科技日報記者 洪敬譜

8月18日，安徽萬瑞冷電科技有限公司（以下簡稱“萬瑞冷電”）傳來振奮人心的消息：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目（以下簡稱“項目”）現(xiàn)場完成工程驗收。該裝置產(chǎn)出氦氣純度達到99.99997%（6N9級），氖氣雜質(zhì)含量低于0.3ppm。作為國內(nèi)首套從天然氣中提取6N9級超純氦氣的裝置，這一成果標志著我國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，被譽為“工業(yè)血液”。然而，我國天然氣田氦氣平均豐度僅為0.03%—0.05%，遠低于國際富氦氣田1%—7%的水平，“貧氦”特性使得我國傳統(tǒng)提氦技術(shù)效率低下，純度難以突破99.9999%關(guān)口。

在項目外場，銀灰色的提氦裝置正穩(wěn)定運行。原料氣經(jīng)過千米管道進入分離系統(tǒng)，24小時后，設(shè)備出口端即可監(jiān)測到穩(wěn)定純度＞99.99997%的超純氦氣輸出。項目電控工程師王遠一告訴記者，“這套裝置采用雙塔結(jié)構(gòu)，可實現(xiàn)不停機連續(xù)運行，可提取高純氦氣40萬立方米?！?/p>

“6N9級純度意味著在一百萬顆氣體分子中僅允許存在1個雜質(zhì)分子?！表椖靠傌撠?zé)人榮成旭說，面對這一“卡脖子”難題，研發(fā)團隊經(jīng)過六年不懈努力，在國內(nèi)首創(chuàng)了新型“聯(lián)合法”提氦工藝體系。榮成旭說，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。首先通過催化脫氫技術(shù)脫除氫氣雜質(zhì)實現(xiàn)氦氣初步富集，然后經(jīng)過膜分離+變壓吸附深度脫除氮氣、甲烷等主要雜質(zhì)，最后采用30K深低溫精制工藝，精準脫除氖氣雜質(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)工藝難以實現(xiàn)氦氖的有效分離?！表椖垦邪l(fā)工程師胡有明說，研發(fā)團隊發(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。

萬瑞冷電總工程師章學(xué)華介紹，經(jīng)第三方機構(gòu)鑒定，該工藝技術(shù)指標達到“國際領(lǐng)先水平”，標志著我國在高純氦氣工程化應(yīng)用上實現(xiàn)了從無到有、從有到優(yōu)的跨越，為我國資源戰(zhàn)略安全提供了強有力的科技支撐。

作為國家重點支持的專精特新“小巨人”企業(yè)，萬瑞冷電在國家政策的引導(dǎo)下，不斷加大研發(fā)投入，攻克關(guān)鍵核心技術(shù)。公司運用完全自主知識產(chǎn)權(quán)的技術(shù)路線，獲授專利19項，主持發(fā)布《氦氣純化器》等多項行業(yè)標準，實現(xiàn)了裝備和工藝的全面國產(chǎn)化，年產(chǎn)氦氣400萬立方米，有效解決了我國低豐度氦氣高效提純的關(guān)鍵難題，為我國氦氣資源的自主可控提供了有力保障，研制設(shè)備還批量出口國外。

“未來，萬瑞冷電將繼續(xù)秉承‘成就中國的世界低溫品牌’的企業(yè)愿景，聚焦低溫真空及氣體分離技術(shù)的持續(xù)精進與不斷創(chuàng)新，為國家戰(zhàn)略科技力量的提升貢獻更多力量?！闭聦W(xué)華表示。

（萬瑞冷電供圖）