Download Linde Technology 1 | 2008 (PDF 2,5 - Linde Gas

LINDE TECHNOLOGY // HELIum
12
20 bis über 3.500 Litern pro Stunde Verflüssigungsleistung hat Linde
weltweit bereits errichtet. Helium – auch Kind der Sonne genannt und
im Universum nach Wasserstoff das zweithäufigste Element – ist auf
der Erde ein seltener und nicht erneuerbarer Rohstoff. Das Edelgas ist
nur in geringen Mengen – zu etwa 0,0005 Volumenprozent – in der
Erdatmosphäre enthalten und kann deshalb im Gegensatz zu anderen
Industrie- und Spezialgasen nicht durch Luftzerlegung gewonnen
werden. Eine wirtschaftliche Produktion ist nur in Verbindung mit
der Erdgasaufbereitung und einem Heliumrohgehalt von mindestens
0,2 Prozent möglich. Aber nur an wenigen Stellen der Erde hat sich
das Element, das sich nur unter bestimmten geologischen Bedingungen
durch radioaktiven Zerfall im Erdreich bildet, auf solch hohe
Konzentration angereichert. Allein Erdgaslagerstätten in Nordamerika,
Russland, Polen, Nordafrika und im Persischen Golf sowie Australien
und Indonesien erfüllen diese Voraussetzung. Die erste heliumreiche
Erdgasquelle wurde vor rund 100 Jahren in den USA entdeckt,
weitere folgten. Über viele Jahrzehnte waren die Vereinigten Staaten
auch der größte Produzent dieses Edelgases. Auch heute noch stammen
große Teile der globalen Heliumproduktion, die im Jahr 2006 auf
etwa 160 Millionen Kubikmeter geschätzt wurde, aus Nordamerika.
Weltweit gibt es derzeit nur vier weitere Quellen außerhalb den USA,
aus denen Helium wirtschaftlich gewonnen wird: Algerien, Polen,
Katar und Russland.
Joint Venture zur Heliumgewinnung
Während Prognosen einen Rückgang der US-Heliumgewinnung aus
der laufenden Erdgasproduktion um etwa fünf bis zehn Prozent voraussagen,
werden in Russland, Katar, Ozeanien und Algerien neue
Heliumressourcen erschlossen. In Algerien, das über sehr große Erdgasvorkommen
verfügt, nutzt man das Potenzial der heliumreichen
Gasquellen erst seit rund 15 Jahren. Der staatliche Energieversorger
Sonatrach fördert Erdgas aus der Lagerstätte Hassi R’Mel in der Saha ra
und transportiert es über Pipelines nach Spanien und Italien sowie
in zwei Hafenstädte im Westen und Osten des Landes. Dort wird das
Erdgas für den weiteren Transport per Schiff in großen LNG-Anlagen
(LNG: Liquefied Natural Gas) verflüssigt. „Lange Zeit wurde das
Restgas bei der Erdgasverflüssigung verbrannt und das darin enthaltene
Helium in die Luft geblasen“, erinnert sich Klaus Brandl, Director
Helium für Europa, den mittleren Osten und Afrika. Seit Mitte der
1990er Jahre betreibt Sonatrach einen ersten Heliumverflüssiger in
Arzew im Westen des Landes und startete erfolgreich gemeinsam mit
Linde in Skikda im April 2007 die zweite Heliumproduktion. Bei der
Verflüssigung von Erdgas aus heliumreichen Quellen bleibt ein Gasgemisch
aus niedrig siedenden Komponenten wie Methan, Stickstoff,
Wasserstoff und verschiedenen Kohlenwasserstoffen zurück, das in
Algerien etwa fünf Prozent Helium enthält. Im Vergleich zu anderen
Quellen ist der Heliumanteil des algerischen Erdgases gering. Da aber
Sonatrach gleich mehrere LNG-Anlagen in Skikda betreibt und sehr
große Mengen an Erdgas verflüssigt, wird die Heliumproduktion auch
