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天下上最难液化的气体 是非同小可的计策物资
氦气是空气中的罕有气体。对火箭而言,氦气有两大浸染:一是对火箭燃料仓内部进行洗濯、净化,同时检测其密封性能如何。
第二个浸染便是,火箭燃料仓装填易燃易爆的液体燃料时,须要用高压氦气作为推力,才能确保燃料装填到位、安全。
当火箭搭载的卫星进入太空,须要入轨调度卫星运行姿态时,会从卫星相对应部位,喷射开释出一些高压氦气,从而减轻卫星重量,实现精准入轨调姿,确保卫星传输旗子暗记和地面通信系统畅通。
不仅天上的火箭、卫星要用到氦,在深海潜水作业时,深水潜水员下潜到深海60米以下时,他们的专用呼吸气体,便是氦气和氧气的稠浊气,而不是常日意义的含有氧气和氮气的空气。
△深海潜水专用呼吸器
中石油西南油气田公司成都天然气化工总厂剖析考验中央工程师 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%。用这种氦氧稠浊气,就可以避免用氮氧稠浊气,涌现动作失落调、身体无法掌握等症状。
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℃,靠近绝对零度-273.15℃的低温,是人类创造临界温度最低的物质。
氦气广泛运用于军工、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,是一种罕有计策性资源,但便是这么一个奇异物,迄今为止,唯一来源只能是从含氦的天然气中提取生产。
更严厉的是,目前天下上含氦天然气资源紧张分布在美国、卡塔尔、波兰、俄罗斯等国家,个中,美国氦气资源创造比较多,占环球总量将近60%,而且天然气中含氦量比较高,一样平常在1%到3%,有的乃至达到7.5%至10%;而我国的氦气资源相称贫乏,含氦天然气不仅数量少,含量还低,0.18%就算高的了。这一比例只相称于国外天然气含氦量的十分之一。
△含氦天然气
中国石油天然气发卖西南分公司总经理 党委布告 马新华:早期你想入口,是没有地方入口的,西方封锁这个氦气资源。
中国奋斗50多年 如今6个9的氦气纯度领先天下
50多年前,科技职员碰着的第一个难题,便是探求到含氦的天然气气田。但是我国大部分气田里面都没有,它一样平常要在一些特定的地质条件下,才能够形成。
科研职员费了很大功夫,好不容易创造一些含氦的天然气田,但含氦量太低,很难利用;有的含氦量轻微高一点,生产技能又跟不上,还要大量摧残浪费蹂躏天然气中有代价的其它资源。怎么办?
这一难题也引起了新中国第一代领导人的高度重视。60年前,也便是1958年3月27日,毛泽东主席冒雨来到四川隆昌气矿现场察看。这是毛主席唯一察看过的石油企业,也是他平生唯一一张蹲姿照,为此还专门题写了,天然气要综合利用的指示精神。
上个世纪六、七十年代,四川荣县山区的天然气被创造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出身。
那个时候条件艰巨,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,乃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便是,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,以是这样就把氦气,从天然气当中提取出来,然后经由进一步的吸附、精制,末了得到了百分之99.995以上的纯氦。
中国石油天然气发卖西南分公司总经理 党委布告 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事情,那该当来说也是动员了全国很多院校,和科研职员的力量综合在这,形成这么一套工艺,该当来说,当时冲破了西方的一个技能封锁。
让提氦人感到自满的是,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,提氦技能很快迈过第三代、进入现在的第四代。提氦技能又有了新的打破。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,随意马虎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。为理解决这个难题,科研职员还为此做了一项重大发明。
△提取氦气发明专利
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:我们新的方法便是在塔顶,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发卖,实现一定的经济效益。
2012年,该项技能得到国家科技发明专利,提取的氦气纯度最高达到99.9999%,简称6个9的超高纯氦!
达到天下领先水平,多次得到中心军委果奖励。
目前,成都天然气化工总厂现在仍旧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,曾经须要500人的一个工艺现在只须要50人,生产效率大幅提高。不仅如此,现在科技职员正在抓紧研制第五代提氦技能,将天然气中含量更低的氦提取出来。
△天然气液化提氦装置
成都天然气化工总厂提氦技能研究员 黄晶:通过膜分离之后,0.03%的氦气已经提浓到0.2%,将近提浓了十倍旁边。这部分含氦天然气就可以连续作为质料气,进入我们的荣县提氦厂进行利用了。这个水平,该当属于海内国际上,一个领先的水平。
中国石油天然气发卖西南分公司总经理 党委布告马新华:我们到2020年,要决胜300亿计策倒计时,到2035年我们要建成700亿,天然气生产能力700亿什么观点?便是油气当量要超过5000万吨,就相称于大庆油田的规模了。
半小时不雅观察
在自主创新的科研道路上,中石油的科技职员默默坚守数十载,追寻着科学的梦想。诚然,我们在技能研发的不少领域与发达国家比较还有不小的差距,但这种差距,由于不懈的创新正在逐步缩小。5月28日上午,习近平总布告在中国科学院第十九次院士大会、中国工程院第十四次院士大会上指出:实践反复见告我们,关键核心技能是要不来、买不来、讨不来的。独立重生是中华民族自主于天下民族之林的奋斗基点,自主创新是我们攀登天下科技高峰的必由之路。
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