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锁喉之手, 终被斩断! 中国终于夺回“工业血液”控制权!

在陕西延安的一处天然气提氦项目现场,一套看似普通的装置,正产出着纯度高达99.99997%(6N9级)的超纯氦气!

氦气被誉为“工业血液”的神奇气体,在现代工业体系中扮演着无可替代的关键角色,因其独特的超低温特性和化学惰性,在大科学装置里。

比如那些大型粒子加速器,需要超低温环境来维持超导磁体的正常工作,氦气就派上了大用场。

在尖端医疗领域,核磁共振成像设备(MRI)需要氦气来冷却超导磁体,从而实现高分辨率的医学成像,帮助医生更准确地诊断病情。

还有航空航天领域,氦气用于火箭燃料的增压和卫星的热控系统,保障航天器的安全运行。

不仅如此,在半导体制造、量子计算机等前沿科技领域,氦气同样不可或缺,因其稀缺性和高价值,也被称作“黄金气体” 。

然而,长期以来,我国在氦气资源上却面临着极为严峻的困境,我国天然气田的氦气平均丰度仅为0.03% - 0.05%,与国际富氦气田1% - 7%的水平相比,差距悬殊,妥妥的“贫氦”状况。

这就导致我国传统的提氦技术效率极为低下,纯度更是难以突破99.9999%这道关口,高端应用领域所需的高纯度氦气严重依赖进口。

曾经,在一些医院里,核磁共振设备因氦气供应不足而被迫停机,影响患者诊断,航天发射任务筹备时,也因氦气采购受限,发射计划差点受阻。

可以说,氦气供应问题就像一颗随时可能引爆的炸弹,悬在我国众多关键产业的头顶。

外部封锁,祸不单行

在我国自身氦气资源匮乏、技术落后的情况下,美西方国家还出于各种目的,对我国进行了一系列的技术封锁和资源限制。

他们禁止对华运输4K温区超低温制冷机、氦气液化器等核心设备,这些可都是氦气提纯和液化过程中的关键装备。

美国还限制大型氦透平膨胀机、高效滤油技术(精度需达0.01ppm)出口,试图从各个环节卡住中国在氦气相关产业发展的脖子。

不仅如此,美国联合卡塔尔等国家主导全球90%氦气贸易,并对中国实施配额限制和溢价销售,就好比我国在氦气这条赛道上拼命奔跑,却被别人在起点就套上了重重的枷锁,每前进一步都异常艰难。

面对如此困局,中国科研人员骨子里那股不服输的劲儿被彻底激发出来,安徽万瑞冷电科技有限公司的研发团队临危受命,开启了长达六年的艰苦攻关之路。

他们深知,要想打破困局,必须另辟蹊径,研发团队首创了新型“联合法”提氦工艺体系,这可不是一件容易的事,为了研发这套工艺,团队成员日夜驻守在实验室和项目现场。

项目总负责人荣成旭常常几天几夜不合眼,反复研究数据和工艺细节,工程师胡有明为了攻克氦气中氖气脱除这一最大难题,查阅了海量的国内外资料,进行了无数次实验。

要知道,氖氦分子直径仅差0.6埃,相当于头发丝直径的百万分之一,传统工艺根本无法实现有效分离。

但他们没有放弃,最终发明了超低温吸附分离技术,采用自主研发的高比表面积吸附剂,成功将氖含量脱除至0.3ppm以下,攻克了氦气提纯的最后一道壁垒。

创新融合了脱氢、膜分离、变压吸附、低温精制的四阶耦合工艺,通过催化脱氢技术脱除氢气杂质实现氦气初步富集,这一步就像是在一堆杂物中先挑出较大的“异类”。

突破之喜

终于,功夫不负有心人,在陕西延安天然气提氦项目现场,这套凝聚着无数科研人员心血的低温精制及脱氖装置成功产出了纯度高达99.99997%的超纯氦气。

氖气杂质含量低于0.3ppm,作为国内首套从天然气中提取6N9级超纯氦气的装置,顺利完成工程验收,并实现24小时不停机连续运行,每年能提取高纯氦气40万立方米。

当看到那纯度数据稳定显示在仪器上时,项目现场的科研人员们激动得热泪盈眶,六年的艰辛在这一刻都化作了幸福的泪水。

经第三方权威机构鉴定,工艺技术指标已达到“国际领先水平”,这意味着我国在高纯氦气工程化应用上实现了从无到有、从有到优的历史性跨越。

作为国家重点支持的专精特新“小巨人”企业,万瑞冷电依托完全自主知识产权的技术路线,已获得19项专利授权,实现了装备和工艺的全面国产化,年氦气生产能力达400万立方米。

这项技术突破对我国来说意义非凡,我国终于摆脱了对进口氦气的过度依赖,再也不用担心被别人“卡脖子”。

那些曾对我国进行技术封锁和资源限制的国家,这下恐怕要大跌眼镜了,他们的如意算盘彻底落空。

结语

同时技术的突破也提升了中国精密制造业的国际竞争力,就拿半导体制造来说,以前因为氦气成本高且供应不稳定。

一些企业的生产规模和研发进度都受到严重制约,如今有了国产超纯氦气的稳定供应,企业可以大胆扩大生产、加大研发投入,向着更高端的芯片制造领域进军。

随着我国在更多关键技术领域的不断突破,能够卡中国脖子的技术将会越来越少,中国在国际舞台上也将拥有更多的话语权和主动权。



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