Comment les pompes à membrane KNF améliorent la récupération des gaz rares

Sources de gaz rares

Les gaz tels que l’hélium, le néon, l’argon, le krypton, le xénon et le radon sont extrêmement rares dans l’atmosphère terrestre. La majeure partie de l’hélium par exemple, provient de gisements de gaz naturel où il s’agit d’un sous-produit de l’extraction du gaz naturel, tandis que le néon, l’argon et le krypton sont des sous-produits de la liquéfaction de l’air. Le xénon et le radon, encore plus rares, sont généralement obtenus à partir de réactions nucléaires. La récupération de ces gaz précieux est un processus complexe et difficile en raison de leurs faibles concentrations et des exigences complexes relatives à la purification.

Les gaz rares se trouvent généralement à l’état de traces, souvent à une concentration inférieure à 1 % dans l’air, et nécessitent des techniques de capture et de purification très efficaces. Leur inertie chimique ajoute à la difficulté, faisant de leur séparation des autres gaz une tâche complexe. Compte tenu de la forte intensité énergétique de certains de ces processus, la récupération peut également s’avérer très coûteuse.

Méthodes innovantes pour la récupération des gaz rares

L’industrie et les laboratoires utilisent diverses techniques pour récupérer efficacement les gaz rares. Ces techniques impliquent généralement une combinaison de processus physiques et chimiques pour extraire et purifier ces gaz précieux. Voici une sélection des méthodes disponibles :

• Distillation cryogénique : La distillation cryogénique, un procédé courant de récupération des gaz rares, utilise les différents points d’ébullition des gaz pour les séparer. Dans un premier temps, l’air est refroidi jusqu’à l’état liquide à l’aide de cryostats puis distillé de manière fractionnée pour isoler des gaz tels que l’hélium, dont le point d’ébullition est plus bas que celui des autres gaz. Bien qu’efficace à grande échelle, cette méthode consomme beaucoup d’énergie et nécessite un équipement sophistiqué.
• Adsorption : Des adsorbants tels que le charbon actif et les zéolithes sont utilisés pour éliminer de manière sélective les gaz rares des mélanges gazeux. En raison de leur forte affinité, ils se lient aux gaz rares tout en laissant passer les autres gaz. Lorsque le mélange gazeux traverse un lit d’adsorbants, les gaz rares sont retenus, puis libérés et purifiés par chauffage. Bien que ce procédé présente l’avantage d’une faible consommation d’énergie et de faibles coûts d’exploitation, il nécessite une sélection minutieuse de l’adsorbant et des conditions d’exploitation optimales pour être efficace.
• Séparation membranaire : Technique bien adaptée à la récupération des gaz rares dans des mélanges à faible concentration, la séparation par membrane fait appel à des membranes semi-perméables composées de polymères ou de céramiques qui filtrent les gaz de manière sélective en fonction de leur taille moléculaire. Les gaz rares se diffusent à travers ces membranes plus rapidement que les autres gaz, ce qui permet de les séparer et de les récupérer. Ce procédé est apprécié pour sa simplicité, sa conception compacte et sa capacité à fonctionner en continu, bien qu’il ne soit pas idéal pour les applications à forte concentration.
• Évacuation : Cette méthode utilise des pompes à vide pour éliminer le gaz résiduel des bouteilles en les évacuant efficacement jusqu’à ce qu’elles atteignent des niveaux de vide. Si la quantité de gaz récupérée dans une seule bouteille peut être minime, l’effet cumulatif devient significatif lors de l’évacuation de plusieurs récipients. Bien que simple, cette approche garantit une utilisation optimale des gaz rares qui seraient autrement perdus.

Pompes à membrane pour la récupération de gaz de précision

Les pompes à membrane à deux têtes telles que la KNF N 630.15 sont particulièrement avantageuses pour la récupération des gaz rares. Elles allient des performances efficaces et fiables dans des conditions exigeantes à la flexibilité nécessaire pour traiter un large éventail de volumes, de pressions et de compositions de gaz. En outre, elles sont très polyvalentes et adaptables sur mesure. Elles conviennent aussi bien aux applications à petite échelle qu’à grande échelle, tandis que leur conception compacte et leur étanchéité au gaz inhérente réduisent les fuites au minimum. Pour s’en assurer, un test d’étanchéité supplémentaire à l’hélium est effectué sur ces pompes avant leur expédition.

Les pompes et compresseurs à membrane de KNF répondent efficacement aux défis liés à la compression de gaz, où l’énergie mécanique est convertie en chaleur. Ceci est particulièrement vrai pour les gaz rares, qui génèrent plus de chaleur en raison de leur exposant isentropique plus élevé. Pour maintenir l’intégrité et l’efficacité de la récupération du gaz rare, les pompes KNF peuvent être adaptées sur mesure avec des caractéristiques telles que le refroidissement par eau de la tête de pompe, la réduction de la température du gaz d’entrée et l’intégration de capteurs de température dans les plaques intermédiaires, qui contribuent tous à une meilleure gestion de la chaleur pendant la compression.

Grâce à sa grande expérience dans la gestion de la chaleur pour les processus de compression et dans l’amélioration de l’intégrité et de l’efficacité de la récupération des gaz rares, KNF fournit des conseils étayés d’ingénieur à ingénieur pour trouver la solution idéale, même pour les applications les plus exigeantes.