2021年3月,在《銀河系第二多的物質(zhì),中國卻95%靠進(jìn)口:如何不被卡脖子?》 一文中,正解局介紹了我國95%的氦氣要靠進(jìn)口,有被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。
轉(zhuǎn)眼2年多過去了,我國在氦氣生產(chǎn)方面有沒有新突破?
還真有。
最近,中國煤炭科工集團(tuán)宣布,中國煤科煤科院承建的全球首套3.6萬Nm3/d含氦煤層氣提取高純氦氣裝置實(shí)現(xiàn)一次開車成功。
這標(biāo)志著我國提取高純氦氣技術(shù)獲得重大突破。
今天,我們就再聊一聊氦氣這個(gè)話題。
先簡單科普一下氦氣。
氦(Helium,He)在元素周期表里排第二,是第一個(gè)惰性氣體元素,是僅次于氫氣最輕的氣體。
憑借著低密度、低沸點(diǎn)和惰性等特質(zhì),氦氣被廣泛應(yīng)用于國防、航空航天、核工業(yè)、科研、醫(yī)療、工業(yè)等領(lǐng)域。
小到升空氣球,大到航空航天,都離不開氦氣。
氦氣因此被稱為“黃金氣體”,是國家安全和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重要戰(zhàn)略資源。
我國是制造大國、世界工廠,對氦氣的消費(fèi)量之大,可想而知。
最近幾年,我國每年的氦氣消費(fèi)量都在2000萬立方米以上,占全球消費(fèi)量的10%以上。
令人惋惜的是,我國氦氣消費(fèi)量大,但產(chǎn)量極少,95%的氦氣依賴進(jìn)口。
氦是一種稀缺的不可再生資源,主要賦存于天然氣中,生產(chǎn)方式也是從天然氣中提取。
我國天然氣中含氦量普遍較低,氦氣總量預(yù)計(jì)不過11億立方米,僅占全球的2%。
此外,氦氣無法通過化學(xué)合成獲得。
先天資源不足,后天技術(shù)不通,這就導(dǎo)致我國每年的氦氣產(chǎn)量極低,不得不依賴海外進(jìn)口。
中美關(guān)系緊張后,美國限制氦氣出口,我國轉(zhuǎn)向從卡塔爾進(jìn)口氦氣。
目前,卡塔爾是我國最大的氦氣進(jìn)口來源國,占比80%以上。
不過,卡塔爾生產(chǎn)氦氣的技術(shù)和設(shè)備,全部來自美國。
這為美國的“長臂管轄”埋下了“后門”,我國氦氣仍有被“卡脖子”的風(fēng)險(xiǎn)。
就算不用擔(dān)心“卡脖子”,我們也要考慮長期從海外進(jìn)口氦氣,導(dǎo)致我國用氦成本較高,影響制造業(yè)競爭力。
無論從安全方面,還是成本角度,氦氣國產(chǎn)化勢在必行。
我國主要走兩條路:
一是走別人的路,指的是從天然氣中提取。
從天然氣中提取氦氣,先要找到富含氦氣的天然氣。
我國科學(xué)家最近的研究認(rèn)為,我國部分地區(qū)特別是西北地區(qū)含油氣盆地氦氣資源成藏基本條件良好、分布廣泛、層位眾多,具有資源潛力。
比如,四川盆地及周緣五峰組-龍馬溪組已探明頁巖型氦氣儲量規(guī)模較大,每年有大量的氦氣伴隨頁巖氣開發(fā)被采出。
2023年9月,中國石油天然氣股份有限公司申請了一項(xiàng)富氦氣藏有利發(fā)育區(qū)的預(yù)測方法、裝置、設(shè)備及介質(zhì),提高了富氦氣藏有利發(fā)育區(qū)的預(yù)測精度,也為富氦氣藏勘探的部署方案提供了有效的數(shù)據(jù)支撐。
隨著我國勘探技術(shù)的進(jìn)步,相信我們能夠發(fā)現(xiàn)更多的氦氣資源。
同時(shí),我國氦氣的生產(chǎn)技術(shù)也在提升。
2022年9月,四川空分自主研制的國內(nèi)首套最大規(guī)模工業(yè)級氦液化成套裝置成功運(yùn)行,提升了我國超低溫領(lǐng)域的裝備研制能力,為我國液氦產(chǎn)業(yè)的發(fā)展提供了自主可控的核心關(guān)鍵技術(shù)。
隨著新項(xiàng)目不斷投產(chǎn),我國氦氣的產(chǎn)能也在穩(wěn)步提升。
二是走自己的路,指的是開發(fā)新的提取技術(shù)。
前段時(shí)間,中國煤炭科工集團(tuán)宣布,中國煤科煤科院承建的全球首套3.6萬Nm3/d含氦煤層氣提取高純氦氣裝置實(shí)現(xiàn)一次開車成功。
這標(biāo)志著我國完全掌握了含氦煤層氣提氦成套工藝及其工程化技術(shù)。
具體說來,我國一些煤層氣也富含氦氣。
不過,相較于天然氣,煤層氣的成分更為復(fù)雜,提取氦氣難度更大。
中國煤科煤科院首創(chuàng)的煤層氣提氦工藝,能夠?qū)⒑饧兌葟?.1%提高至99.999%以上,最高可達(dá)到99.9999%以上,獲得了高純氦氣產(chǎn)品。
新技術(shù)的突破,為我國在提取氦氣方式上開辟了一條新路。
一旦大規(guī)模工業(yè)化,也能提高我國氦氣的產(chǎn)量。
那么問題來了,近年來我國氦氣產(chǎn)量增加了多少?
這里提供一組數(shù)據(jù):
2018年,我國氦氣的產(chǎn)量只有35萬立方米,2022年產(chǎn)量增加至195萬立方米。
2022年,我國氦氣進(jìn)口量為2209.1萬立方米。
簡單計(jì)算一下,我國有將近92%的氦氣依然需要進(jìn)口。
與此前95%的進(jìn)口依賴度相比,有進(jìn)步,但并不明顯。
根本原因,是從天然氣中提取也好,還是從煤層氣中提取也罷,氦氣產(chǎn)量都取決于資源的豐富程度。
新技術(shù)能夠提高效率、降低成本,卻無法改變我國氦氣資源不足的現(xiàn)狀。
這也意味著,我國的氦氣資源,可能無法徹底地實(shí)現(xiàn)自給自足。
但這并不是說,我國氦氣國產(chǎn)化就沒有意義。
我國自主生產(chǎn)的氦氣,雖然無法滿足自身的需求,卻可以成為有力的籌碼,讓外國供應(yīng)商不敢肆意漲價(jià)和隨意斷供。
若我國氦氣的自給率為零,那么只能任人宰割了。
氦氣如此,石油、糧食亦如此。