طرح تولید گاز هلیوم

هلیوم یک عنصر شیمیایی، بی بو و بی رنگ و بی مزه و البته غیر سمی است و البته به لحاظ شیمیایی بی اثر است که با قرار گرفتن در کنار مواد دیگر وارد واکنش با آنها نمی‌شود و در جدول مندلیف نیز در دسته گازهای نجیب قرار می‌گیرد. هلیوم بعد از هیدروژن سبک‌ترین عنصر و به لحاظ فراوانی دومین عنصر در جهان هستی است، اما در جو کره زمین بسیار کمیاب است.
هلیوم دومین عنصر فراوان در جهان است. عنصر دوم در جدول دورهای از ناصر بی اثر، بی رنگ و بدون بو می باشد. هلیوم به عنوان نیمه هادی ها و بادکنک های تولد و… مورد استفاده قرار می گیرد. هلیوم به دلیل تراکم بسیار کم در هوا شناور می شود. همچنین چگالی کم در اثر استنشاق هلیوم، اثر عجیب و غریبی دارد. شاید تا به حال امتحان کرده باشید و یا دیده اید زمانی که هلیوم را استنشاق می کنند صدای جیر جیر مانند ایجاد می کند. هرمقدار گاز اطراف تارهای صوتی کمتر متراکم شود، لرزش آن هم سریع تر بوده و صدای صوت مانند را به سمت آسمان می فرستد
از هلیوم عنصری است صدرنشین جدول مندلیف و در کوتاه ترین تناوب آن قرار دارد، دارای نشان شیمیایی He و عدد اتمی ۲ می باشد. گاز هلیوم یکی از یازده عنصر گازی شکل و اولین گاز نجیب در گروه گازهای نجیب جدول تناوبی است. این عنصر شگفت انگیز به طور معمول و در دمای اتاق گازی شکل است مگر اینکه تحت شرایط و وضعیت خاص قرار بگیرد (دمای پایین و فشار بالا). گاز هلیوم به دلیل پر بودن لایه ی ظرفیتش، بی اثرترین گاز بعد از نئون است و به دلیل واکنش پذیری پایین، گاز هلیوم، سمی هم نیست. گاز نجیب هلیوم نسبت به اکسیژن بی اثر است و خطر اشتعال نیز در آن وجود ندارد، بنابراین ذخیره سازی آن برای استفاده نیز آسان تر خواهد بود.
هلیوم تا دمای صفر مطلق در فشار معمولی حالت مایع خود را حفظ می کند. گاز هلیوم به دلیل داشتن ویژگی های شگفت انگیزی که به آن اشاره شد، در صنعت، پزشکی، گردشگری و حتی مصارف خانگی مانند پر کردن بادکنک های هلیومی به صورت گسترده مورد توجه قرار دارد. امروزه وسعت کاربردهای هلیوم در جهان رو به افزایش است و ازاین رو میتوان از هلیوم به عنوان عنصری استراتژیک نام برد. با بررسی و مقایسه شاخص قیمتی مواد مختلف ازجمله طلا، نقره، پلاتین، نفت خام و گاز طبیعی با شاخص قیمتی هلیوم، مشاهده میشود که رشد قیمت هلیوم در دهه گذشته، بیشتر از سایر مواد پرکاربرد بوده است. در دهه گذشته تقاضای هلیوم از عرضه آن بیشتر بوده و این موضوع منجر به افزایش قیمت این ماده شده است. بررسی ها نشان میدهد که در آینده تقاضای هلیوم از عرضه آن بالاتر خواهد بود و این موضوع اهمیت سرمایه گذاری در این حوزه را بیان میکند.
میدان گازی پارس جنوبی بزرگترین منبع گازی دنیا است، اما غلظت هلیوم موجود در این حوزه گازی، بالا نیست. گاز هلیوم بعد از گاز هیدروژن فراوانترین عنصر در جهان است و بخش عمده ی هلیوم در خارج از جو زمین و در کیهان می باشد بطوری که در هوا کره ی زمین گاز هلیوم بسیار کمیاب است. واپاشی هسته ای طبیعی در عنصرهای سنگین پرتوزائی مثل اوارنیوم و توریم بخش عمده ی هلیوم موجود در خاک زمین را تشکیل می دهد. بدین صورت که در اثر واپاشی ، ذره های بتا از عنصر تابیده شده و هسته ی هلیوم بدست آمده است . هلیومی که بدین روش بدست می آید آغشته با گاز طبیعی است که می توان به روش تقطیر جزء به جزء گاز هلیوم را خالص سازی کرد.
شایان دکراست ” میدان گازی ایالات متحده ” یکی از مهمترین منبع تولید گاز هلیوم در جهان است.
بیشترین گاز هلیوم خارج از کره ی زمین در حالت پلاسما می باشد . در حالت پلاسما بر خلاف حالت اتمی دیگر الکترون ها در بند هسته نیستند و حتی اگر تنها بخشی از آن یونی شده باشد، دارای رسانائی الکتریکی بالائی خواهد بود
گاز هلیوم بعنوان یک منبع تجدید ناپذیر می باشد که با آزاد شدن آن در اتمسفر امکان بازیابی آن وجود ندارد.

