Obtencion Industrial De Helio Y Argón

Producción de helio y argón
Introducción
Los gases nobles surgen en la naturaleza como constituyentes menos abundantes de la atmósfera. La primera indicación de la existencia de los gases nobles fue divulgada por el químico ingles Cavendish, en 1784.
Los gases nobles se ubican en el grupo VIIIA en la tabla periódica de los elementos químicos. Los gases nobles se caracterizan ya que presentanpropiedades químicas muy similares.
Los átomos de los gases nobles tienen capas de valencia completamente llenas; el helio tiene una configuración electrónica 1s2, y cada uno de los otros gases nobles tiene una configuración electrónica más externa s2p6 (octeto); lo cual los hace casi inertes y no pueden formar enlaces con otros átomos.
Los gases nobles existen como moléculas monoatómicas debidoa su configuración electrónica.
El helio es un elemento químico de número atómico 2, símbolo He y peso atómico estándar de 4,0026. Pertenece al grupo 18 de la tabla periódica de los elementos, ya que al tener el nivel de energía completo presenta las propiedades de un gas noble. Es decir, es inerte (no reacciona) y al igual que estos, es un gas monoatómico incoloro e inodoro que cuenta con elmenor punto de ebullición de todos los elementos químicos y solo puede ser licuado bajo presiones muy grandes y no puede ser congelado.
El argón o argon es un elemento químico de número atómico 18 y símbolo Ar. Es el tercero del gas noble, incoloro e inerte como ellos, constituye el 0,934% del aire seco. Su nombre proviene del griego αργος, que significa inactivo (debido a que no reacciona).Procesos Industriales
Helio
Para su uso a gran escala, se extrae por destilación fraccionada a partir del gas natural, que contiene hasta un 7% de helio, debido a que su presencia en el aire es solo una fracción comparada con la de la del neón, y sin embargo, su demanda es mucho mayor .Al tener un punto de ebullición más bajo que cualquier otro elemento, se utilizan bajas temperaturas y altaspresiones para licuar casi todos los demás gases (principalmente nitrógeno y metano). El helio crudo resultante se purifica por medio de exposiciones sucesivas a temperaturas bajas, en la que casi todo el nitrógeno y los otros gases restantes se precipitan fuera de la mezcla gaseosa. Como una fase de purificación final, se utiliza carbón activado, lo que da como resultado helio grado A, con una purezadel 99,995%. La principal impureza en el helio grado A es el neón. En la fase final de la producción, la mayoría del helio que se produce es licuado por medio de un proceso criogénico. Esto es necesario para aplicaciones que requieren helio líquido y también permite a los proveedores de helio reducir el costo en el transporte a larga distancia, dado que la mayoría de los contenedores de heliolíquido tienen una capacidad cinco veces mayor que la de los camiones cisterna que trasportan helio gaseoso.
Argón
El gas se obtiene por medio de la destilación fraccionada del aire licuado, en el que se encuentra en una proporción de aproximadamente el 0,94%, y posterior eliminación del oxígeno residual con hidrógeno.
Condiciones de operación
Helio
Un compresor de émbolo comprime el helio que sesuministra desde gasómetros y lo hace pasar al condensador, en el que entran por hora unos 350 m3 de helio gaseoso comprimido hasta 22-23 atm. Primeramente el helio se enfría en un baño de nitrógeno líquido (70 °K). Luego, una parte de helio enfriado pasa a la máquina de expansión de émbolo, donde se expande, haciendo moverse al émbolo, y la temperatura de helio baja hasta 11-12 °K. A continuación,el helio frío se utiliza para enfriar nuevas porciones de helio. La otra parte de helio gaseoso enfriado entra al llamado escalón de estrangulación, en el cual lo hacer pasar por el estrangulador. El gas, enfriado ya considerablemente, se enfría más aún, transformándose, parcialmente, en líquido (se licua cerca del 10% de la cantidad inicial de helio).
El rendimiento del aparato llega a 45 l/h...