De acordo com pt.wedoany.com-O dispositivo de separação de hidrogênio e hélio desenvolvido de forma independente pelo Departamento de Novas Energias do Instituto de Pesquisa de Engenharia da China Youyan obteve um avanço tecnológico-chave, capaz de separar fontes de gás misto de hidrogênio e hélio com vazão variável e produzir hélio com pureza superior a 99,999%, eficiência de separação não inferior a 99,9% e taxa de recuperação de hélio superior a 98%.
O hélio, como recurso escasso que garante a segurança estratégica e a indústria de alta tecnologia da China, desempenha um papel insubstituível em áreas-chave como fabricação de semicondutores, ressonância magnética nuclear (RMN) supercondutora na medicina, limpeza de tanques de combustível de foguetes espaciais e computação quântica. A dependência externa da China em relação ao hélio ultrapassa 80%, e a tecnologia de separação de hidrogênio e hélio de alto nível tornou-se o principal desafio para a extração em larga escala de hélio no país. Os processos tradicionais apresentam problemas como baixa eficiência de separação, pureza insuficiente e alto consumo de energia, além de riscos de segurança devido ao calor intenso gerado pela oxidação catalítica.
A equipe de inovação tecnológica do Departamento de Novas Energias do Instituto de Pesquisa de Engenharia da China Youyan, com base na tecnologia de armazenamento de hidrogênio em estado sólido, propôs um novo processo de separação de hidrogênio e hélio por adsorção química com ligas metálicas. Após dois meses de pesquisa tecnológica, a equipe desenvolveu um protótipo que conseguiu separar eficientemente o hidrogênio do hélio. O hélio produzido por essa tecnologia atinge pureza superior a 99,999%, atendendo ao padrão nacional de hélio de alta pureza, com uma taxa de recuperação de 98%. Além disso, sua variação de entalpia de reação é apenas um décimo da oxidação catalítica tradicional, melhorando significativamente a segurança e a eficiência energética do processo de separação.
O primeiro conjunto do dispositivo de separação de hidrogênio e hélio já foi instalado e está em operação no Grupo Zefengda, em Shanxi. O dispositivo operou de forma estável por longos períodos em temperaturas ambientes de cerca de -20°C no inverno de Lüliang, produzindo com sucesso hélio de alta pureza com pureza não inferior a 99,999%. Esse resultado foi reportado na primeira página do Diário de Ciência e Tecnologia. Com base no protótipo, a equipe do projeto desenvolveu um produto comercial com funções como operação totalmente automática, monitoramento em tempo real, transmissão de dados e alarme de falhas, e já recebeu vários pedidos para validação de aplicação em mercado em larga escala.
No local do projeto em Qingyang, Gansu, diante do problema repentino de degradação do desempenho do dispositivo devido a grandes flutuações na composição da fonte de gás natural, a equipe técnica ajustou os parâmetros do processo no local e realizou discussões colaborativas online para otimizar e iterar o processo. O técnico Wang Renqi, em um ambiente onde não era possível realizar operações com fogo ou eletricidade, usou uma bomba mecânica manual para substituir o óleo de transferência de calor de alta viscosidade, garantindo a operação estável do equipamento. Após meio mês de esforços, o dispositivo de separação de hidrogênio e hélio retomou a produção estável, superando o desafio de engenharia das flutuações na fonte de gás de entrada.
Em termos de iteração tecnológica, o líder da equipe, Geng Xinhu, monitorou continuamente os dados operacionais do dispositivo e concluiu o desenvolvimento do pacote de processo "processo de ciclo de múltiplas torres", formando diretrizes de projeto de processo reutilizáveis e normas operacionais. Considerando as condições de operação dos processos de produção de amônia sintética e fibra óptica, Geng Xinhu projetou uma nova estrutura de distribuidor de gás para a torre de adsorção, reduzindo em 50% a resistência ao fluxo de gás na torre de adsorção de liga otimizada.
Atualmente, a série de dispositivos de separação de hidrogênio e hélio desenvolvida pelo Departamento de Novas Energias do Instituto de Pesquisa de Engenharia da China Youyan foi aplicada com sucesso em vários projetos de extração de hélio de gás natural. A equipe está focada na direção de pesquisa de "separação e purificação eficientes de hidrogênio e hélio de alta pureza", otimizando continuamente o processo de separação e explorando novas aplicações em áreas como amônia sintética e fibra óptica.