تاریخچـه گاز خالص هلیوم

هلیوم (هلیم) ( از واژه یونانی helios به معنی خورشید ) درسـال ۱۸۶۸ توسط “Pierre Janssen” فرانســوی و “Norman Lockyer” انگلیسی که مستقل از هم فعالیت می‌کردند، کشف شد. هر دوی آنها هنگام یک خورشید گرفتگی در همان سال ، مشغول مطالعه بر روی نور خورشید بودند و بطور طیف‌نمایی متوجه خط انتشار عنصر ناشناخته ای شدند. “Eduard Frankland” ضمن تایید یافته‌های Janssen ، نام این عنصر را با توجه به نام خدای خورشید در یونان ،Helios پیشنهاد کرد و چون انتظار می‌رفت این عنصر جدید ، فلز باشد، پسوند ium – را به آن افزود.
“William Ramsay” سال ۱۸۹۵ این عنصر را از clevite جدا نمود و در نهایت متوجه غیر فلز بودن آن گشت، اما نام این عنصر تغییری نکرد. “Nils Langlet” و “Per Theodor Cleve” شیمیدانان سوئدی که بطور مستقل از Ramsay کار می‌کردند، تقریبا” در همان زمان موفق به جداسازی هلیوم از Clevite شدند.
سال ۱۹۰۷ “Thomas Royds” و “Thomas Royds” موفق به اثبات این واقعیت شدند که ذرات آلفا ، هسته‌های اتم هلیوم می‌باشند. “Heike Kamerlingh Onnes” فیزیکدان آلمانی درسال ۱۹۰۸ اولین مایع هلیوم را بوسیله سرد کردن این گاز تا ۹K بدست آورد و به سبب این کار بزرگ ، جایزه نوبل را به او اهداء کردند.
سال ۱۹۲۶، یکی از شاگردان او به نام “Willem Hendrik Keesom ” برای اولین بار هلیوم را بصورت جامد تبدیل نمود.

کاربرد و موارد استفاده از هلیوم

بر اساس پیش بینی های انجام شده در سال های آتی تولید و فروش هلیوم بسیار بالا رفته . خواص اساسی و قابل توجه این ماده باعث مفید بودن آن برای بسیاری از کاربردها شده است. اما تعداد افراد کمی از طیف گسترده کارایی آن ها مطلع هستند.
ساخت ابررساناها
پزشکی
هوا و فضا
جوشکاری
بالون و کشتی هوایی
ساخت فیبر نوری
ساخت نیمه‌رسانا

آهن ربای ابررسانا

به آهن ربایی الکتریکی که از سیم پیچ های ابر رسانا ساخته شده باشد ، آهن ربای ابر رسانا گویند . سیم های ابر رسانا در مقایسه با سیم های معمولی ، جریان الکتریکی بسیار بیشتری از خود عبور می دهند که باعث ایجاد میدان مغناطیسی قوی تری می شود . هر مقدار آهن ربای الکتریکی قوی تر باشد ، هزینه ی کمتری را نیز به بار خواهد آورد زیرا انرژی کمتری را هدر داده و به گرما تبدیل می نماید .
در حین کار ، سیم پیچ های مغناطیسی باید تا دمایی پایین تر از دمای بحرانی خود سرد شوند که به این منظور از هلیوم مایع استفاده می کنند . بنابراین در ساخت سیم پیچ بیشتر ابررسانا ها کاربرد دارند . هر چه دما پایین تر باشد سیم پیچ ابررسانا بهتر کار می‌کند . زیرا مواد با عبور از جریان‌های بالاتر ، باعث ایجاد میدان مغناطیسی قوی تر شده که این خود باعث می شود که همچنان به عنوان ابررسانا کار کنند و درنتیجه مدت زمان دیرتری از حالت ابر رسانایی خارج شوند . در حال حاضر ، دانشمندان به دنبال ابررساناهای با دمای بالا هستند تا برای سردسازی ناچار به استفاده از هلیوم مایع نباشند و تنها از نیتروژن مایع استفاده نمایند .
آهن رباهای ابررسانا به صورت گسترده در دستگاه‌های ام‌آرآی و ابزارهای تشدید مغناطیسی هسته ، طیف‌ سنجی جرمی ، فرآیند جداسازی مغناطیسی و شتاب‌دهنده ذره‌ای به کار برده می شود .

