bom氦气的历史和使用 -凯发官网入口首页

氦在20世纪之前基本上是未知的。它是在1868年8月18日日食期间观测到太阳突出光谱中检测到的。自从上次日全食以来，至少有六个独立的观察者能够辨别出一个太阳大气中的新光谱线。开始认为该线是钠的线，但那年晚些时候得出结论，它实际上是一种新元素的证据。这个元素在希腊语中以sun命名为氦。从地面来源检测到元素氦已经过去了将近30年。直到1895年，威廉·拉姆齐爵士和瑞利勋爵才报告了从铀矿石和钍矿石中分析出的气体氦的光谱观察。

天然气是碳氢化合物和其他化合物的天然混合物。与石油一样，天然气是在厌氧条件下通过有机材料的降解而产生的。它主要由轻烃（例如甲烷和乙烷）和一些重烃（例如丁烷和丙烷）组成。杂质（例如，二氧化硫，二氧化碳和氦气）有时也可能以各种浓度存在。

在1900年初，当美国中部大陆的天然气井中大量存在氦气时，供应情况发生了巨大变化（见框1.1用于天然气的描述）。著名的故事涉及1903年在堪萨斯州德克斯特（dexter）钻探的勘探井，该井产生的天然气不燃烧。随后，cady和mcfarland对来自此井和邻近井的气体进行了分析，结果表明，氦气的浓度约为1％（体积）。尽管地质学家和石油生产商报告了许多可能会产生氦气的天然气田，但是直到世界大战爆发之前，人们对商业开采的兴趣就没有增长。kamerlingh onnes在1908年的早期实验中获得了氦气。从矿物来源石砂中进行提取来使氦气液化。

在世界大战初期，英国政府开始对氦作为起重气体感兴趣。尽管氦不像氢气那样漂浮，但氦不会燃烧，因此可以抵御敌人的火力。英国人于1915年在安大略省多伦多大学发起了一项研究计划，到1918年，一家小型实验工厂在安大略省汉密尔顿附近开始运营。战争中并未真正使用加拿大氦气，但分离技术在汉密尔顿和汉密尔顿进行了论证。后来于1919年和1920年在艾伯塔省卡尔加里市。

当美国进入世界大战时，将建立国内氦源的任务交给了美国矿业局（bom）。bom承包了三座氦气提取厂的建设：两座在沃思堡，另一座在得克萨斯州彼得罗里亚。这三个产地在实验过程中产生了约200,000 scf（5,500 sm³）的氦气，而140,000 scf（4,000 sm³）的压缩气体正等待战争结束时运往欧洲。毫不奇怪的是，此时除了可以立即使用的气瓶中的压缩气体外，没有考虑到氦的长期存储。

了解到德国在使用柏林飞艇方面的相对成功，美国海军在战后立即启动了一项计划，以开发刚性飞艇作为海军武器。美国大型氦气生产厂于1921年4月在沃思堡附近建成，该厂基于林德空气产品公司设计的试验性战时工厂。该工厂由林德（linde）根据合同为海军运营，直到1925年移交给bom。随着petrolia气田的接近枯竭，该工厂于1929年被封存，到那时，它已产生了约4,700万标准立方英尺（130万 sm³）的氦气。和以前一样，没有考虑将其长期保存在储备中。

出于对沃思堡关闭的预期，bom决定建立一个新工厂，工厂于1929年4月投入生产，随后第二个工厂于1930年5月投入生产。该工厂位于得克萨斯州阿马里洛附近，使用的天然气来自cliffside油田，由一条12英里（19公里）的管道连接。产生的甲烷通过管道输送到大约7英里（12公里）到阿马里洛，在那里用作燃料。该工厂每年可产生多达2500万标准立方英尺（700,000 sm³）的氦气，但从未满负荷运转。

尽管地下氦气是联邦政府所有的，并且只能购买（与石油和天然气不同，可以租用），但吉德勒公司在1927-1928年间建造了两家商业氦气工厂：一家在堪萨斯州的德克斯特，另一家在科罗拉多州撒切尔。这些工厂使吉德勒成为当时世界上的私人氦气生产商。在接下来的10年中，吉德勒生产了大约1400万标准立方英尺（380,000sm³），其中近90％用于海军飞艇计划。吉德勒的工厂于1937年出售给美国政府，使氦气恢复了联邦垄断地位。后来，bom在德克萨斯州建立了第四个工厂，即exell工厂，该工厂终成为其一个运营工厂。

1950年代开发的氦气未来市场相当乐观，氦气开始被认为是冷战的资源。国会于1960年颁布了《氦气法修正案》（pl 86-777），该法令实质上指示内政部长使用部分耗尽的布什圆顶水库来完成氦气的获取和保存。使用从国库借来的资金购买商业性粗氦。该法案还允许私人生产氦气，因此bom成为终结的购买者。作为1960年法案的直接结果，在与bom签订为期22年的合同的基础上，几家私营油气生产商建造了5座新的氦气提取厂。但是，很快就变得显而易见了，乐观的市场预测将无法实现。到1973年，bom储存了350亿标准立方英尺（9.7亿sm³）的粗氦，以及美国国债的巨额且不断增长。在这种情况下，政府取消了合同，引发了数年的诉讼，在此期间大多数私人氦气生产被暂停。在没有私人生产的时候，开始是为了向政府保证氦气来源而进行的努力，开始是通过鼓励私人公司提取氦气来促进氦气保护的计划。

从天然气，到准备用于应对预期的供需周期性不平衡的存储设备，变成威胁到整个行业生存能力的局面。

氦的私人消费从1970年代的低点开始恢复，尽管bom仍在生产，但私人生产到1980年代中期再次恢复健康。到1988年，管理和预算办公室提议所有氦气生产都属于私营部门。但是，该提案遭到国会的反对。在1992年，政府提出了一项折中方案，根据该方案，不得出售bom的设施，但政府机构可以自由地从私营部门购买氦气。

过去20年氦气销售的历史数据以及未来以各种增长率销售的情景。

同时，发生了两个主要变化。首先，国会在1997年取消了bom，并将联邦氦储备的责任移交给了内政部土地管理局（blm）。第二，政府将氦气价格提高到大大高于私人生产商的水平。结果，就在blm于1998年停止生产氦气之前，超过90％的国内需求是通过私人来源满足的，而1960年修正案通过之前则什么都没有。具有讽刺意味的是，正是布什穹顶水库及其相关管道推动了这一变化，并为美国用氦气的保护做出了独特的贡献。但是，在国会，不愿离开氦气业务的人们转而渴望退出。