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氦氣的全面知識

發表時間:2021-07-14 15:32

一:氦氣的理學性質

氦氣為無色無味,不可燃氣體,空氣中的含量約為百萬分之5.2?;瘜W性質完全不活潑,通常狀態下不與其它元素或化合物結合。

理論上可以從空氣中分離抽取,但因其含量過于稀薄,工業上從含氦量約為0.5%的天然氣中分離、精制得到氦氣。

氦,HELIUM,源自helios,意為"太陽",1868年發現。它比空氣輕,廣泛地應用于飛艇和氣球,以取代其有高度可燃性的氫氣。液態氦因其沸點特別低而成為低溫學領域的無價之寶。

英文名 helium;EINECS號 275-187-7[1];

化學式 He;屬于稀有氣體單質。由氦原子聚合而成;分子量4.003;氣體密度0.1786g/L(0°C、1atm) 液態密度125.2g/L(4.2K、100.312kPa);比重 0.14(空氣=1) 沸點 4.3K(1atm) 熔點1.0K(26atm);臨界溫度為—268.95; 臨界壓力 0.228MPa;

蒸發熱 5.50cal/g、20.4kJ/kg(沸點);液態與氣態的體積比 699(0℃、1atm、以液態體積為1)

性質 無色、無味、無臭常溫下為氣態的惰性氣體。臨界溫度最低,是最難液化的氣體。極不活潑,不能燃燒也不助燃。進行低壓放電時顯深黃色。氦具有特殊的物理性質,在絕對零度時在其蒸氣壓下,氦不會固化。氦氣化學性能穩定一般不生成化合物,在低壓放電管中受激發可形成He +2 、HeH等離子及分子。在特定條件下和某些金屬可形成化合物。


二:氦氣的質量標準純度及制備方法

純氦、高純氦和超純氦(GB/T 4844-2011)

1、冷凝法:天然氣提氦在工業上采用冷凝法,該法工藝包括天然氣的預處理凈化、粗氦制取及氦的精制等工序,制得99.99%的純氦氣。

天然氣——凈化——粗氦——精制——氦氣

2、空分法:一般采用分凝法,從空氣裝置中提取粗氦、氖混合氣,由粗氦、氖混合氣制純氦、氖混合氣,經分離及純化,制得9.99%的純氦氣。

空氣——空分——粗氦、氦氣——純氦、氖氣——分離——純化——純氦氣

3、氫液化法:工業上采用氫液化法從合成氨尾氣中提氦。該法工藝是低溫吸附清除氮、精餾得到粗氦,加氧催化除氫及氦的純化,制得99.99%的純氦氣。

原料氣——除氮——精餾——除氫——純化——氦氣

4、高純氦制法:將99.99%的純氦進一步用活性炭吸附純化制得99.999%的高純氦氣。


三:氦氣的應用

1、氦氣可作為火箭液體燃料的壓送劑和增壓劑,大量用于導彈、宇宙飛船和超音速飛機上。

2、氦用作冶煉及焊接時的保護氣體,這在造船以及飛機、宇宙飛船、火箭和武器的制造等方面非常重要。

3、氦氣有優良的滲透性, 用于核反應堆的冷卻,火箭和核反應堆的一些管道及電子和電氣裝置等的檢漏。

4、氦氣是具有理想氣體的氣體,是極低溫度下蒸氣壓溫度計的理想用氣。

5、氦氣的密度低,且不易燃,可用來填充燈泡、霓虹燈管,也是理想的氣球及飛艇用氣。

6、液體氦可獲得接近絕對溫度(-273℃)的低溫,用于制造超導設備。

7、氦氣惰性氣體的一種,在血液中的溶解度較氮氣低,因而其麻醉性低于氮氣,所以常將氦氣與氧氣混合,作為潛水員的呼吸用氣體。



四:安全注意事項

氦氣在使用過程中應采取先進先出原則,用合適的手推車來移動容器,不能拉、滾動或滑動鋼瓶,不要試圖抓住氣瓶的蓋子來拎起它;應保證氣瓶在使用的全過程中為固定狀態,用一個減壓調節閥或獨立的控制閥安全地從氣瓶內釋放氣體,單向閥來防止倒流;不要加熱氣瓶以使壓力和排出量加大,如果使用者在操作氣瓶閥時有困難,需停止使用;應使用可調節的帶扳手來打開過緊或生銹的閥蓋,不可將工具(如扳手,螺絲刀,撬棍等)插入閥蓋內,否則會損壞閥并引起泄漏;氦氣與所有的普通材料都是相容的,管線和設備的設計要滿足壓力的需要。氦氣是無毒的,但它可以通過置換空氣中的氧而造成窒息危險。較長時間吸入含氧<10%的空氣可導致腦組織損傷或死亡,最初的癥狀包括惡心、嘔吐和哮喘,暴露在這樣的大氣中的人不能自救或呼救。吸入純氦氣會立即失去知覺并且幾乎立即死亡。在大量使用氣態氦或液氦時,應在通風良好的地方進行,以避免形成缺氧空氣。



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