پزشکی(MRI)

هلیوم مایع ، با داشتن دمای ۲۶۹- درجه ی سانتیگراد که معادل با ۴۵۲٫۱۱- درجه ی فارنهایت می باشد ، سرد ترین ماده بر روی کره ی زمین است به همین دلیل تنها ماده ی سرد کننده ای به شمار می رود که می توان از آن در صنایع ابر رسانا استفاده نمود .
نخستین و مهم‌ ترین کاربرد گاز هلیوم ، در دستگاه‌های MRI برای ارزیابی آسیب ‌ها و تشخیص بیماری در پزشکی است . این دستگاه‌ ها از یک میدان مغناطیسی بسیار قوی که توسط آهن رباهای ابررسانا تولید می‌شود استفاده می‌کنند . این آهنرباها مقدار بسیار زیادی گرما تولید کرده که با استفاده از هلیوم مایع خنک می‌شود . به دلیل دارا بودن کمترین گرمای ویژه و همچنین پایین‌ ترین نقطه ذوب و جوشی که هلیوم مایع پس از هیدروژن دارد ، هیچ جایگزینی برای آن در این زمینه ی بسیار مهم وجود ندارد .
سیم موجود در داخل دستگاه باید به دمای نزدیک به صفر درجه کاهش پیدا کند که به این منظور ، دستگاه برای حفظ درجه حرارت سرد نیاز به یک ماده دارد و آن ماده ، هلیوم مایع است . به همین دلیل به صورت پیوسته و مداوم بر روی سیم ها هلیوم مایع ریخته می شود . از هلیوم مایع برای خنک کردن سیم پیچ آهن رباهای ابررسانا موجود در دستگاه های MRI و رساندن دمای آن به دمای زیر ۱۰ درجه ی کلوین استفاده می شود .این ماده ، تنها ماده ی به اندازه ی کافی سرد برای ترویج ابررسانایی در آلیاژهای فلزی می باشد . ابررسانایی یک اثر فیزیکی است که در مواد مختلف ، زمانی رخ می دهد که درمعرض دمای بسیار پایین قرار داشته باشند . ابررسانایی یک جریان الکتریکی به جریان دیگر به وسیله ی یک هادی الکتریکی بدون ایجاد مقاومت الکتریکی و در نتیجه ، زیان صفر را ممکن می سازد . هر دستگاه ام آر آی ، در حدود ۱۷۰۰ لیتر هلیوم استفاده می کند . به طور استاندارد ۱۸ عدد بادکنک نیاز به حدود ۰٫۱ اونس هلیوم دارد ، و دستگاه MRI ، ۵۶۱۰۰ اونس هلیوم استفاده می کند در نتیجه می توان تصورکرد که میزان استفاده هلیوم مورد نیاز در دستگاه MRI به چه اندازه می تواند باشد .به دلیل استفاده ی زیاد از هلیوم ، مقدار آن رو به کاهش است و از طرفی مقدار هلیوم موجود بر روی کره ی زمین زیاد نمی باشد ، بنابراین باید میزان مصرف هلیوم در دستگاه های ام آر آی کاهش یابد در غیر این صورت باعث می شود که در آینده ، میزان هلیوم مصرفی افزایش پیدا کند . به دلیل آنکه هیدروژن به اندازه هلیوم توانایی سرماسازی ندارد ، در این دستگاه نمی توان از هیدروژن و یا یخ خشک استفاده نمود . از طرف دیگر کربن دی اکسید نیز به علت دارا بودن ویژگی هایی نظیر: جامد بودن و واکنش پذیر بودن و داشتن دمای جوش بالا ، نمی تواند جایگزین مناسبی برای هلیوم باشد .

