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重大技术突破我国首次从煤层气中提取到氦气纯度达9999%以上

来源:安博电竞app官网    发布时间:2024-09-13 19:55:32

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  又有好消息,近日,我国首套含氦煤层气提取高纯氦气装置实现成功应用,顺利产出99.999%以上纯度的高纯氦气。

  氦气是一种稀有气体,日常生活中很常见的是氦气气球,还有搞笑节目中吸入氦气后的变声效果,除此之外,氦气还是高科技产业高质量发展不可或缺的稀有战略性物资之一,也被称作“黄金气体”,其用途十分广泛,例如可应用于航空航天、高端医疗、半导体制造、大科学装置等众多领域。

  因为氦气属于不可再生资源,所以其战略意义重大。虽然我国虽然幅员辽阔,但氦气资源却十分有限。依据相关统计数据,我国氦气资源在全球的占比仅有2%,然而作为一个生产大国,对氦气的需求是显而易见的,根据统计,我国每年大约需要4000多吨氦气,但其中95%依赖进口,并且大部分来自美国,因为美国氦气资源占全球的40%。换句话说,我国在氦气领域,也存在被美国卡脖子的风险。

  虽然卡塔尔也有大量氦气资源,但因为生产技术和设备来自美国,我国的氦气需求想要持续靠进口的方式解决,显然是不太把握的。

  氦气通常情况下为无色、无味,是在水中的溶解度最小的气体,是除氢气以外密度最小的气体,是最难液化的一种气体。

  氦是所有元素中最不活泼的元素,极难形成化合物,原因是氦的原子核到电子层距离很小,并且达到了稳定结构。所以氦的稳定性质便决定了其具有广泛用途,例如作为保护气体、气冷式核反应堆的工作流体和超低温冷冻剂等等等等,很明显,氦气是高科技发展的必备资源。那么如何保障我国氦气的战略安全,就变得至关重要了。

  2020年,中科院理化研究所研发出从生产LNG不凝气中提取氦气的技术,并与中能北汽合作,在宁夏建立了我国首个可商业化生产氦气的工厂,实现年产20吨。虽然与总的需求量相比,差距甚远,但是如果配套的技术、设备成熟起来,就能够直接进行复制,快速提高总产量。

  而这次的好消息来自中国煤炭科工集团,其承建的,位于窑街煤电集团所属海石湾煤矿的全球首套3.6万Nm3/d含氦煤层气提取高纯氦气装置,一次开车成功,并顺利产出99.999%以上纯度的高纯氦气。

  海石湾煤矿的煤层气属于我国极为稀少的含氦煤层气资源。煤层气是从煤和围岩中逸出的甲烷、二氧化碳和氮等组成的混合气体,是一种非常规天然气,相较于天然气,其成分更为复杂,提取氦气的难度也更大。并且,海石湾煤矿煤层气还含有大量的二氧化碳,分离提氦难上加难。

  从2021年开始,中国煤科煤科院联合窑街煤电集团进行技术攻关,攻克了多组分煤层气变压吸附脱碳、浓缩、提氦一体化分离关键技术和膜分离和高效精制纯化耦合关键技术,提取的氦气纯度最高可达99.9999%以上,为我国高纯氦气资源的获取提供了一条新途径,意义重大。

  并且,提取氦气后的煤层气还能够继续用作发电原料气,使得煤层气和氦气资源同时得到高效利用,一举多得。

  另外,中国煤科煤科院表示,下一步将会把提氦成套工艺技术将推广应用至常规天然气提氦领域,为我国低温超导、半导体制造、高温气冷堆和大科学装置等领域发展提供资源保障,必须得说,真是好氧的。

  总之,对于一个超级大国,生产大国,科技强国而言,氦气这种战略性气体在所有的领域,无时无刻不在发追着直观重要的作用,从医院里的核磁共振一,到芯片制造,到火箭发射,不能离开氦气。所以,各行各业想要持续稳定的发展下去,打破氦气卡脖子风险,降低对进口的重度依赖,实现某些特定的程度的国产化替代,是至关重要的。好消息是,我国的科学家们正在努力,并已经取得了丰硕的成果,中国氦气资源的开发和利用将会更进一步,并为中国科技的发展提供源源不断的动力和支持。

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