravezetőképességben, műszerekben, félvezetőkben és száloptikában, kriogén, MRI és R&D laboratóriumi kutatásokban használják.

Az alacsony hőmérsékletű hideg forrás

A héliumot kriogén hűtőfolyadékként használják kriogén hűtési forrásokhoz, például mágneses rezonancia képalkotáshoz (MRI), nukleáris mágneses rezonancia (NMR) spektroszkópia, szupravezető kvantumrészecske -gyorsító, a nagy Hadron ütköző, interferométer (tintahal), elektron spin rezonancia (ESR) és a szupravezető mágneses energiatárolás (kkv -k), az MHD szupravezető generátorok, a szupravezető érzékelő, az energiaátvitel, a Maglev szállítás, a tömegspektrométer, a szupravezető mágnes, az erős mágneses mező elválasztók, a gyűrűs terepi szupravezető mágnesek a fúziós reaktorokhoz és más kriogén kutatásokhoz. A hélium hűti a kriogén szupravezető anyagokat és mágneseket az abszolút nullához, ahol a szupravezető ellenállása hirtelen nullára csökken. A szupravezető nagyon alacsony ellenállása erősebb mágneses mezőt hoz létre. A kórházakban használt MRI -berendezések esetében az erősebb mágneses mezők részletesebben készítik a radiográfiai képeket.

A héliumot szuper hűtőfolyadékként használják, mivel a héliumnak a legalacsonyabb olvadási és forráspontja van, légköri nyomáson és 0 K -nál nem szilárdítható, és a hélium kémiailag inert, így szinte lehetetlen reagálni más anyagokkal. Ezenkívül a hélium szuperfluid lesz 2,2 Kelvin alatt. Eddig az egyedi ultramobilitást egyetlen ipari alkalmazásban sem használták ki. A 17 Kelvin alatti hőmérsékleten a kriogén forrásban nem helyettesítik a héliumot, mint hűtőközeg.

Repülési és űrhajós

A héliumot léggömbökben és léghajókban is használják. Mivel a hélium könnyebb, mint a levegő, a léghajók és a léggömbök tele vannak héliummal. A héliumnak az az előnye, hogy nem gyilkos, bár a hidrogén jobban lendületes és alacsonyabb menekülési sebességgel rendelkezik a membránból. Egy másik másodlagos felhasználás a rakétatechnikában, ahol a héliumot veszteségközegként használják az üzemanyag és oxidálószerek kiszorítására a tárolótartályokban, és kondenzálják a hidrogént és az oxigént a rakéta üzemanyag előállításához. Használható az üzemanyag és az oxidálószer eltávolítására a földi tartó berendezésekből az indítás előtt, és előzetesen hűtheti a folyékony hidrogént az űrhajóban. Az Apollo programban használt Saturn V rakéta során körülbelül 370 000 köbméter (13 millió köbméter) héliumra volt szükség az indításhoz.

Csővezeték szivárgás -észlelési és észlelési elemzése

A hélium újabb ipari felhasználása a szivárgás észlelése. A szivárgás észlelését használják a folyadékokat és gázokat tartalmazó rendszerek szivárgásainak észlelésére. Mivel a hélium háromszor gyorsabban diffundál a szilárd anyagokon, mint a levegő, nyomjelzőgázként használják a nagy vakuumi berendezések (például kriogén tartályok) és a nagynyomású edények szivárgásainak kimutatására. A tárgyat egy kamrába helyezik, amelyet ezután evakuálnak és héliummal töltenek meg. Még 10-9 mbar-szivárgási sebességgel is, L / S (10-10 pa • M3 / s), a szivárgáson keresztül menekülhetnek egy érzékeny eszközzel (egy hélium tömegspektrométer). A mérési eljárást általában automatizálják, és hélium -integrációs tesztnek hívják. Egy másik, egyszerűbb módszer az, hogy a szóban forgó objektumot héliummal tölti ki, és kézi eszköz segítségével manuálisan keresse meg a szivárgásokat.

