Hel po polsku

Hel po polsku

PGNiG, oddział Odolanów
PGNiG, oddział Odolanów / Źródło: PGNiG
Odkryto go w XIX wieku na Słońcu. Chociaż stanowi prawie jedną czwartą masy wszystkich pierwiastków we Wszechświecie, na Ziemi jest go naprawdę mało. Hel produkuje się tylko w sześciu krajach świata – m.in. w Polsce, w zakładach PGNiG SA w Wielkopolsce. Na światowe rynki trafia stamtąd 3 mln normalnych m sześciennych tego gazu rocznie.

To gaz szlachetny, czyli: bezbarwny, bezwonny, pozbawiony smaku – i wyjątkowo lekki. We Wszechświecie jest go naprawdę dużo ‒ stanowi prawie jedną czwartą (24 proc.) masy wszystkich pierwiastków w kosmosie. Odkryto go na Słońcu, podczas badań spektrograficznych przy zaćmieniu tej gwiazdy. Stąd nazwa, pochodząca do imienia greckiego boga Heliosa. Na Ziemi jest go jednak relatywnie niewiele. Co więcej, jego zasoby są ograniczone i nieodnawialne.

Jedynym opłacalnym pod względem ekonomicznym źródłem helu są złoża gazu ziemnego. Ale złoże złożu nierówne pod względem zawartości helu. Helonośne złoża w zdecydowanej większości znajdują się w USA, głównie w środkowych stanach i regionie Gór Skalistych. Stany Zjednoczone to zresztą największy producent helu na świecie. Poza nimi hel produkowany jest również w Katarze, Algierii, Australii, Rosji, Kanadzie oraz w Polsce ‒ w Wielkopolsce. Bo w polskim gazie zaazotowanym jest go dostatecznie dużo ‒ od 0,1 do 0,4 proc.

Polska jest zresztą jedynym krajem w Unii Europejskiej, w którym wytwarzany jest hel. Produkcją tego gazu zajmuje się Polskie Górnictwo Naftowe i Gazownictwo SA.

Gaz z Wielkopolski

Jak wygląda produkcja helu w Polsce?

Gaz jest odzyskiwany z helonośnych złóż gazu ziemnego w niskotemperaturowym procesie odazotowania w instalacji w Odolanowie oraz w Grodzisku Wielkopolskim. To tam powstaje tzw. koncentrat helu (lub hel surowy). Odbywa się to w procesie niskotemperaturowego rozdziału mieszaniny gazowej, w wyniku którego następuje wydzielenie z cieczy, składającej się głównie z węglowodorów, strumienia gazowego helu surowego. Zawiera on 80 proc. tego pierwiastka.

Ponadto w instalacji membranowej przy kopalni Kościan-Brońsko hel oddzielany jest na polimerowych membranach od głównego strumienia gazu ziemnego, tego, który nie jest poddawany odazotowaniu. Wzbogaca tym samym strumień gazu kierowany gazociągiem do instalacji odazotowania w Odolanowie.

Hel surowy (80% helu) trafia do ostatecznego doczyszczenia w instalacji helowej w Odolanowie. Stosowana jest tu tradycyjna metoda tzw. doczyszczania kriogenicznego, gdzie hel jest schładzany do momentu kondensacji większości zanieczyszczeń, a następnie przepuszczany przez złoża węgla aktywowanego. Koncentrat gazowy doczyszczony do zawartości 99,999 proc. helu jest następnie w większości skraplany poprzez schłodzenie do temperatury zbliżonej do zera bezwzględnego.

Przechowywanie i transport helu w niskiej temperaturze wymagają specjalnej technologii. Chodzi przede wszystkim o odpowiednią izolację z wykorzystaniem głębokiej próżni.

Instalacja do produkcji helu została uruchomiona w Odolanowie w 1976 r. jako czwarta na świecie i pierwsza poza Stanami Zjednoczonymi. W ostatnim czasie w Odolanowie zamontowano nowy zbiornik na skroplony hel, w którym pierwiastek ten jest utrzymywany w temperaturze –269 st. C. Nowy zbiornik zastąpił stary, eksploatowany od początku funkcjonowania instalacji helowej.

