這項技術中國幾代人奮鬥終攻克 上天下水都離不開

很多人對火箭發射、衛星入軌、蛟龍號深海潛水這些事情並不陌生，這些尖端設備上天入地時，都少不了帶上一種特殊的氣體，氦氣。氦氣在中國十分稀少，其提取技術更讓幾代人為之奮鬥。

世界上最難液化的氣體 是非同小可的戰略物資

氦氣是空氣中的稀有氣體。對火箭而言，氦氣有兩大作用：一是對火箭燃料倉內部進行清洗、凈化，同時檢測其密封性能如何。

第二個作用就是，火箭燃料倉裝填易燃易爆的液體燃料時，需要用高壓氦氣作為推力，才能確保燃料裝填到位、安全。

當火箭搭載的衛星進入太空，需要入軌調整衛星運行姿態時，會從衛星相對應部位，噴射釋放出一些高壓氦氣，從而減輕衛星重量，實現精準入軌調姿，確保衛星傳輸信號和地面通信系統暢通。

不僅天上的火箭、衛星要用到氦，在深海潛水作業時，深水潛水員下潛到深海60米以下時，他們的專用呼吸氣體，就是氦氣和氧氣的混合氣，而不是通常意義的含有氧氣和氮氣的空氣。

△深海潛水專用呼吸器

中石油西南油氣田公司成都天然氣化工總廠分析檢驗中心工程師 王斌：氦氣擴散的速率，是氮氣的2．5倍，在人體中血液中和組織中的溶解度，是氮氣的40％。用這種氦氧混合氣，就可以避免用氮氧混合氣，出現動作失調、身體無法控制等癥狀。

氦的元素符號He，來源於希臘文，原意是「太陽」。氦屬於惰性元素，是所有元素中最不活潑的元素，它無色、無味、無毒，不燃燒，是最難液化的一種氣體，其臨界溫度為－267．9℃，接近絕對零度－273．15℃的低溫，是人類發現臨界溫度最低的物質。

氦氣廣泛應用于軍工、醫療、半導體、金屬製造、深海潛水、高精度焊接、光電子產品生產等多種領域，是一種稀有戰略性資源，但就是這麼一個稀罕物，迄今為止，唯一來源只能是從含氦的天然氣中提取生產。

更嚴峻的是，目前世界上含氦天然氣資源主要分佈在美國、卡達、波蘭、俄羅斯等國家，其中，美國氦氣資源發現比較多，佔全球總量將近60％，而且天然氣中含氦量比較高，一般在1％到3％，有的甚至達到7．5％至10％；而我國的氦氣資源相當貧乏，含氦天然氣不僅數量少，含量還低，0．18％就算高的了。這一比例只相當於國外天然氣含氦量的十分之一。

△含氦天然氣

中國石油天然氣銷售西南分公司總經理 黨委書記 馬新華：早期你想進口，是沒有地方進口的，西方封鎖這個氦氣資源。

中國奮鬥50多年 如今6個9的氦氣純度領先世界

50多年前，科技人員遇到的第一個難題，就是尋找到含氦的天然氣氣田。但是我國大部分氣田裡面都沒有，它一般要在一些特定的地質條件下，才能夠形成。

科研人員費了很大功夫，好不容易發現一些含氦的天然氣田，但含氦量太低，很難利用；有的含氦量稍微高一點，生產技術又跟不上，還要大量浪費天然氣中有價值的其它資源。怎麼辦？

這一難題也引起了新中國第一代領導人的高度重視。60年前，也就是1958年3月27日，毛澤東主席冒雨來到四川隆昌氣礦現場視察。這是毛主席唯一視察過的石油企業，也是他生平唯一一張蹲姿照，為此還專門題寫了，天然氣要綜合利用的指示精神。

