科技日?qǐng)?bào)記者 洪敬譜

8月18日，安徽萬(wàn)瑞冷電科技有限公司（以下簡(jiǎn)稱“萬(wàn)瑞冷電”）傳來(lái)振奮人心的消息：其自主研制的“低溫精制及脫氖裝置”日前在陜西延安天然氣提氦項(xiàng)目（以下簡(jiǎn)稱“項(xiàng)目”）現(xiàn)場(chǎng)完成工程驗(yàn)收。該裝置產(chǎn)出氦氣純度達(dá)到99.99997%（6N9級(jí)），氖氣雜質(zhì)含量低于0.3ppm。作為國(guó)內(nèi)首套從天然氣中提取6N9級(jí)超純氦氣的裝置，這一成果標(biāo)志著我國(guó)在低豐度天然氣提氦領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了重大突破。

作為一種不可再生的戰(zhàn)略資源，氦氣因其獨(dú)特的超低溫特性和化學(xué)惰性，在大科學(xué)裝置、尖端醫(yī)療及航空航天等領(lǐng)域發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，被譽(yù)為“工業(yè)血液”。然而，我國(guó)天然氣田氦氣平均豐度僅為0.03%—0.05%，遠(yuǎn)低于國(guó)際富氦氣田1%—7%的水平，“貧氦”特性使得我國(guó)傳統(tǒng)提氦技術(shù)效率低下，純度難以突破99.9999%關(guān)口。

在項(xiàng)目外場(chǎng)，銀灰色的提氦裝置正穩(wěn)定運(yùn)行。原料氣經(jīng)過(guò)千米管道進(jìn)入分離系統(tǒng)，24小時(shí)后，設(shè)備出口端即可監(jiān)測(cè)到穩(wěn)定純度＞99.99997%的超純氦氣輸出。項(xiàng)目電控工程師王遠(yuǎn)一告訴記者，“這套裝置采用雙塔結(jié)構(gòu)，可實(shí)現(xiàn)不停機(jī)連續(xù)運(yùn)行，可提取高純氦氣40萬(wàn)立方米。”

“6N9級(jí)純度意味著在一百萬(wàn)顆氣體分子中僅允許存在1個(gè)雜質(zhì)分子。”項(xiàng)目總負(fù)責(zé)人榮成旭說(shuō)，面對(duì)這一“卡脖子”難題，研發(fā)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過(guò)六年不懈努力，在國(guó)內(nèi)首創(chuàng)了新型“聯(lián)合法”提氦工藝體系。榮成旭說(shuō)，該工藝體系創(chuàng)新融合了脫氫、膜分離、變壓吸附、低溫精制的四階耦合工藝。首先通過(guò)催化脫氫技術(shù)脫除氫氣雜質(zhì)實(shí)現(xiàn)氦氣初步富集，然后經(jīng)過(guò)膜分離+變壓吸附深度脫除氮?dú)狻⒓淄榈戎饕s質(zhì)，最后采用30K深低溫精制工藝，精準(zhǔn)脫除氖氣雜質(zhì)，獲取超純氦氣產(chǎn)品。

“最難的是氦氣中氖氣的脫除，氖氦分子直徑僅差0.6埃，傳統(tǒng)工藝難以實(shí)現(xiàn)氦氖的有效分離。”項(xiàng)目研發(fā)工程師胡有明說(shuō)，研發(fā)團(tuán)隊(duì)發(fā)明了超低溫吸附分離技術(shù)，以自主研發(fā)的高比表面積吸附劑為核心，最終將氖含量脫除至0.3ppm以下。

萬(wàn)瑞冷電總工程師章學(xué)華介紹，經(jīng)第三方機(jī)構(gòu)鑒定，該工藝技術(shù)指標(biāo)達(dá)到“國(guó)際領(lǐng)先水平”，標(biāo)志著我國(guó)在高純氦氣工程化應(yīng)用上實(shí)現(xiàn)了從無(wú)到有、從有到優(yōu)的跨越，為我國(guó)資源戰(zhàn)略安全提供了強(qiáng)有力的科技支撐。

作為國(guó)家重點(diǎn)支持的專精特新“小巨人”企業(yè)，萬(wàn)瑞冷電在國(guó)家政策的引導(dǎo)下，不斷加大研發(fā)投入，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)。公司運(yùn)用完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線，獲授專利19項(xiàng)，主持發(fā)布《氦氣純化器》等多項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，實(shí)現(xiàn)了裝備和工藝的全面國(guó)產(chǎn)化，年產(chǎn)氦氣400萬(wàn)立方米，有效解決了我國(guó)低豐度氦氣高效提純的關(guān)鍵難題，為我國(guó)氦氣資源的自主可控提供了有力保障，研制設(shè)備還批量出口國(guó)外。

“未來(lái)，萬(wàn)瑞冷電將繼續(xù)秉承‘成就中國(guó)的世界低溫品牌’的企業(yè)愿景，聚焦低溫真空及氣體分離技術(shù)的持續(xù)精進(jìn)與不斷創(chuàng)新，為國(guó)家戰(zhàn)略科技力量的提升貢獻(xiàn)更多力量。”章學(xué)華表示。

（萬(wàn)瑞冷電供圖）