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中国氦气崛起,BOG低温提氦装置,打破美国垄断的坚兵利器

2021/5/30 16:55:13
中国氦气崛起,BOG低温提氦装置,打破美国垄断的坚兵利器


你知道吗?在这片多元化的背后,其实是一种极其稀缺的资源在支撑着。这种极其稀缺的资源就是氦。通俗一些来说,氦不仅是支撑着科技发展的稀缺资源,更是军事发展、高精尖科技设备研发制造所必备的必需品。氦的重要性不言而喻,事实上,我们通常所说的氦就是一种战略价值极高的气体资源。我国对氦气的需求量很大,仅仅一年,我国就要消耗掉超过4000吨氦气,这4000吨氦气中,有将近3800吨是来自进口,而在全世界范围内有能力每年向我国提供3800吨氦气的国家,除了美国、澳大利亚等国家之外,实在是找不到第二个。毕竟除了像美国这样氦气资源相对富足的国家之外,世界各国哪一个不是把氦气当做传家宝来对待呢?

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介绍氦气

作为稀有气体资源,氦气本身是一种无色、无味的单原子气体。氦气的化学性质也并不活泼,在气体种类中,属于“惰性气体”。也正是由于氦气在化学表现中不够活泼,即使将氦气注入到极端环境中,氦气也依旧会保持其完整的惰性形态,而不与其他气体发生反应,所以就被广泛的应用在了高科技行业。例如在科技“核芯”的芯片制造中,氦气的重要性就完整的体现了出来。不仅如此,在我国正在大力发展的粒子对撞机实验中,氦气也是必不可少的一个重要环节,因为要想顺利完成粒子对撞实验,就必须先把实验机的电缆浸泡在充满了液氦的容器中,从而使得电缆实现在超低温状态下的超导状属性。

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粒子对撞机的重要性在科技发展进程中表现出的科技潜力是毋庸置疑的,因此,我们同样可以从这一项目中得出氦气究竟有多重要。可稀缺资源就是稀缺资源,哪怕氦气在地外的含量再多,那也只是一场空谈,因为我们根本没有足够的科技手段对地外空间中存在的氦气进行提取。作为科技发展中的大国,对于如此重要的科技发展资源,我国却要频频向以美国为首的西方国家进口,倘若有一天美国与我国发生严重摩擦,在出口氦气的关卡上对我国进行限制,那岂不是代表着,我国的科技发展也将要因此被遏止住吗?如果有一天我国与欧美等国真正的发生了不可挽回的矛盾,我国在面对欧美国家时,岂不是会处在一个非常不利的局面?

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这可不是什么杞人忧天,通过国家公布的数据,我们就可以了解到在中国气体市场中,欧美国家在其中所占据的份额到底有多么庞大。首先,德国、美国、日本以及法国四个国家在我国气体市场中所占据的市场份额就已经达到了一半,并且,属于这几个国家的空气化工企业在我国还有着数百家的工厂,一旦这些国家与我国发生了不可挽回的矛盾,我国不仅将要面临稀缺气体资源被限制的困难,还要分出心力去解决失业人口工作岗位的问题。对比这几个国家在中国气体市场中的表现,我国的空气化工企业则落后了整整一个阶段,而且,在整个市场中,我国空气化工企业所占有的市场份额却不足三成,销售额更是不用说,自然是肯定远远小于这几个国家的空气化工企业的。同时,由于落后了整整一个阶段的原因,我国大部分的空气化工企业都是处在气体市场的下游,数十家相对规模较大的空气化工企业常年争夺的市场份额,也只有不到百分之一十五。从这些市场数据中不难看出,企业再多,没有与之相对应的高精尖技术,也无法在我国的气体市场中占据有利地位。

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掌控着中国气体市场的欧美国家难道就不可打败吗?