上個世紀六、七十年代，四川榮縣山區的天然氣被發現是我國少有的含氦天然氣，成都天然氣化工總廠在此建立提氦基地，我國第一代提氦人由此誕生。

那個時候條件艱苦，在生活條件上，老一輩的提氦人，都是居住在牛毛氈棚子里，一些夫婦倆都只能分開居住。而在科研條件上，連基本的科研設備、儀器都沒有。他們只能就地想辦法，甚至自己設計動手製造設備、改裝儀器。

中石油西南油氣田公司成都天然氣化工總廠總工程師 李均方：第一代天然氣提氦的方法就是，通過天然氣的節流製冷，將天然氣冷卻到負190多攝氏度，這個時候，天然氣當中的甲烷、氮等各種組分，都液化下來，而氦還是氣體，所以這樣就把氦氣，從天然氣當中提取出來，然後經過進一步的吸附、精製，最後獲得了百分之99．995以上的純氦。

中國石油天然氣銷售西南分公司總經理 黨委書記 馬新華：包括我們的一些元器件，包括我們的一些設備、儀器在那麼低溫下還要工作，那應該來說也是動員了全國很多院校，和科研人員的力量綜合在這，形成這麼一套工藝，應該來說，當時打破了西方的一個技術封鎖。

讓提氦人感到自豪的是，他們1971年7月建廠，40天後就生產出99．995％，簡稱4個9的純氦！此後，隨著科技的進步，尤其到了上個世紀八十年代改革開放后，提氦技術很快邁過第三代、進入現在的第四代。提氦技術又有了新的突破。現在的分離能耗，比原有的工藝節約了30％，氦的回收率，也從原來的90％，達到了95％以上。

此外，在氦氣提取生產過程中，液化天然氣的調節裝置也有創新。由於天然氣是一種多種類化合物，在這個裝置裡面的塔頂部分，集聚的時候，容易造成天然氣中的甲烷、氮等多種物質的重組分集聚，造成天然氣的溫度、質量等工況不穩定，影響氦氣的提取。為了解決這個難題，科研人員還為此做了一項重大發明。

△提取氦氣發明專利

中石油西南油氣田公司成都天然氣化工總廠總工程師 李均方：我們新的方法就是在塔頂，取出了部分產品液化天然氣，就避免了重組分在上面集聚；同時這部分產品，我們還可以作為副產品對外銷售，實現一定的經濟效益。

2012年，該項技術獲得國家科技發明專利，提取的氦氣純度最高達到99．9999％，簡稱6個9的超高純氦！達到世界領先水平，多次獲得中央軍委的嘉獎。

目前，成都天然氣化工總廠現在仍然是我國唯一從事天然氣液化提氦的專業生產廠。科技的創新、進步，也大大簡化了提氦的工藝流程，曾經需要500人的一個工藝現在只需要50人，生產效率大幅提高。不僅如此，現在科技人員正在抓緊研製第五代提氦技術，將天然氣中含量更低的氦提取出來。

△天然氣液化提氦裝置

成都天然氣化工總廠提氦技術研究員 黃晶：通過膜分離之後，0．03％的氦氣已經提濃到0．2％，將近提濃了十倍左右。這部分含氦天然氣就可以繼續作為原料氣，進入我們的榮縣提氦廠進行利用了。這個水平，應該屬於國內國際上，一個領先的水平。

中國石油天然氣銷售西南分公司總經理 黨委書記馬新華：我們到2020年，要決勝300億戰略倒計時，到2035年我們要建成700億，天然氣生產能力700億什麼概念？就是油氣當量要超過5000萬噸，就相當於大慶油田的規模了。

半小時觀察

在自主創新的科研道路上，中石油的科技人員默默堅守數十載，追尋著科學的夢想。誠然，我們在技術研發的不少領域與發達國家相比還有不小的差距，但這種差距，因為不懈的創新正在逐步縮小。5月28日上午，習近平總書記在中國科學院第十九次院士大會、中國工程院第十四次院士大會上指出：實踐反覆告訴我們，關鍵核心技術是要不來、買不來、討不來的。自力更生是中華民族自立於世界民族之林的奮鬥基點，自主創新是我們攀登世界科技高峰的必由之路。

運營人員： 王躍 MZ015