原标题:[揭秘]中国几代人为之奋斗,一项艰难技术被攻克!“上天下水”都离不开它
很多人对火箭发射、卫星入轨、蛟龙号深海潜水这些事情并不陌生,这些尖端设备上天入地时,都少不了带上一种特殊的气体,氦气。氦气在中国十分稀少,其提取技术更让几代人为之奋斗。
中石油西南油气田公司成都天然气化工总厂分析检验中心工程师 王斌:氦气扩散的速率,是氮气的2.5倍,在人体中血液中和组织中的溶解度,是氮气的40%。用这种氦氧混合气,就可以避免用氮氧混合气,出现动作失调、身体无法控制等症状。 氦的元素符号He,来源于希腊文,原意是“太阳”。氦属于惰性元素,是所有元素中最不活泼的元素,它无色、无味、无毒,不燃烧,是最难液化的一种气体,其临界温度为-267.9℃,接近绝对零度-273.15℃的低温,是人类发现临界温度最低的物质。 氦气广泛应用于军工、医疗、半导体、金属制造、深海潜水、高精度焊接、光电子产品生产等多种领域,是一种稀有战略性资源,但就是这么一个稀罕物,迄今为止,唯一来源只能是从含氦的天然气中提取生产。 更严峻的是,目前世界上含氦天然气资源主要分布在美国、卡塔尔、波兰、俄罗斯等国家,其中,美国氦气资源发现比较多,占全球总量将近60%,而且天然气中含氦量比较高,一般在1%到3%,有的甚至达到7.5%至10%;而我国的氦气资源相当贫乏,含氦天然气不仅数量少,含量还低,0.18%就算高的了。这一比例只相当于国外天然气含氦量的十分之一。 中国石油天然气销售西南分公司总经理 党委书记 马新华:早期你想进口,是没有地方进口的,西方封锁这个氦气资源。 上个世纪六、七十年代,四川荣县山区的天然气被发现是我国少有的含氦天然气,成都天然气化工总厂在此建立提氦基地,我国第一代提氦人由此诞生。 那个时候条件艰苦,在生活条件上,老一辈的提氦人,都是居住在牛毛毡棚子里,一些夫妇俩都只能分开居住。而在科研条件上,连基本的科研设备、仪器都没有。他们只能就地想办法,甚至自己设计动手制造设备、改装仪器。 中石油西南油气田公司成都天然气化工总厂总工程师 李均方:第一代天然气提氦的方法就是,通过天然气的节流制冷,将天然气冷却到负190多摄氏度,这个时候,天然气当中的甲烷、氮等各种组分,都液化下来,而氦还是气体,所以这样就把氦气,从天然气当中提取出来,然后经过进一步的吸附、精制,最后获得了百分之99.995以上的纯氦。 中国石油天然气销售西南分公司总经理 党委书记 马新华:包括我们的一些元器件,包括我们的一些设备、仪器在那么低温下还要工作,那应该来说也是动员了全国很多院校,和科研人员的力量综合在这,形成这么一套工艺,应该来说,当时打破了西方的一个技术封锁。 让提氦人感到自豪的是,他们1971年7月建厂,40天后就生产出99.995%,简称4个9的纯氦!此后,随着科技的进步,尤其到了上个世纪八十年代改革开放后,提氦技术很快迈过第三代、进入现在的第四代。提氦技术又有了新的突破。现在的分离能耗,比原有的工艺节约了30%,氦的回收率,也从原来的90%,达到了95%以上。 此外,在氦气提取生产过程中,液化天然气的调节装置也有创新。由于天然气是一种多种类化合物,在这个装置里面的塔顶部分,集聚的时候,容易造成天然气中的甲烷、氮等多种物质的重组分集聚,造成天然气的温度、质量等工况不稳定,影响氦气的提取。为了解决这个难题,科研人员还为此做了一项重大发明。 中石油西南油气田公司成都天然气化工总厂总工程师 李均方:我们新的方法就是在塔顶,取出了部分产品液化天然气,就避免了重组分在上面集聚;同时这部分产品,我们还可以作为副产品对外销售,实现一定的经济效益。 2012年,该项技术获得国家科技发明专利,提取的氦气纯度最高达到99.9999%,简称6个9的超高纯氦!达到世界领先水平,多次获得中央军委的嘉奖。 目前,成都天然气化工总厂现在仍然是我国唯一从事天然气液化提氦的专业生产厂。科技的创新、进步,也大大简化了提氦的工艺流程,曾经需要500人的一个工艺现在只需要50人,生产效率大幅提高。不仅如此,现在科技人员正在抓紧研制第五代提氦技术,将天然气中含量更低的氦提取出来。 成都天然气化工总厂提氦技术研究员 黄晶:通过膜分离之后,0.03%的氦气已经提浓到0.2%,将近提浓了十倍左右。这部分含氦天然气就可以继续作为原料气,进入我们的荣县提氦厂进行利用了。这个水平,应该属于国内国际上,一个领先的水平。 中国石油天然气销售西南分公司总经理 党委书记马新华:我们到2020年,要决胜300亿战略倒计时,到2035年我们要建成700亿,天然气生产能力700亿什么概念?就是油气当量要超过5000万吨,就相当于大庆油田的规模了。