پرواز

در گذشته به میزان قابل توجهی از هلیوم در سفینه های فضایی استفاده می شد . مزیت گاز هلیوم نسبت به هیدروژن این است که بر خلاف هیدروژن منفجر نمی شود ولی چون در مقایسه با هیدروژن گران تر می باشد به صورت مخلوط اشتعال ناپذیر از ۲۶ درصد هیدروژن و ۷۴ درصد هلیوم به کار می رود . فضای خالی بالایی در محلی که سوخت قرار گرفته را از گاز هلیوم پر می کنند که این خود باعث می شود که جابه جایی سوخت و اکسیدکننده ها راحت تر شود و علاوه بر آن ، می توان با آن ، هیدروژن و اکسیژن را فشرده کرد تا سوخت موشک تولید شود . برای زدودن سوخت و اکسیدکننده‌ها از ابزارهای پیش از پرواز و همچنین پیش خنک کردن هیدروژن مایع در فضاپیما به هلیوم احتیاج می باشد . برای نمونه می توان به موشک ساترن ۵ در برنامه فضایی آپولو که پیش از پرتاب به ۳۷۰,۰۰۰ مترمکعب هلیوم نیاز داشت ، اشاره کرد .
در حال حاضر استفاده از هلیوم در سفینه های فضایی چندان معمول نیست ولی هنوز هم برای پر کردن بالون های هوایی از گاز هلیوم استفاده می کنند . در ایالات متحده ، لاستیک برخی از خودرو ها و هواپیما ها را با هلیوم پر می کنند . همچنین برای نگهداری اسناد خیلی مهم نیز از گاز هلیوم استفاده می کنند .
درموتور فضاپیمایی موسوم به فضاپیمای « مسنجر » از هلیوم استفاده شده است . موتور این فضاپیما از نوع « تحتِ فشار » بوده ، به این معنا که از هلیوم موجود در محفظه دیگری کمک گرفته شده تا سوخت و اکسید کننده را به جلو و به داخل محفظه ی احتراق موتور هل دهد و به این ترتیب از هلیوم به عنوان نیروی محرک سرد استفاده می کند . به عبارت دیگر، وقتی موتور موشک با سوزاندن سوخت ، نیروی پرتاب کسب می کند ، هلیوم ، فضاپیما را با بهره گیری از فشار ساده ی گازی به جلو می راند ، همانند یک بادکنک که وقتی سرش را باز می کنید ، هوای موجود در آن خارج می شود . هلیوم تحت فشار شدیدی قرار دارد و باید در برابر نیروی وارد شده از سمت احتراق موشک مقاومت نماید و هنگامی که سوخت فضاپیما به پایان می رسد ، مقداری هلیوم در محفظه ی فشار باقی می ماند . بنابراین هلیوم باعث می شود که فضاپیما بتواند مدت زمان بیشتری پرواز کند و قبل از اینکه به طور کامل نابود شود ، از گاز هلیوم برای یک ماه زندگی بیشتر استفاده کند .

جوشکاری

در فرآیند جوشکاری با قوس الکتریکی ،از هلیوم به عنوان لایه محافظ و یا پوشش بر روی موادی که در دمای جوشکاری در اثر تماس با هوا یا نیتروژن دچار آسیب می‌شوند ، استفاده می شود . از گازهای گوناگونی در زمینه ی جوشکاری با قوس الکتریکی به عنوان گاز محافظ استفاده می شود که هلیوم به جای آرگون ارزان ، به خصوص برای موادی که رسانش گرمایی بالاتری دارند به کار می‌رود مانند آلومینیم و مس . از کپسول گاز هلیوم ، به عنوان یک گاز محافظ و پوشش در فرآیندهای جوشکاری با قوس الکتریکی به کار می‌رود تا بدین تر تیب ، با جلوگیری از تماس اکسیژن ، مانع از اکسید‌ شدن فلزات داغ و دیگر واکنش‌هایی که ممکن است در دمای بالا اتفاق بیفتد شود. در صنعت جوشکاری گاز ها را به سه گاز کربن دی اکسید ، هلیوم و آرگون تقسیم می کنند . از این گاز ها به عنوان محافظ استفاده می شود . روش های معمول در تکنولوژی جوشکاری را به گونه های زیر دسته بندی می کنند :
الف) جوشکاری ذوبی : شامل روش‌هایی همچون الکترود دستی ، قوس الکتریکی ، زیرپوردی ، MIG/MAG ، TIG ، پلاسما ، جوشکاری گاز ، اشعه الکترونی ، الکترواسلگ و اشعه لیزری می باشد .
ب) جوشکاری فشاری : این جوشکاری شامل جوش مقاومتی ، مافوق صوتی ، اصطکاکی ، انفجاری و نفوذی می باشد .
جوشکاری TIG همان جوشکاری آرگون بوده که از یک الکترود غیر مصرفی از جنس تنگستن برای ایجاد قوس استفاده می‌کند ( علت استفاده از تنگستن ، دمای ذوب بالای آن می باشد ) و گاز خنثی نیز همان آرگون است که برای محافظت از جوش به کار می‌رود . در این روش جوشکاری ، به طور معمول ، جهت ذوب شدن و پر کردن منطقه ی جوشکاری از سیم جوش استفاده می شود . جوشکاری میگ / مگ ( MIG/MAG ) با گاز محافظ همان جوشکاری قوس الکتریکی با گاز محافظ شامل دو روش MIG و MAG می ‌باشد . تفاوت بین این دو روش در نوع گاز مصرفی که برای محافظت جوش به کار می‌رود می باشد . در روش MIG گاز محافظ از نوع گاز خنثی ( آرگون یا هلیوم ) بوده ، درحالی‌که در روش MAG گاز محافظ از نوع گاز فعال می باشد ( مانند کربن دی اکسید یا ترکیبی از آن با آرگون ) .

