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第二届国际气体产业发展高峰论坛演讲“黄金气体路在何方?”

纽瑞德特种气体总工程师刘雷,受邀参加气体圈子第二届国际气体产业发展高峰论坛。本次会议演讲的主题是“黄金气体路在何方?”,演讲内容吸引着现场每一位气体行业专家。


何谓“黄金气体”?


“黄金气体” 因在空气中含量很少,以及价格昂贵而得名,又叫稀有气体或贵重气体,包括氩、氦、氖、氪、氙等。


稀有气在大气层和地壳中的含量很少,空气中它们含量如下所示:

稀有气体资源及其技术发展


场上流通的稀有气体产品大部分从空气中分离得到(除氦气主要是从石油天然气中提取),而只有大型空分才有稀有气体,而大型空分主要集中在炼钢行业、石油行业、煤化工和化肥化工行业等。


随着各行各业对空分大型化、自动化趋势,同时稀有气体在工业、电光源、电子、医疗和航空航天等行业的需求量几何系数的增加,甚至近几年在太空宇宙开发方面的应用量的突增,导致稀有气体市场也是在波动中前进。


稀有气体在五、六十年代用量并不大(氦除外),1958年(工业发展最先进)美国氖氪氙生产总量才不过140m3,但随着工业的发展,1970年美国仅向日本出口的氪氙就达1万m3,而2016年中国氪氖氙年产能达18.62-22.04万m3。 


在此背景下,市场对稀有气体的资源的竞争异常激烈,但一直因其两大技术门槛(空分设备和稀有气纯化技术)的制约,使其竞争仍然在液空、林德、普莱克斯、AP、俄罗斯深冷、梅塞尔等几家公司之间进行。


以上这些公司能够成为主要竞争者,除了在大型空分设备制造和空分运行方面一直走在技术尖端,同时在稀有气体设备制造及气体纯化方面也不断推陈出新。


各空分巨头制造的最大型空分情况如下:

 

随着杭氧02年首套3万m3/h顺利开车,到09年为大唐煤化工3套6万m3/h的开车成功,再到12年伊朗12万m3/h空分设备订单,标志着我国空分大型化技术逐渐赶上世界先进水平。


此外开空、川空、福斯达等单位也相继研制4-6万m3/h成功,沈鼓、陕鼓甚至制造出8万和10万m3/h的空分,说明我国的整体化空分技术也逐渐不再落后。


下表为09年各空分设备公司在国内空分制造数量统计情况:

 

由以上可知我国空分设备在国内市场占有率近60%,如果涉及到小型空分国内设备的占有率会更高,但随着近几年外资公司对中国市场的重视及国内空分设备公司的走出国门,外资公司大型空分设备有增多的趋势。

 
稀有气体只有从大型空分中才有提炼价值,中小型空分只能通过提取富含量然后集中提取、纯化处理。稀有气体从空分中提取技术源于1920年美国生产氦氖,逐渐苏(俄)、法、日、德、意大利等都开始生产氖氦;但氪氙直到1940年才开始提取,随着电光源和电子工业的发展,稀有气体需求量的倍增促进其技术的飞速发展。
 

但主要掌握其核心技术的还是林德、液空、普莱克斯和俄罗斯深冷等公司。我国为稀有气体技术自五十年代末开始研究、试验,在六十年代初小型氖氦分离设备试制成功,乃至后期的氪氙提取成功,但从中小试到大型化生产,从99%到99.99%的技术发展经过了漫长的20年,直到八十年代通过引进林德全组分空分技术,使稀有气体技术和国际接轨。


90年代武钢在林德稀有气体精制设备的基础上进行技术调整,使稀有气体打破进口产品对电子工业、航空航天的垄断。


杭氧、启元、中冶天工、浙江新锐等企业对稀有气体技术多年的研发及设备和技术国产化,在近几年都有所成就,但这些也只是阶段性的成果,距离稀有气体资源、提取、精制的完全知识自主产权并成为领先者,这还是有待时日。


稀有气体随着中国科技的发展及其终端市场的转移,逐渐能更多的参与到稀有气体操作,由最初高端产品主要依靠进口,到目前满足国内高端需求的同时,更为国际最先进的科研供应。


以氙气为例,08年国际上氙气产能为9000m3左右,而中国市场 70%以上的氪氙产量主要由武钢提供。


15年中国氙气年产能达到2000m3,这还不包括年产能为1.4万立方米粗氙氪混合气,而进口氙气据统计为680m3左右(出口量超过进口量)。

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