A héliumot szivárgás detektálására használják, mivel ez a legkisebb molekula, és egy monatómiai molekula, tehát a hélium könnyen kiszivárog. A héliumgázt a szivárgás észlelése során töltik be az objektumba, és ha szivárgás következik be, a hélium tömegspektrométer képes lesz felismerni a szivárgás helyét. A hélium felhasználható a rakéták, üzemanyag -tartályok, hőcserélők, gázvezetékek, elektronika, televíziós csövek és egyéb gyártási alkatrészek szivárgásainak észlelésére. A hélium alkalmazásával történő szivárgást észlelték először a manhattani projekt során az urán dúsító növények szivárgásainak észlelésére. A szivárgási detektálási hélium kicserélhető hidrogénnel, nitrogénnel vagy hidrogén és nitrogén keverékével.

Hegesztés és fém működik

A héliumgázt védőgázként használják az ívhegesztésben és a plazma ívhegesztésben, mivel nagyobb ionizációs potenciál energiája, mint más atomok. A hegesztés körüli héliumgáz megakadályozza, hogy a fém olvadt állapotban oxidálódjon. A hélium magas ionizációs potenciális energiája lehetővé teszi az építésben, a hajógyártásban és az űrben használt különféle fémek plazma ívének hegesztését, például titán, cirkónium, magnézium és alumíniumötvözetek. Noha az árnyékológázban található hélium helyettesíthető argon vagy hidrogén segítségével, egyes anyagok (például titán hélium) nem helyettesíthetők a plazma ív hegesztése céljából. Mivel a hélium az egyetlen olyan gáz, amely magas hőmérsékleten biztonságos.

Az egyik legaktívabb fejlesztési terület a rozsdamentes acél hegesztés. A hélium egy inert gáz, ami azt jelenti, hogy más anyagoknak való kitettség esetén nem vesz részt kémiai reakciókon. Ez a tulajdonság különösen fontos a hegesztési védőgázokban.

A hélium szintén jól vezet a hőt. Ez az oka annak, hogy általában a hegesztéseknél használják, ahol magasabb hőbemenetre van szükség a hegesztés nedvesíthetőségének javításához. A hélium szintén hasznos a gyorshajtáshoz.

A héliumot általában az argonnal keverik a védőgázkeverékben, hogy teljes mértékben kihasználhassák mindkét gáz jó tulajdonságait. Például a hélium védőgázként működik, hogy a hegesztés során szélesebb és sekélyebb behatolási módokat biztosítson. De a hélium nem biztosítja azt a takarítást, amelyet Argon tesz.

Ennek eredményeként a fémgyártók gyakran fontolóra veszik az Argon és a Helium keverését a munkafolyamat részeként. A gáz árnyékolt fém ív hegesztése esetén a hélium a hélium/argon keverékben a gázkeverék 25–75% -át tartalmazhatja. A védőgáz -keverék összetételének beállításával a hegesztő befolyásolhatja a hegesztés hőeloszlását, ami viszont befolyásolja a hegesztési fém keresztmetszetének alakját és a hegesztési sebességet.

Elektronikus félvezető ipar

Inert gázként a hélium annyira stabil, hogy alig reagál más elemekkel. Ez a tulajdonság pajzsként használja az ívhegesztésben (az oxigén szennyeződésének megakadályozására a levegőben). A Héliumnak más kritikus alkalmazásai is vannak, például félvezetők és optikai szálgyártás. Ezenkívül helyettesítheti a nitrogént a mély búvárban, hogy megakadályozza a nitrogénbuborékok képződését a véráramban, ezáltal megakadályozva a búvárbetegséget.

Globális hélium-értékesítési mennyiség (2016-2027)

A globális héliumpiac 2020-ban elérte a 1825,37 millió dollárt, és várhatóan 2027-ben eléri a 2742,04 millió dollárt, az éves növekedési ráta (CAGR) 5,65% (2021-2027). Az iparágnak nagy bizonytalansága van az elkövetkező években. A 2021-2027-es előrejelzési adatok ebben a cikkben az elmúlt évek történelmi fejlődésén, az iparági szakértők véleményén és a cikkben szereplő elemzők véleményén alapulnak.