بالون و بادکنک

در این زمینه ، از هلیوم بیشتر به عنوان گاز بالابرنده استفاده می شود که در زمینه ی تبلیغات ، تحقیقات جوی ، شناسایی نظامی کاربرد دارد . قدرت بالابرندگی هلیوم ، ۹۲٫۶۴% هیدروژن است اما ایمن تر از هیدروژن محسوب می شود زیرا بر خلاف آن قابل اشتعال نیست . علاوه بر موارد ذکر شده ، از کپسول هلیوم ، برای باد کردن و بالا بردن بادکنک ها که از معمول ترین مصارف آن می باشد ، استفاده می شود .
حال می خواهیم بدانیم نحوه ی کار بالون های گازی یا کشتی های هوایی چگونه است؟
از آنجایی که برخی گازها مانند هلیوم ، نسبت به هوا دانسیته کمتری داشته و سبک تر می باشند ، می توان از آن ها برای بالا بردن بالون ، بدون گرم کردن ، استفاده نمود .
هلیوم ، یکی از بهترین گاز های سبک است که برای پر کردن بالون های مدرن استفاده می شود. چون هوا از هلیوم سنگین تر است ، در بالون های گازی برای جلوگیری از مخلوط شدن هوا با هلیوم ، هوا را درون محفظه هایی به نام بالونِت حبس می کنند. به کمک این بالونت ها می توان ارتفاع بالون را تنظیم نمود ؛ به این صورت که پمپ کردن هوا به درون بالونت ها ، باعث می شود که وزن بالون ها افزایش یافته و ارتفاع آن ها کم شود .

آزمایشگاه

از لحاظ فیزیکی گاز هلیوم از قانون گازهای کامل پیروی می کند و به همین دلیل در دماسنج های گازی به کار می رود . در آزمایشگاه فیزیک از هلیوم مایع جهت بررسی خواص مواد در دماهای پایین استفاده می شود . در آزمایشگاه شیمی نیز از این گاز به عنوان یک گاز بی اثر و همچنین در دستگاه کروماتوگرافی گازی ، به عنوان گازی حامل کاربرد دارد .

معرفی ویژگی های بی نظیر هلیوم

هلیوم دومین عنصر سبک می باشد. این ماده از نظر شیمیایی بی اثر شناخته شده است و در واقع تمایلی به ترکیب با سایر عناصر را ندارد. از گاز هلیوم به دلیل هدایت حرارتی بالا در جوشکاری و در سالهای اخیر در صنعت الکترونیک در تولید نیمه رسانا و پنل‌های ال سی دی و سیم‌های فیبر نوری و در تجهیزات پزشکی در دستگاه MRI جهت خنک کردن ابر رسانا و در صنایع هوا فضا برای پاکسازی سیستم هیدروژن و در غواصی درترکیب با دو گاز اکسیژن و نیتروژن استفاده می‌شود.
دارای بالاترین پتانسیل یونیزاسیون
میزان جوش هلیوم نسبت به سایر عناصر به صفر مطلق نزدیک است، بنابراین هلیوم مایع می تواند کم ترین دمای کارکرد را تامین کند
هلیوم در فشار اتمسفر تا صفر مطلق مایع باقی می ماند و فقط با اعمال ۲۵ اتمسفر می توان آن را جامد کرد. در فرم جامد آن هلیوم بسیار فشرده شده است و باعث تغییر بیش از ۳۰ درصد حجم می شود.
گرمای خاص و هدایت حرارتی هلیوم بسیار زیاد است
هلیوم از نظر رادیولوژیکی بی اثر است ( یعنی به راحتی در فرآیندهای هسته ای شرکت نمی کند و رادیو اکتیو نمی شود)

