氦气制备方法主要有4种,分别为天然气分离法、合成氨法(在合成氨中从尾气分离提纯的氦)、空气分馏法和铀矿石法。其中,天然气分离法是目前唯工业化获取氦的方法。
氦气,是一种稀有气体,化学式为He,无色无味,化学性质不活泼,一般状态下很难和其他物质发生反应。常温下,氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体,是所有气体中最难液化的,是不能在标准大气压下固化的物质;液化后温度降至2.174K时,具有表面张力很小、导热性很强、黏度极低等特殊性质。利用液态氦可以得到接近绝对零度的低温。
氦气制备方法主要有4种,分别为天然气分离法、合成氨法(在合成氨中从尾气分离提纯的氦)、空气分馏法和铀矿石法。其中,天然气分离法是目前唯工业化获取氦的方法。氦气被广泛应用于受控气氛领域(如光纤、半导体、光伏等)、低温应用领域(如核磁共振、低温超导、国防军工等)、焊接保护气领域、检测气体领域等。
化学性能稳定,进行低压放电时显深黄色。一般不生成化合物,在低压放电管中受激发可形成He2+、HeH等离子及分子。一般状态下很难和其他物质发生反应,在特定条件下和某些金属可形成化合物。液态氦在温度下降至2.18K时,性质会发生突变,黏度极小,成为一种超流体,能沿容器壁向上流动,热传导性为铜的800倍,成为导热性能极佳的热导体,其比热容、表面张力、压缩性都是反常的。这种异常的液体叫做液氦Ⅱ,正常的液态氦叫做液氦Ⅰ。
氨气行业上游主要是天然气、空分设备等;下游方面,氦气广泛应用于国防和高新技术领域,在航天、国防和高端能源系统,半导体和光纤制造等工业领域,医学成像与深潜水等民生领域应用广泛且不可替代,是关系国家安全和高新技术产业发展的重要战略资源,在“深空、深海、深地、深蓝”等领域具有重要作用。
氦气一般用高压钢瓶包装,钢瓶颜色为灰色,标绿色“氦”字,气态氦的充装应按照国标GB14194进行,中国包装贮运危险性分类:第2.2类不燃气体,中国危险货物包装标志:5。含氦天然气包括来自天然气田的气层、油气田的气层、油气层中的天然气,以及油层中的天然气等。已知有工业价值的含氦天然气,分布在从寒武纪到新近纪等不同地质时代的地层中,主要产于古生界和中生界中,尤以古生界为最。此外,在温泉分布区、矿化热卤水中及空气中也含有氦。
氦气为重要战略资源,全球供给集中度高。氦气广泛应用于航空航天、半导体产业、尖端科研等领域,是国防军工和高科技发展不可或缺的战略性物资。其中2020年全球氦气产量为15200万立方米,同比下降11.6%。其中2020年美国地区氦气产量为7400万立方米;卡塔尔地区氦气产量为4500万立方米;阿尔及利亚氦气产量为1400万立方米;俄罗斯地区氦气产量为500万立方米;波兰地区氦气产量为100万立方米;加拿大地区氦气产量为100万立方米。
近几年,中国氦气年消费量2000万方以上,较为稳定。根据中国工业气体工业协会,2020年中国氦气消费量2125万方,受疫情影响需求受到一定限制,同比下滑6.4%。受控气氛包括光纤、半导体、光伏等,低温应用包括核磁共振、低温超导、国防军事、大科学研究等。2020年中国氦气消费结构,其中受控气氛、低温应用为最主要应用方向,占比分别为56%、23%。
我国鄂尔多斯杭锦旗的内蒙古兴圣天然气责任有限公司和四川自贡荣县的中国石油西南油气田分公司成都天然气化工总厂采用的均是四川空分设备(集团)有限责任公司的低温深冷法提取氦气;宁夏盐池的宁夏深燃众源天然气有限公司(中能北气)采用中科院理化技术研究所-北京中科富海低温科技有限公司的低温深冷法提取氦气;甘肃庆阳的庆阳瑞华能源有限公司采用大连海奥膜技术有限公司的膜分离法加变压吸附法提取氦气。
根据中研普华产业研究院发布的《2023-2028年中国氦气行业发展前景及投资风险预测分析报告》显示:
全球的氦气资源绝大多数都来自于天然气中的氦气提取。根据美国地质勘探局(USGS)数据,2013至2022年,全球氦气产量及需求量呈现出波动变化趋势,2022年全球氦气产量约为160百万立方米,需求量约为155百万立方米。全球氦气资源分布极不平衡,主要集中分布在美国、卡塔尔、阿尔及利亚、俄罗斯、澳大利亚、波兰等地。其中美国是全球氦气资源最丰富的国家,产量占比达46.88%,卡塔尔占全球氦气产量的37.5%,排在第二。数据显示,2022年国内氦气行业市场规模高速增长至38.95亿元,同比增速为77.13%。
2013年以来,我国氦气产能持续扩张,截至2022年底,中国提氨产能达到325.8万立方米(582吨),较2021年增长41.22%。随着工艺技术的提高,我国自产量正逐年增加,但仍远远小于市场的需求量,处于供小于求的局面,严重依赖进口,对外依存度较大。据统计,2022年我国氦气行业产量仅195万立方米,同比增长50%;进口量达到2209.1万立方米,同比增长7.03%;需求量约为2414.1万立方米,同比增长10.03%。
氦气依然是中国气体行业最热的话题之一,2019年国内氦气市场一度缺货导致价格连续攀升。进入2020年,价格冲高回落,全年价格仍呈现出明显的上升态势,2020年我国氦气均价达到了104.64元/立方米,自2022年2月开始至今,氦气市场价格一路暴涨,其中管束氦气市场报价最高涨至为500元至535元/立方米,2022年国内氦气年度均价飙升至162.02元/立方米。
中国氦气价格自100元/方突破至400元/方。中国氦气主要进口地包含卡塔尔、美国、澳大利亚。2021年卡塔尔、美国、澳大利亚进口量分别占82%、9%和8%。2021年进口依赖程度仍然较高。中国由氦气进口贸易业务由4,家外资企业所垄断,中国有仅有2家气体企业开展进口业务。
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2023-2028年中国氦气行业发展前景及投资风险预测分析报告
氦气,是一种稀有气体,化学式为He,无色无味,化学性质不活泼,一般状态下很难和其他物质发生反应。常温下,氦气是一种极轻的无色、无臭、无味的单原子气体,是所有气体中最难液化的,是不能在...
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