这么想其实是错的,欧美国家只不过是在氦气开采上早了一步,但也并没有到永远一家独大的地步。虽然从二十世纪上半叶起,美国就因为在开采石油的过程中发现了氦气,并针对氦气发展出了相对应的开采技术,但直到二十世纪中叶,美国才真正的意识到了氦气在科技发展方面有着重要的战略价值。这个时候,美国才修改了国内一系列针对氦气开采的法案,强制的控制住了全美国的氦气资源。现如今,美国生产的氦气资源虽然已经占据了全球的半壁江山,可这只是在氦气开采技术上面的体现。例如现今作为我国氦气第一进口源的卡塔尔,就是一个氦气开采量仅次于美国的第二大氦气生产国。一个卡塔尔每年开采出的氦气就占据了全球市场将近百分之三十的份额,我国自然也就随着这其中发生的变化,调整了对氦气进口国家的策略,将往年从美国进口的策略大幅度的转向了从卡塔尔进口。前面我们也说到了,美国之所以在氦气资源方面全球领先,只不过是因为其有着超越了世界各国的氦气开采技术。而在转移了氦气进口国之后,我国的氦气资源依然存在能被美国遏制的原因,也就在于卡塔尔没有与氦气开采量所对应的氦气开采技术。到了现在,卡塔尔在开采氦气的技术设备上,依然是对美国有着较大的依赖性的。

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那么我们说了半天的这种氦气开采技术究竟是什么呢?由于氦气是一种很轻的天然气体,它并不会像水一样以常态存在,并且,氦气的出现,一般都伴随着天然气。所以,想要提取氦气,就必须通过天然气来进行分离。这种方法就是把天然气经过多次液化、分馏,再进行提纯之后,才能够得到纯净的氦气。可是放眼全球,也只有美国在这项技术上面有所成就,所以美国才能在全球气体市场中有着如此重要的比重。科技发展慢了一步,难道就意味着我国在氦气资源方面就注定要慢人一步吗?

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打破垄断

在不久前,我国发布了一则足以打破美国技术霸权的消息,那就是我国自主研发出了一套低温提氦装置。这套装置的全称是:液化天然气闪蒸汽低温提氦装置。这套装置的出现,可谓是石破天惊,自主研发四个字,更是直接把美国在世界氦气资源市场上笼罩的阴影一拳打碎。最关键的是,这套液化天然气闪蒸低温提氦装置在我国的天然气提氦工业发展中、在国家氦安全防护体系中体现出的重大意义。当然,这套装置也突破了我国以往在提氦技术领域上的空白,为我国氦气资源发展找到了新的道路。其中的什么特权、专利就更不用说了。基于低温分离法,也就是BOG闪蒸气提取氦气并液化的BOG提氦的方法,所研制出的这套液化天然气闪蒸低温提氦装置,不仅完美的复刻了BOG提氦装置的性能指标,在实际应用中,更有可能超出其本身的工艺设计规定,达到更好、更高的层次。

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这套自主研发的液化天然气闪蒸低温提氦装置工艺路线相较美国的装置,工艺路线更加先进,自动化模块应用度更高,装置运行中所产生的不稳定因素更低,对氦气的纯化更是达到了每小时四十二点九升。由于该装置是完全独立自主研发出来的,所以该装置在应对BOG原料气组的变工状况时,适应能力更强,特别是在氢、氦成分严重偏离了设计工况时,可靠性要更高于现有的BOG提氦装置。不仅如此,这套装置还是一套集节能、节水,高效于一身的全新高技术装置,工作中对水能、电能、热能的使用高效,还能节能环保。但是这套能效超过了“美式”BOG提氦装置的全新提氦装置可不是凭空出现的。

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二零一五年的十二月,我国中科院理化所就启动了有关液氦到超流氦温区大型低温制冷设备方面的研制工作,在此前,我们国家的科学家们就一直在为这项研制工作的展开而进行准备。从科学院洪潮生院士,到周远院士,在我国几十年的低温技术积累的基础上,在经过了五年多的拼搏和奋斗之后,我国终于在今年研制出了这套BOG提氦装置。这套装置的研制成功,所发挥的能效可不仅仅只是满足大科学工程、航天工程、氦资源开发等国家战略高技术发展的迫切需要,促进相关领域先进技术的发展,更是我国在高精尖科学技术道路上的的又一座丰碑。现如今,这套装置已经在宁夏回族自治区吴忠市盐池县实现了商业化的运营,正式的为我国实现了氦气资源的自主生产。对于未来,相信这套装置能够能大大增强我国提取氦气的效率,降低原本的开采成本,增强我国的科技核心力,提升企业的影响力和国家的地位。同样,我们也期待着我国在科技飞速发展的今天,能够在越来越多的领域研发出更多代表着高精尖技术发展的科技设备、装置,能够让我国在国际社会中,拥有更多的、更重要的发言权。


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