کد آیسیک مرتبط با صنعت تولید هلیوم

کد آیسیک مخفف International Standard Industrial Classification (سیستم بین المللی طبقه بندی استاندارد صنایع) است. کد گذاری به عنوان روش ساده و دقیق برای تعیین هویت کالا، قطعات ، مدارک و اموال ، سالها است که در سطح شرکت هاو زنجیره های تأمین مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد آیسیک هلیوم به شرح جدول ذیل می باشد

کد تعرفه گمرکی مرتبط با صنعت تولید هلیوم

تعرفه یا به عبارت دیگری(TARIFF) یک نوع معیار رقمی و یا عددی می باشد برای شناسی و تعیین جایگاه کالا در ترخیص کالا .
تعرفه گمرکی میزان حقوق ورودی قابل پرداخت برای ورود کالا می باشد.تعرفه گمرکی در بستر تاریخ مبتنی بر سیستم و روش های خاصی از قبیل اداره گمرک،آمار،حمل و نقل،بیمه و غیره طراحی و مورد استفاده قرار می گیرد.
با توجه به بررسی های انجام شده کد تعرفه گمرکی هلیوم به شرح جدول ذیل می باشد

قیمت هلیوم

روند تغییرات قیمت هلیوم مایع به صورت غیرِعمده به نسبت تغییرات قیمت هلیوم خام و یا گرید هلیوم با درصد خلوص ۹۹۷ / ۹۹ درصد یا بالاتر به صورت عمده، متفاوت است. علاوه بر این، قیمت هلیوم مایع جهت امور آزمایشگاهی و یا مصارف جزء، در مکان های مختلف، از هم متفاوت است. مشاهدات نشان میدهد که هیچ ارتباط مشخص و واضحی مابین قیمت و میزان تقاضای هلیوم در مصارف جزئی وجود ندارد. علت این امر نیز محدود بودن عرضه کنندگان آن است.

تولید هلیوم درکشورهای مختلف

با وجود اینکه هلیوم دومین گاز فراوان در کیهان است بر روی زمین نایاب می باشد و تنها چند منطقه در دنیا وجود دارد که دارای مقادیر کافی از هلیوم هستند که از جمله ی آن ها می توان به تگزاس ، اوکلاهما در ایالات متحده آمریکا ، لهستان ، الجزایر و روسیه اشاره نمود که در این بین ، کشور های شوروی سابق و ایالات متحده ، هلیوم را از گاز طبیعی تهیه می کنند . هلیوم تولیدی در این کشور ها ، عمده ترین تولید جهانی هلیوم می باشد .
چشمه های آب گرم نیز مقدار کمی هلیوم دارند . این چشمه ها در کشور فرانسه می باشند و مقدار هلیوم آن ها از ۰٫۰۱ تا ۱۰٫۱۶ در صد گازهای محلول ، در نوسان است .
در ژوئن ۲۰۱۶ (تیر ۱۳۹۵) مقادیر زیادی از هلیوم در صحرای «ریفت ولی» تانزانیا در شرق آفریقا کشف شد که برآوردهای انجام شده نشان می دهد که میزان ذخیره ی این میدان ۵۴ میلیارد مترمکعب است که می‌تواند نیاز چندین سال بشر را تامین کند . فعالیت آتشفشانی در « ریفت ولی » باعث انتشار گاز هلیوم در صخره‌های کهن شده که این گاز درنهایت در میدان‌های کم عمق تر به تله می افتد .

