Aktuelle Forschungsprojekte

Image Untersuchung von Kühlsolen
Image Druckfestigkeitsprüfung von CO2 Anlagen
Image Akustik und Schwingungen
Image Elektronische Multifunktionsmodule für kryogene Anwendungen
Image Verhalten mehrphasiger kryogener Fluide
Image Elektrische Auskopplung aus einer Expansionsturbine
Image Wasserstoff- und Methan-Versuchsfeld am ILK
Image Innovativer magnetbasierter Parawasserstoffkonverter
Image Aktives Schichtladesystem für Kaltwasserpufferspeicher
Image Leistungsprüfung an Verflüssigungssätzen
Image Tieftemperatur-Messdienstleistungen
Image Entwicklung Prüfverfahren und Prüfstand für stationäre Einbau-Kältesätze
Image Laseroptische Strömungsmessung
Image Prolatent
Image PerCO
Image Pulse-Tube-Kühler mit Hermetikverdichterantrieb

Sie befinden sich hier:  Startseite /  Forschung und Entwicklung


Heliumgewinnung aus Erdgas

EuroNorm GmbH,
 Bundesministerium für Wirtschaft und Energie

Dr. Erik Neuber

+49-351-4081-5122

Innovative Lösungswege zur Heliumgewinnung

Abscheidung von hochreinem Helium aus Erdgas mit sehr geringen Heliumkonzentrationen

Helium ist ein sehr wertvolles Edelgas mit zahlreichen Anwendungsgebieten in den verschiedensten Industrie- und Forschungszweigen. Flüssiges Helium ist zum Beispiel als Kältemittel in Tieftemperatursystemen wie der Magnetresonanztomographie unverzichtbar. Auf der Erde finden sich die wichtigsten natürlichen Heliumvorkommen in der Atmosphäre und im Erdgas. Wegen der geringen Konzentration in Luft – nur ca. 0,0005 % – wird Helium primär aus Erdgas gewonnen.

In den letzten Jahren ist jedoch weltweit eine extreme Heliumknappheit zu Tage getreten, welche sich in teilweise akuten Lieferengpässen und in einem starken Preisanstieg geäußert hat. Vor diesem Hintergrund wurden innerhalb des hier beschriebenen FuE-Projektes (Vorlaufforschung) am ILK Dresden neue Ansätze bzw. innovative Prozesse zur Heliumabscheidung aus Erdgas untersucht. Insbesondere sollen diese sich später dazu eignen, hochreines Helium auch aus Erdgas mit sehr geringen Heliumkonzentrationen effizient gewinnen zu können.

Der Schwerpunkt im Entwicklungsvorhaben lag bei folgenden Prozessen, die sowohl theoretisch als auch experimentell untersucht wurden:

  • Entwicklung und Untersuchungen an Wirbelrohren
  • Untersuchungen an neuartigen Tieftemperaturmembranen zur Separation von Helium
  • Untersuchungen zu der Kondensation und Adsorptionsstufe innerhalb des Prozesses zur Heliumgewinnung
  • Modellierung des Gesamtprozesses

Abbildung 1 zeigt den Prozess schematisch. Startpunkt ist Erdgas (Rohgas) mit weniger als 0,5 Volumenprozent Helium. Die Hauptkomponente ist Methan, andere Komponenten sind Stickstoff, höherkettige Kohlenwasserstoffe, sowie geringe Anteile von Wasserstoff und Edelgasen. Erdgas kann zudem geringe Mengen an CO2 und Wasser enthalten, was sich störend bei der Tieftemperaturadsorption auswirkt. Folglich wird in einem ersten Prozessschritt CO2 und Wasser in einer Kombination aus speziell entwickelten Wirbelrohren über Kondensation abgeschieden. In einem weiteren Prozessschritt wird über einer Reihenschaltung von fünf Membranen hauptsächlich Methan und Stickstoff bei sehr tiefen Temperaturen entfernt. Auf diese Weise erfolgt einen Heliumanreicherung von 0,5 vol. % auf ungefähr 97 vol. %. Im nächsten Prozessschritt werden dann wieder über Kondensation und Adsorption Restbestandteile von CO2, N2 und CxHx (Kohlenwasserstoffe) abgeschieden. In einem letzten Prozessschritten werden zum Schluss die verbleibenden Mengen an Wasser und CO2 sowie sonstige tiefsiedende Fremdgas ausgefroren, sodass eine Heliumreinheit von 99,999 % erreicht wird.


Ihre Anfrage zum Projekt

Weitere Projekte - Forschung und Entwicklung

Image

Tieftemperatur-Messdienstleistungen

Thermische Messungen bei tiefen Temperaturen

Image

Kalibrierung von Tieftemperatursensoren

Vergleichsmessung von Tieftemperaturthermometern

Image

Aktives Schichtladesystem für Kaltwasserpufferspeicher

Temperaturgesteuerte Einschichtung von Kaltwasser mit unterschiedlichem Temperaturniveau

Image

Hybrid- Fluid für CO2-Sublimations-Kältekreislauf

Tieftemperaturkühlung mittels CO2-Sublimation


Kontakt

Institut für Luft- und Kältetechnik - Gemeinnützige Gesellschaft mbH
Bertolt-Brecht-Allee 20, 01309 Dresden


Sekretariat der Geschäftsleitung

+49-351-4081-520

+49-351-4081-525

Bild ISO 9001
Bild Zuse Mitglied Bild SIG