A héliumipar erősen koncentrált, természeti erőforrásokból származik, és korlátozott a globális gyártókkal, elsősorban az Egyesült Államokban, Oroszországban, Katarban és Algériában. A világon a fogyasztói ágazat az Egyesült Államokban, Kínában és Európában koncentrálódik, és így tovább. Az Egyesült Államoknak hosszú története és megrázkódtathatatlan pozíciója van az iparban.

Sok vállalatnak több gyár van, de általában nem közel állnak a célfogyasztói piacokhoz. Ezért a terméknek magas szállítási költsége van.

Az első öt év óta a termelés nagyon lassan nőtt. A hélium nem megújuló energiaforrás, és a termelő országokban politikák vannak érvényben, hogy biztosítsák annak folyamatos felhasználását. Egyesek azt jósolják, hogy a hélium elfogy a jövőben.

Az iparágban az import és az export nagy aránya van. Szinte minden ország héliumot használ, de csak néhánynak van héliumtartaléka.

A hélium széles körű felhasználási tartományával rendelkezik, és egyre több területen lesz elérhető. Tekintettel a természeti erőforrások szűkösségére, a hélium iránti kereslet valószínűleg növekszik a jövőben, és megfelelő alternatívákat igényel. A héliumárak várhatóan 2021 -ről 2026 -ra emelkednek, 13,53 dollárról (2020) 19,09 dollárra (2027).

Az iparágot a közgazdaságtan és a politika érinti. A globális gazdaság felépülésével egyre több ember aggódik a környezetvédelmi előírások javítása miatt, különösen a nagy népességgel és a gyors gazdasági növekedéssel rendelkező fejletlen régiókban, a hélium iránti kereslet növekszik.

Jelenleg a legnagyobb globális gyártók közé tartozik a Rasgas, a Linde Group, az Air Chemical, az ExxonMobil, az Air Liquide (DZ) és a Gazprom (RU) stb. Várható, hogy az iparágban a verseny intenzívebbé válik az elkövetkező néhány évben.

HL kriogén berendezés

A folyékony hélium erőforrások hiánya és az emelkedő ár miatt fontos, hogy csökkentse a folyékony hélium veszteségét és visszanyerését annak felhasználása és szállítási folyamatában.

A HL kriogén berendezések, amelyeket 1992 -ben alapítottak, egy olyan márka, amely a HL kriogén berendezések Company Company -hoz kapcsolódik, a Cryogenic Equipment Co., Ltd. A HL kriogén berendezések elkötelezettek a nagy vákuumszigetelt kriogén csővezeték -rendszer és a kapcsolódó támogató berendezések tervezésében és gyártásában az ügyfelek különféle igényeinek kielégítése érdekében. A vákuumszigetelt csövet és a rugalmas tömlőt nagy vákuumban és többrétegű, többképernyős speciális szigetelt anyagokban építik fel, és áthalad egy sor rendkívül szigorú műszaki kezelés és nagy vákuumkezelés sorozatán, amelyet folyékony oxigén, folyékony nitrogén átadására használnak. , folyékony argon, folyékony hidrogén, folyékony hélium, cseppfolyósított etiléngáz láb és cseppfolyósított természetű gáz.

A vákuumkabátos cső, a vákuumkabátot, a vákuumkabátos szelep és a fázis elválasztó termékek sorozatát a HL kriogén berendezések társaságában, amely rendkívül szigorú műszaki kezelések sorozatán ment keresztül, folyékony oxigén, folyékony nitrogén, folyékony argon, folyékony argon, folyékony, folyékony argon, folyékony oxigén, folyékony oxigén, folyékonyan. Folyékony hidrogén, folyékony hélium, láb és LNG, és ezeket a termékeket kriogén berendezések (pl. Kriogén tartályok, dekarok és hidegdobozok stb.) Szolgáltatják a levegő elválasztásának, a gázok, a repülés, az elektronika, Ital, gyógyszertár, kórház, biobank, gumi, új anyaggyártó vegyipar, vas- és acél, valamint tudományos kutatások stb.

A HL Cryogenic Equipment Company Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani és Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) stb.