ایران و قطر

اصلی ترین شریک گازی ایران در پارس جنوبی ،کشور قطر است . طی سالیان گذشته ، در اثر همکاری قطر با آمریکا ، این کشور به یکی از بزرگ ترین صادر کننده های گاز هلیوم و هلیوم مایع تبدیل شده و با استفاده از تکنولوژی های روز ، میزان ظرفیت تولید بنزین و گازوئیل خود را به مقدار زیادی افزایش داده است . کارخانه هلیوم شماره دو قطر که اخیرا راه اندازی شد ، ظرفیت تولید گاز هلیوم را در این کشور به یک میلیارد و سه میلیون فوت مکعب رساند. این کارخانه می تواند بیست و پنج درصد تقاضای هلیوم مایع جهان را تامین کند . اتفاق های بزرگی که بازارهای هلیوم در انتظار آن هستند شروع تولید هلیوم در واحد گاز بارزان در قطر است که از آن تحت عنوان قطر ۳ و پروژه آمورگازپروم (Gazprom’s Amur) یاد می شود. اگرچه تصور می شود واحد قطر ۳ از نظر مکانیکی کامل است، اما زمان بندی دقیق شروع تولید در حال بررسی است. این در حالی است که پیش بینی می شود تولیدات این واحد با سرعت کمتری آغاز شده و در نهایت به ظرفیت حدود ۴۲۵ میلیون فوت مکعب استاندارد MMCF) ) در سال برسد. این پروژه دارای سه بخش است که انتظار می رود بخش اول این واحد تا قبل از پایان تابستان تولید خود را آغاز کند.  برنامه ریزی ها برای تولیدات بخش دوم و بخش سوم نیز به ترتیب برای اوایل سال ۲۰۲۲  و سال ۲۰۲۴ انجام شده است.
پارس جنوبی در ایران که دارای چهارده تریلیون متر مکعب گاز طبیعی و هجده میلیارد بشکه میعانات گازی است ، بزرگترین میدان فراساحلی جهان محسوب می شود و علاوه بر آن ، بیست و هشت درصد ذخایر گاز هلیوم جهان را دارد . پس از ایران و قطر ، کشورهای روسیه و امریکا ، دارای بیشترین ذخیره ی گاز هلیوم و هلیوم مایع جهان می باشند .
در حدود پنج سال پیش ، یک شرکت روسی ، تحقیقاتی برای استخراج هلیوم انجام داد و نتایج آن را در اختیار شرکت نفت ایران قرار داد. سپس بخشنامه هایی جهت مشارکت تمام شرکت های ایرانی به منظور تدوین سند راهبردی و تکمیل مطالعات امکان سنجی تولید گاز هلیوم ، صادر گردید .
با وجود این که ایران در حال حاضر از لحاظ منابع گاز طبیعی ، مقام اول را در جهان داراست و دارنده ی بیشترین ذخایر هلیوم در جهان است اما به دلیل عدم وجود تکنولوژی تولید آن ، تاکنون هیچ گونه اقدام عملی برای تولید هلیوم در ایران صورت نگرفته و ایران همچنان وارد کننده ی گاز هلیوم از کشور هایی نظیر امارات ، چین و روسیه می باشد .

ذخایر هلیوم

در مجموع ذخایر تولید هلیوم در جهان ۴۱ میلیارد فوت مکعب پیش بینی می‌شود که بیشترین ذخایر ازآن قطر، الجزایر، آمریکا و روسیه است . مصرف سالانه هلیوم در جهان نیز ۶ میلیون فوت مکعب و تولید سالانه آن ۱۷۵ میلیون متر مکعباست. در ایران نیز حجم بالای گاز موجود در پارس جنوبی ظرفیت بسیار مناسبی برای داشتن ذخایر هلیوم برای ایران فراهم کرده است.

فراوانی گاز هلیوم در ایران و جهان چگونه است؟

فراوان ترین عنصر بعد از گاز هیدروژن در جهان هستی گاز هلیوم است. اما مقدار آن در جو اطراف زمین کم است از طرفی گاز هلیوم را به دلیل سبکی آن و نفوذش به لایه های بالایی جو، نمی توان با سرد کردن جداسازی نمود، بنابراین گاز هلیوم بیشتر هنگام استخراج گاز طبیعی از دل زمین استخراج و جداسازی می شود. منابع گاز طبیعی که حاوی گاز هلیوم هستند در کشورهایی مانند امریکا، کانادا، الجزایر، روسیه، قطر و کشورمان ایران کشف شده اند. کشور ایران دارای چاه مشترک غنی از گاز هلیوم با قطر در منطقه ی خلیج فارس است بنابراین می تواند با تولید گاز هلیوم با خلوص مناسب و همچنین فروش گاز هلیوم در داخل و خارج از کشور باعث پیشرفت در اقتصاد و صنعت گردد.