dort wirtschaftlich interessant. Das „Abfallprodukt“ der Erdgasverflüssigung
ist zugleich der Rohstoff für die Heliumgewinnung. Diesen liefert
Sonatrach dann zur weiteren Verarbeitung via Pipeline an das
Joint Venture Helison Production (Helison: Helium Linde Sonatrach),
an dem der Linde-Konzern 51 Prozent der Anteile hält. Das Gemeinschaftsunternehmen
wurde im Jahr 2003 für den Betrieb der Heliumgewinnung
in Skikda gegründet. Den Bau und die Planung bezüglich
Erzeugung und Verflüssigung übernahm dabei ein Team von
40 Experten der Linde Divison Engineering. Die Heliumgewinnung ist ein
kältetechnischer Prozess, bei dem man ein Gemisch niedrig siedender
Gase durch Abkühlung und Verflüssigung auftrennt. In einem ersten
Schritt wird die heliumreiche Gasmixtur im Tieftemperaturprozess
angereichert und bei minus 180 Grad Celcius weitgehend von Methan
und Stickstoff befreit. Dies geschieht in
einer so genannten Coldbox, die mehrere,
acht Meter lange Plattenwärmetauscher
aus Aluminium, Kolonnen,
Rohrleitungen und Ventile in einer gut
isolierten Hülle vereint. Die Coldbox
gelangt verschweißt und fertig montiert
zur Baustelle. Das verkürzt die
Montagezeit vor Ort.
Auch nach der Tieftemperaturtrennung
enthält das Rohgas (Heliumanteil
> 95 Prozent) noch zuviel Stickstoff
und Methan, um es direkt verflüssigen
zu können. Denn die Gase würden
bei der Verflüssigung gefrieren. Deshalb
wird das angereicherte Helium
zunächst bei Umgebungstemperatur
in einer so genannten Druckwechseladsorptionsanlage
gereinigt. Zurück
DAS ELEMENT
hELIUM WURDE
WEGEN SEINES
VoRKoMMENS
AUF DER SoNNE
NAch DER
GRIEchISchEN
BEzEIchNUNG
FüR UNSER
zENTRALGESTIRN
(SoNNE = hELIoS)
BENANNT.
bleibt gasförmiges Helium mit einer Reinheit von 99,999 Prozent.
Auch dieser Anlagenteil gehörte in Skikda zum Linde-Lieferumfang.
Nach der Reinigung wird das Helium für den weiteren Transport verflüssigt.
Das Prinzip eines Heliumverflüssigers gleicht dem der Luftverflüssigung
nach dem Linde-Verfahren, benötigt jedoch drei Kühlstufen
zur Abkühlung des Edelgases bis auf minus 269 Grad Celcius. Zunächst
wird das Helium bei einem Druck von etwa 2 Mega pascal oder
20 bar durch Rückführung von bereits kaltem Heliumgas und Verdampfung
von flüssigem Stickstoff auf minus 193 Grad Celcius abgekühlt.
Für die weitere Abkühlung bis zur Verflüssigungstemperatur sorgt
ein so genannter Turboexpander, gebaut von den Tieftemperatur-
Experten der Linde Kryotechnik AG aus Pfungen in der Schweiz. An-
schließend wird ein Teil des Heliums verflüssigt und in supervakuumisolierte
Container mit einer Kapazität von etwa 27.000 Kubikmetern
abgefüllt. So verpackt, verdampfen nur etwa 0,3 Prozent des Heliums
pro Tag und das flüssige Edelgas kann seine Reise nach Europa an
Bord eines Container-Schiffs beginnen.
Logistikzentrum in südfrankreich
Das Helium aus Skikda ist in erster Linie für den europäischen Markt
bestimmt. Es wird von Algerien binnen weniger Tage in die französische
Hafenstadt Berre nahe Marseille verschifft. Dort hat Linde im
Februar 2006 ein Heliumlogistikzentrum eröffnet. In Berre werden
auf 13.500 Quadratmetern Fläche die in Marseille angelandeten Spezialcontainer
mit flüssigem Helium zwischengelagert. Von dort wird