Hel - szlachetny gaz z Odolanowa

PGNiG jest jedynym w Unii Europejskiej producentem helu na skalę przemysłową. Polska spółka odpowiada za 1,5 proc. światowej produkcji tego pierwiastka.

Produkcja helu odbywa się w Oddziale PGNiG w Odolanowie. Miejscowość jest położona na skrzyżowaniu gazociągów przesyłowych z gazem wysokometanowym. Oddzielną siecią gazociągów, z kilkunastu złóż odległych nawet o 200 km, trafia tam gaz zaazotowany, czyli gaz ziemny o niższej jakości niż gaz wysokometanowy. Hel pozyskuje się z zaazotowanego gazu podczas oczyszczania tego ostatniego. 

Jak zauważył Wojciech Jakóbik, redaktor naczelny Biznesalert.pl, to pracownicy Oddziału PGNiG w Odolanowie pierwsi na świecie zastosowali instalację membranową do odzyskiwania helu z gazu ziemnego (przy kopalni gazu ziemnego Kościan-Brońsko). To pierwsza instalacja przemysłowa tej skali wykorzystującą technologię membranową. Technologia membranowa rozwinęła się w Stanach Zjednoczonych , częściowo dzięki federalnym grantom badawczym.  

Surowcem wsadowym dla instalacji helowej jest koncentrat helu pochodzący z dwóch instalacji odazotowania funkcjonujących w Odolanowie i Grodzisku Wlkp. Kopalnie gazu eksploatowane przez PGNiG w zachodniej Polsce są źródłem gazu zaazotowanego oczyszczanego właśnie w tych odazotowaniach w Odolanowie i w Grodzisku Wielkopolskim. W jego składzie znajduje się hel (0,2%), który w procesie odazotowania gazu zaazotowanego staje się koncentratem helowym składającym się w 80 procentach z tego pierwiastka chemicznego (reszta to głównie azot).

Oczyszczony i skroplony hel trafia potem do zbiorników magazynowych, skąd nalewany jest do wysyłanych odbiorcom kontenerów kriogenicznych lub dewarów. Część helu sprzedawana jest klientom w postaci gazowej, po jego uprzednim sprężeniu i naładowaniu do wysokociśnieniowych butli, wiązek butlowych czy rurowozów . 

Hel znajduje się na liście 25 krytycznych surowców Unii Europejskiej sporządzonej przez Komisję Europejską.  

Helonośne złoża gazu

Hel występujący w przyrodzie to głównie HEL-4; jedynie śladowe ilości HELU-3 pojawiają się w połączeniu z HELEM-4 lub jako wynik reakcji jądrowych. Obecnie jedynym ekonomicznie opłacalnym źródłem helu są złoża gazu ziemnego o przeciętnej zawartości ok. 0,1 proc. Helonośne złoża w zdecydowanej większości znajdują się w USA - głównie w środkowych stanach i regionie Gór Skalistych. Poza Stanami Zjednoczonymi hel produkowany jest w Algierii, Katarze, Rosji, Australii i Polsce. 

PGNiG ma 1,5 proc. udziału w jego światowej produkcji (największymi producentami są : USA - 75 mln m sześc. Katar – 40 mln m sześc. i Algieria – 15 mln m sześc.) i w 9 proc. pokrywa zapotrzebowanie europejskie na hel. 

Hel jest odzyskiwany z helonośnych złóż gazu ziemnego, najczęściej w procesie niskotemperaturowego przetwarzania gazu w celu jego skroplenia lub odazotowania. Otrzymany tak hel surowy (koncentrat helu) jest później doczyszczany kriogenicznie. Ta powszechnie stosowana metoda, stosowana także w Odolanowie, polega na schłodzeniu go do momentu kondensacji wszystkich zanieczyszczeń, a następnie przepuszczany przez złoża węgla aktywowanego. Roczna produkcja helu w PGNiG to ok. 3 mln metrów sześciennych.

Nowy zbiornik w Odolanowie

Niedawno w odolanowskim oddziale PGNiG zainstalowano nowy zbiornik na hel. W niespełna 30 dni od przyjazdu do Odolanowa z USA został on zamontowany na konstrukcji nośnej i podłączony rurociągami próżniowymi do skraplarek helu. Nowy zbiornik zastąpił ten, który był eksploatowany od momentu uruchomienia instalacji w 1977 r. W zbiorniku magazynowana jest ciecz helowa o temperaturze -269 stopni Celsjusza, czyli bliskiej zera bezwzględnego.  

Zbiornik został precyzyjnie posadowiony na przygotowanej wcześniej konstrukcji wsporczej, a następnie połączony ze skraplarkami helu systemem rurociągów w izolacji próżniowej , który zakontraktowano jako prefabrykowaną dostawę pomocniczą. Na miejscu konieczne było ich finalne spawanie oraz uzupełnienie super izolacji.

Po miesiącu od przybycia zbiornik został podłączony, oczyszczony i schłodzony tak, że przyjmuje już ciecz helową, przy czym odbyło się to bez zachwiania procesu skraplania helu w Odolanowie .

Zastosowanie helu

Hel ciekły jest wykorzystywany m.in. w rezonansie magnetycznym MRI, a konkretnie do schładzania cewek magnesu nadprzewodzącego w tych diagnostycznych urządzeniach medycznych. Stosowany jest w badaniach związanych z nadprzewodnictwem. Znajduje zastosowanie w produkcji światłowodów oraz w magnetohydrodynamicznym systemie transportu wodnego (przepompowywanie wody w rurociągu). Jest też wykorzystywany przy prowadzonych przez Amerykanów i Rosjan badaniach nad unieszkodliwianiem reaktorów plutonowych i wykorzystaniem ich do produkcji energii elektrycznej. Ze względu na swoją temperaturę używa się go do chłodzenia silników rakietowych. 

Hel gazowy z kolei znajdzie zastosowanie w spawalnictwie, lutowaniu układów elektronicznych, wykrywaniu nieszczelności w miejscach, gdzie - z uwagi na bezpieczeństwo lub okres używalności - wymagana jest wyjątkowa szczelność (najczęściej rurociągi w reaktorach jądrowych, przewody telewizyjne czy hermetycznie szczelne układy elektroniczne).

Wraz z tlenem i wodorem sprawdza się w mieszankach oddechowych dla nurków; znajduje też zastosowanie w chromatografii gazowej (głównie do analizy złożonych mieszanin związków chemicznych – często używana przez ratowników górniczych w kopalniach podczas akcji ratowniczych).

No i wreszcie nie sposób pominąć baloniarstwa, gdzie do II wojny światowej hel stosowany był w sterowcach i balonach w specjalistycznym transporcie powietrznym. Obecnie używany jest on do unoszenia balonów meteorologicznych, balonów do badania i próbkowania atmosfery (np. na Antarktydzie przy badaniu dziury ozonowej), balonów radarowych (np. w USA dla śledzenia przemytu narkotykowego wzdłuż południowej granicy), sterowców oraz baloników dekoracyjno-reklamowych.

KB