عرضه و تقاضا (وضعیت کنونی و چشم انداز)

شیوع و همه گیری بیماری Covid-19 سبب شد تا تقاضا برای هلیوم کاهش یافته و سرانجام در فوریه ۲۰۲۰ کمبود هلیوم به طور ناگهانی برطرف شد. به این ترتیب بازار شاهد عرضه کافی شد که در نتیجه آن افزایش شیب دار قیمت ها متوقف گردید. پس از تجربه کاهش تقاضا به میزان ۲۵٪ در سه ماهه دوم سال ۲۰۲۰ ، اکثر تقاضاهایی که کاهش یافته بودند دوباره به بازار بازگشتند و بازارهای هلیوم در اوایل سال ۲۰۲۱ در یک تعادل نسبی قرار گرفتند.

حفظ تداوم عرضه هلیوم

اگرچه عرضه و تقاضا برای هلیوم در حال حاضر در یک تعادل منطقی قرار دارند، اما این بدان معنا نیست که چالش صنعت برای حفظ عرضه قابل اعتماد هلیوم متوقف شده است. زیرا حمل و نقل هلیوم از راه های آبی از طریق کشتی ها و هم چنین از راه های خاکی با استفاده از کامیون ها با مشکلات ناشی از همه گیری Covid-19 و همچنین برخی اختلافات بین بین کشورهای مختلف روبرو است. با وجود این مسائل، تأمین کنندگان هلیوم به طور کلی توانسته اند با عرضه کافی در بازار، تداوم در زنجیره تأمین هلیوم را حفظ کنند.

روند برگشت تقاضا در کاربردهای مختلف

در حالی که برخی از کاربرد های خاص هلیوم، از جمله بادکنک های جشن ها و مهمانی ها و کاربرد در گازهای غواصی و MRI هنوز به طور کامل از تأثیرات همه گیری ناشی از Covid-19 خلاص نشده اند، اما بخش هایی مانند الکترونیک و هوا فضا در حال رشد هستند. این طور به نظر می رسد که بازگشت و افزایش تقاضا برای هلیوم می تواند نشان دهنده بهبود کلی فعالیت های اقتصادی باشد و ممکن است حدود یک سال دیگر طول بکشد تا تقاضا برای گاز هلیوم به طور کامل به سطح قبل از همه گیری Covid-19 بازگردد.

ظرفیت های جدید تولید و کاهش کمبود عرضه

زمان دقیق عرضه حاصل از پروژه قطر ۳ مشخص نیست، اما به نظر می رسد احتمالاً تا پایان سال جاری ۱ میلیون فوت مکعب و تاپایان سال ۲۰۲۲ دو میلیون فوت مکعب ظرفیت جدید تولیدی وارد بازار شود. در صورتی که این عرضه ها واقعا تحقق پیدا کنند. بازارهای هلیوم تغییر بزرگی را تجربه می کنند و دوره کمبودهای مداوم مکرر که از سال ۲۰۰۶ گریبان این بازارها را گرفته بود، سرانجام به پایان خواهد رسید.

در دهه گذشته، تقاضای هلیوم از عرضه آن بیشتر بوده و این موضوع به افزایش قیمت آن منجر شده است. پس از پایان یافتن دوره کمبودِ هلیوم با شروع به کارِ واحد ۲ هلیوم قطر، تقاضا مجدداً به مقدار قبلی افزایش پیدا نکرد. علت این امر نیز فراگیری روش های کاهش مصرف هلیوم همچون بازیافت هلیوم توسط مصرف کنندگان و محققان بوده است. توضیحات بیشتر در قسمت های بعد آورده شده است، به هرحال آنچه قابل رؤیت است، قیمت بالای هلیوم حتی پس از سال های فراوانی هلیوم است. دو کشور ایالات متحده و قطر، عمده هلیوم جهان را تأمین میکنند. ازاین رو سیاست های مرتبط با عرضه هلیوم توسط این کشورها، نقش تعیین کننده ای در قیمت هلیوم خواهد داشت. شایان ذکر است که ایالات متحده علاوه بر عرضه هلیوم، بخشی از آن را ذخیره میکند و حتی واردکننده هلیوم نیز است. این مسئله ناشی از سیاست ایالات متحده برای تنظیم بازار در سال های آینده است. قطر و آمریکا دو تولیدکننده عمده هلیوم در جهان هستند.

وضعیت واحد های فعال تولید گاز هلیوم

در نمودار زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید گاز هلیوم در کشور به تفکیک استان آمده است .

جدول واحد های فعال تولید گاز هلیوم

در جدول زیر تعداد و ظرفیت واحدهای تولید گاز هلیوم در کشور به تفکیک استان آمده است .

درصورت تمایل به این مطلب امتیاز دهید: