Aktuelle Forschungsprojekte

Image Innovatives Tieftemperaturkühlsystem zur Rekondensation / Verflüssigung von technischen Gasen bis 77 K
Image Dynamische Gebäude- und Anlagensimulation mit TRNSYS
Image Kalibrierung von Tieftemperatursensoren
Image Reduzierung der Expansionsverluste von Kälteanlagen
Image Entwicklung von Handlungsempfehlungen für praxisgerechte Lüftungskonzepte und Entwicklung eines CO2-Berechnungstools
Image Leistungsprüfung an Kältemittelverdichtern
Image Prüfverfahren für Außenluftfilter
Image In-Situ-Untersuchungen zum Quellverhalten von Polymerwerkstoffen unter erhöhten Drücken und Temperaturen
Image Cl.Ai.Co - Clever Air Components
Image Heliumgewinnung aus Erdgas
Image Entwicklung und Erprobung des Einsatzes von Phasenwechselmaterialien an WEMS (Window Energy Management Systems)
Image Sole (Wasser)-Wärmepumpen
Image Leistungsmessung an Wärmeübertragern
Image Druckfestigkeitsprüfung von CO2 Anlagen
Image Verhalten mehrphasiger kryogener Fluide
Image Vakuum-Flüssigeis-Technologie

Sie befinden sich hier:   /  Startseite


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

Image

Korrosionsinhibitor für Ammoniak-Absorptions-Anlagen

Eine Alternative zu Chrom(VI)-Verbindungen

Image

Entwicklung eines kryogenen magnetbasierten Luftzerlegers

Angewandte kryogene Magnetohydrodynamik zur Sauerstoffanreicherung

Image

Mollier hx-Diagramm

Prozessdarstellung im hx-Diagramm

Image

Sole (Wasser)-Wärmepumpen

Prüfungen nach EN 14511 und 14825

Image

Software für Prüfstände

Individuelle Software für komplexe Prüfungen und Auswertungen


Kontakt

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


Empfang ILK Dresden

+49-351-4081-5000

+49-351-4081-5099

Bild ISO 9001
Bild Zuse Mitglied Bild SIG