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Auteur(s)
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Guy GISTAU : Ancien Ingénieur expert à la Direction technique hydrogène – hélium - de la Division Techniques Avancées d’Air Liquide Sassenage
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Lire l’articleINTRODUCTION
L’hélium existe en abondance dans l’Univers, en particulier dans le Soleil et les étoiles. On le trouve également sur Terre et dans certaines poches de gaz naturel. C’est cette dernière source qui a ouvert la voie de la production industrielle.
Lorsque l’hélium est refroidi au-dessous de 2,17 K, un changement de phase se produit et l’hélium normal se transforme en hélium superfluide aux propriétés étonnantes.
Sans la découverte de la supraconductivité, l’hélium n’aurait pas connu le développement industriel actuel.
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Liquéfaction de l’hélium
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2. Épuration de l’hélium
2.1 Impuretés contenues dans l’hélium
Avant sa liquéfaction, l’hélium doit être débarrassé des impuretés qu’il contient afin qu’elles ne provoquent pas de bouchage des installations en se solidifiant au cours du refroidissement. Les principales impuretés contenues dans l’hélium dépendent de la provenance de celui-ci :
-
lorsque l’hélium a été extrait du gaz naturel, les impuretés qu’il contient sont essentiellement de l’eau, de l’azote, des hydrocarbures, du néon et de l’hydrogène ;
-
lorsque l’hélium à liquéfier provient de la récupération de vapeurs issues d’hélium liquide vaporisé dans des laboratoires, les impuretés qu’il contient sont alors principalement l’eau et les gaz de l’air. Si l’hélium a été recomprimé à haute pression à l’aide de compresseurs lubrifiés, il peut aussi contenir des hydrocarbures, de l’anhydride carbonique et du monoxyde de carbone, les deux derniers résultant d’une combinaison des hydrocarbures avec l’oxygène due à la température élevée atteinte pendant la phase de compression.
2.2 Dessiccation
La dessiccation est la première des opérations d’épuration.
Le processus de compression, qui est le premier que subit l’hélium, est mis à profit pour séparer la majeure partie de l’eau.
La dessiccation finale est généralement effectuée par adsorption à la température ambiante sur un adsorbant adéquat. Elle peut aussi, mais plus rarement, être effectuée par condensation et solidification à basse température.
HAUT DE PAGE2.2.1 Dessiccation par condensation sous pression
Ce processus est naturellement appliqué au cours de la compression de l’hélium, par exemple, pendant la phase de récupération. Après le refroidissement qui suit chaque étage de compression, de l’eau apparaît sous forme liquide. Il suffit de la séparer par gravité et par coalescence. Selon la pression et la...
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