Гелий. Получение

Физико-химические свойства
Гелий (лат. Helium)- химический элемент с атомным номером 2, атомная масса 4 г/моль. Относится к группе инертных, или благородных, газов (группа VIIIA периодической системы).
Лёгкий одноатомный негорючий газ без цвета, вкуса, запаха.
Плотность при нормальных условиях 0,178 кг/м3.
Температура кипения гелия 268,93°C .
Никаких химических соединений гелий не образует.

Нахождение в природе и источники
В атмосферном воздухе содержание гелия очень мало и составляет около 5,27·10-4 % по объему;
В земной коре его 0,8·10-6%;
В морской воде — 4·10-10%.
Источником гелия служат нефть и гелионосные природные газы, в которых содержание гелия достигает 2-3%, а в редких случаях и 8-10% по объему.
В космосе гелий — второй по распространенности элемент на его долю приходится 23% космической массы.

Получение
В промышленности гелий получают из гелийсодержащих природных газов. От других газов гелий отделяют методом глубокого охлаждения, используя то, что он сжижается труднее всех остальных газов.
Охлаждение производят в несколько стадий, очищая его от CO2 и углеводородов. В результате получается смесь гелия, неона и водорода.
Затем так называемый сырой гелий (70—90 % гелия по объёму) очищают от водорода (4—5 %) с помощью CuO при 650—800 К.
Окончательная очистка достигается охлаждением оставшейся смеси кипящим под вакуумом N2 и адсорбцией примесей на активированном угле в адсорберах, также охлаждаемых жидким N2.
Производят гелий технической чистоты (99,80 % гелия по объёму) и высокой чистоты (99,985 %).

Применение
Гелий широко используется в промышленности и народном хозяйстве:
в металлургии в качестве защитного инертного газа для выплавки чистых металлов;
в пищевой промышленности (зарегистрирован в качестве пищевой добавки E939) как пропеллент и упаковочный газ;
в качестве хладагента для получения сверхнизких температур (в частности, для перевода металлов в сверхпроводящее состояние);
для наполнения воздухоплавающих судов (дирижабли и аэростаты);
в дыхательных смесях для глубоководного погружения;
для наполнения воздушных шариков и оболочек метеорологических зондов;
для заполнения газоразрядных трубок;
в качестве теплоносителя в некоторых типах ядерных реакторов;
в качестве носителя в газовой хроматографии;
для поиска утечек в трубопроводах и котлах;
как компонент рабочего тела в гелий-неоновых лазерах;
удобный индикатор для геологов.

Структура использования гелия по сферам применения

Распределение запасов гелия по странам (по категориям А+В+С1)

Рынок гелия
Существующий уровень потребления гелия в мире составляет около 170 млн. м3 в год.

Крупные месторождения

Производство гелия
Производство гелия в мире сосредоточено на 17 заводах, из которых 13 находятся на территории США (70 % производства), 1 в Алжире (г. Арзев, 13 % производства), 1 в Катаре (Рас Лаффан, 13,5 % производства) и 1 в России (Оренбурге 3 % производства). Еще один завод находится в Польше (г. Одолянов).

Динамика потребления гелия в мире и возможный объем производства в России

Мировая потребность в гелии до 2030 года

Компании мира
США - « BP, DCP Midstream, ExxonMobil»;
Россия - «ООО Газпром добыча Оренбург»;
Французская - «Air Liquide»;
Немецкая - «Linde Group»;
Катар - «Qatar Gas»;
Японская - «Matheson»;
Канадская - «Air Products»;
Алжир - «Sonatrach».

В период 2012-2015 гг. средние цены производителей на гелий выросли на 37,7%, с 156,9 руб./куб. м. до 215,9 руб./куб. м.
Средняя цена производителей на гелий в 2015 году выросла на 1,6% к уровню прошлого года и составила 215,9 руб./куб. м.
Цены на гелий