W ten sposób w Wielkopolsce co roku produkuje się ok. 3 mln normalnych metrów sześciennych helu. Do głównych odbiorców gazu z Odolanowa należą: Austria, Francja, Niemcy, Szwajcaria, Turcja, Wielka Brytania i kraje bałkańskie, a hel znajduje coraz szersze zastosowanie w wielu dziedzinach nauki i techniki.

Balony, światłowody i Zderzacz Hadronów

Z czym kojarzy się hel? Większości z nas zapewne z dmuchanymi balonikami z wesołego miasteczka, których nie wolno ani na chwile wypuścić z ręki, bo ulecą w górę. Dzięki niskiemu ciężarowi właściwemu hel (mniej więcej siedmiokrotnie lżejszy od powietrza) może być wykorzystywany w balonikach dla dzieci (z których się ulatnia, bo cząsteczki helu są bardzo małe, a balony niecałkowicie szczelne), a także jako gaz nośny w balonach i sterowcach. W odróżnieniu od wykorzystywanego do tego celu w latach 30. XX wieku wodoru hel jest bezpieczny – bo niepalny.

Dzięki temu nadaje się również do czyszczenia instalacji wodorowych. Do tego celu jest stosowany m.in. przez agencje kosmiczne, które wykorzystują statki kosmiczne i rakiety zasilane m.in. ciekłym wodorem. (Hel służy również do utrzymania w stanie ciekłym wodoru będącego paliwem rakietowym).

Dzięki innej właściwości helu – bardzo niskiej temperaturze skraplania ‒ jest on wykorzystywany przy schładzaniu cewek magnesu nadprzewodzącego w tomografach służących do obrazowania metodą rezonansu magnetycznego. Ten rodzaj badań medycznych pozwala na postawienie bardzo precyzyjnej diagnozy, bez naświetlania potencjalnie szkodliwym promieniowaniem rentgenowskim. Umożliwia to m.in. wykrywanie nowotworów. Do wytwarzania szczegółowego obrazu w przekroju poprzecznym ludzkiego ciała wykorzystuje się w tym przypadku pole magnetyczne.

Rezonans magnetyczny, zdjęcie ilustracyjne

Hel jest również wykorzystywany do chłodzenia nadprzewodzących magnesów przy prowadzeniu badań związanych z nadprzewodnictwem. Stosuje się go np. w Laboratorium Cząstek Fermiego (FermiLab) - ośrodku badań nad fizyką cząstek elementarnych i fizyką wysokich energii w Batavii w pobliżu Chicago. Mieści się tam nadprzewodnikowy akcelerator cząstek TEVATRON/TEVATRON 1. W tym akceleratorze wykorzystuje się silne pole magnetyczne generowane przez magnesy nadprzewodzące, chłodzone ciekłym helem, który zapewnia stabilne pole magnetyczne. Technologia ta pozwala na zużycie znacznie mniejszej ilości energii, niż wymagają tego elektromagnesy konwencjonalne.

Do chłodzenia akceleratora cząstek zwanego Wielkim Zderzaczem Hadronów w CERN (Europejska Organizacja Badań Jądrowych) koło Genewy jest wykorzystywany hel z Polski. Właśnie w CERN znajduje się największa na świecie instalacja kriogeniczna helu.

Wielki Zderzacz Hadronów w Cern

Hel ma jeszcze jedno przemysłowe zastosowanie ‒ potrzebny jest przy produkcji światłowodów do szybkiego schłodzenia wiązki światłowodowej oraz nadania jej odpowiednich własności, jak również przy schładzaniu teleskopów. Wykorzystuje się go także przy spawaniu jako osłonę spawu przed utlenianiem, a także do kontroli szczelności różnych urządzeń – np. poduszek powietrznych.

Nierozpuszczalny w wodzie, a więc również w osoczu krwi, hel jest również składnikiem mieszanki helowo-tlenowej używanej przy nurkowaniu na dużych głębokościach.

Światowe zainteresowanie technologiami związanymi z helem stale rośnie, więc tym bardziej cieszy fakt, że mamy swój udział w tym rynku.

Czytaj też:
Jak innowacja PGNiG uprościła i przyspieszyła poszukiwania ropy naftowej i gazu ziemnego
Czytaj też:
PGNiG poprawi efektywność energetyczną w biurach swojej centrali

Źródło: PGNiG
+
 1

Czytaj także