1. Distillation fractionnaire
* comment cela fonctionne: Il s'agit de la méthode industrielle la plus courante. Il exploite la différence dans les points d'ébullition entre l'hélium (-268,9 ° C) et l'oxygène (-182,9 ° C).
* Le mélange de gaz est refroidi à très basses températures.
* L'hélium, avec son point d'ébullition inférieur, se termine d'abord et est collecté.
* À mesure que la température augmente, l'oxygène se résume et est collecté séparément.
* Avantages: Efficace pour la séparation à grande échelle, produit des produits de haute pureté.
* Inconvénients: Nécessite un équipement spécialisé et des températures très basses, à forte intensité d'énergie.
2. Membranes
* comment cela fonctionne: Les atomes d'hélium sont beaucoup plus petits que les molécules d'oxygène. Une membrane sélective perméable permet à l'hélium de passer tout en bloquant l'oxygène.
* Avantages: Une configuration relativement simple, une consommation d'énergie plus faible que la distillation.
* Inconvénients: Peut ne pas atteindre la même pureté élevée que la distillation, moins efficace pour les opérations à grande échelle.
3. Adsorption de swing de pression (PSA)
* comment cela fonctionne: Un matériau (adsorbant) se lie sélectivement aux molécules d'oxygène à haute pression. Lorsque la pression est abaissée, l'oxygène est libéré et l'hélium passe.
* Avantages: Efficace d'énergie, peut être utilisé pour des opérations à plus petite échelle.
* Inconvénients: Les matériaux adsorbants peuvent nécessiter une régénération fréquente, peuvent ne pas atteindre la même pureté que la distillation.
4. Séparation cryogénique
* comment cela fonctionne: Le mélange de gaz est refroidi jusqu'à ce que l'oxygène s'imagine, laissant l'hélium gazier à collecter.
* Avantages: Peut atteindre une pureté élevée, relativement simple.
* Inconvénients: Nécessite un équipement spécialisé pour le refroidissement, à forte intensité d'énergie.
5. Autres méthodes
* Diffusion: Une membrane poreuse peut être utilisée pour séparer les gaz en fonction de leurs différents taux de diffusion.
* chromatographie: Cette technique peut être utilisée pour séparer les gaz en fonction de leurs différentes affinités pour une phase stationnaire.
Choix de la méthode:
La meilleure méthode pour séparer l'hélium et l'oxygène dépend de facteurs comme:
* Pureté souhaitée: Pour une pureté ultra-élevée, la distillation est généralement préférée.
* Échelle de fonctionnement: Pour la production à grande échelle, la distillation est généralement plus efficace.
* Consommation d'énergie: Les membranes et le PSA offrent des avantages en matière d'efficacité énergétique.
* Coût: Chaque méthode a ses propres considérations de coûts.
Remarque: La séparation de l'hélium et de l'oxygène est un processus complexe nécessitant une ingénierie minutieuse et un équipement spécialisé.
