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皇冠顶端同位素气体—氦3及其应用(上)
氦-3
氦(He)属于元素周期表中的0族元素,总共存在8种同位素,从He-3到He-10,其中只有He-3及He-4较稳定,其他同位素都具有放射性。地球上氦元素中属He-4的含量最多,约占99.9%;He-3的含量极小,空气中氦气成分里He-3和He-4的比例大约为10-6:1。He-3和He-4在物理和化学性质上表现出较多的一致性,在室温和大气压力下都是无色、无味、无毒、不燃烧的惰性气体,化学性质极为稳定;都具有极低的临界温度和正常沸点,都不存在三相点,都属于量子流体,存在超流现象等。但是原子结构的不同,使得它们在物理性质上也存在很大的差异,尤其在低温下差异更加明显。
根据量子粒子的特性,He-4的核自旋为偶数,是玻色子;而He-3的核自旋为奇自旋,是费米子。在接近绝对零度的低温下,这两种同位素都服从量子力学的原理,但两者遵循的统计规律是不同的,He-4遵循玻色一爱因斯坦(BE)统计,在2.172K下发生玻色爱因斯坦凝聚转变为超流态;而He-3遵循费米--狄拉克(FD)统计, 在2.6mK下才能发生类似超导体的BCS型凝聚而转变为超流态, 这个温度比He-4的入转变温度低了3个数量级。在宏观上,相同温度下He-3蒸气压比He-4要大许多,例如在1K时,He-3的饱和蒸气压比He-4大80倍,在0.5K时两者则相差近10000倍。
氦-3的应用
氦-3在低温制冷领域的应用
He-3的独特性质引起低温物理和低温工程领域研究者的极大兴趣,其中最令人注目的
是He-3在获取1K以下低温环境所扮演的独一无二的角色,而这个温度区间正是基础物理
学等现代高新科学研究的重要领域。He-3具有低沸点、低密度、高比热容、高热导率等性质,这些性质使它成为低温工程中极为特殊的一种制冷工质,尤其是在接近绝对零度的极低温下。
1956年,瓦尔特斯(G. K. Walters)和费尔班克斯(W. M. Fairbanks)发现,温度在0.87K以下时,3He和4He混合液分成两个完全不同的相,较轻的富3He相浮在上层,而较重的富4He相沉在下层。富3He相也称浓缩相,在0.3K以下时几乎是纯3He。富4He相则称为稀释相,它含有6.4%的3He,即使接近绝对零度也仍有6.4%的3He溶解在4He中。这一特性成为可连续获得毫开温度的稀释制冷机的基础。
1962年,H.伦敦和门德尔松(KurtMendelssohn)等人再次提出稀释制冷实用技术方案。稀释制冷原理与蒸发制冷有相似之处。低温下4He呈超流态,是惰性液体,而3He仍为正常流体,是个活跃成分。因此,若一个容器中盛有3He-4He混合液,下层的富4He相对于上层富3He相来说,可以认为是只起支撑或“机械真空”的作用。只要采取某种方式除去一些富4He相中溶解的3He,下层富4He相中3He浓度降低,势必破坏两相间的平衡,富3He相中的3He原子将穿过分界层扩散到富4He相中去。从界面上看,这相当于3He蒸发,只不过3He分子不是蒸发进入气相空间,而是“蒸发”进入液相的超流态4He中。这个过程实际上是3He不断被稀释的过程,若稀释持续下去,液体就不断被冷却。因此这种制冷方式称为稀释制冷。
当然3He-4He稀释制冷与3He的蒸发制冷还是有很大区别。前面已经提到,在蒸发制冷过程中,随着温度下降,3He蒸气压急剧降低,最终无气可抽而不得不终止制冷过程,这限制3He蒸发制冷的极限温度是0.25K。稀释制冷则不同,富4He相中3He的含量不变,不管温度多低,抽气机总可以维持恒定的3He循环量,因此可以得到比3He蒸发制冷低得多的温度。
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2021-09-29
氙气之“光”
氙气除了在太空和医学方面的用途,在我们日常生活中也经常能见到它的身影。氙气在电光源方面也有突出的应用,大家听的最多就便是氙气灯,尤其在汽车上应用的最多。
氙灯光源是利用高气压或超高气压氙气的放电而发光的电光源。有:长弧氙灯、短弧氙灯、脉冲氙灯等品种。
氙气灯是一种高压放电灯,它的发光原理是利用正负电刺激氙气与稀有金属化学反应发光,因此灯管内有一颗小小的玻璃球,这其中就是灌满了氙气及少许稀有金属,只要用电流去刺激它们进行化学反应,两者就会发出高达4000K-12000K色温度的光芒。
由于灯内放电物质是惰性气体氙气,其激发球形氙灯电位和电离电位相差较小。氙灯辐射光谱能量分布与太阳光谱接近,色温约为6000K。 氙灯均为连续光谱部分的光谱分布几乎与灯输入功率变化无关,在寿命期内光谱能量分布也几乎不变。 氙灯的光、电参数一致性好,工作状态受外界条件变化的影响小。氙灯一经燃点,几乎是瞬时即可达到稳定的光输出;灯灭后,可瞬时再燃点。氙灯的光效较低,电位梯度较小。
可见,氙气灯是一种优秀的光源。我们可以比较一下现在应用最广的HID汽车氙气灯和普通的卤素灯泡,能更直观的看出其优异的性能。
1、一般的55W卤素灯只能产生1000流明的光,而35W氙气灯能产生3200流明的强光,亮度提升300%,拥有超长及超广角的宽广视野,可大大减少行车事故率。
2、HID氙气灯是利用电子激发气体发光,并无钨丝存在,因此寿命较长,约为3000小时,大幅度超越汽车夜间行驶的总时数。而卤素灯只有500小时。
3、节电性强:35W的氙气灯能发出的是55W卤素灯3.5倍以上的光,大减轻汽车电力系统的负荷,电力损耗节省40%,相应提高了车辆性能,节约能源。
4、色温性好:氙气灯能发出4000K-12000K色温度的光,其中6000K接近日光,而卤素灯只有3000K,光色暗淡发红。
随着经济的发展,氙气灯应用的场景也越来越多。比如隧道照明,氙气灯照明技术与高压钠灯相比具有较大的节能优势,与LED相比照明质量显著提高,建设、维护成本降低等优势,在公路隧道照明系统的建设领域具有巨大的推广价值。
氙气灯作为新兴的电光源,具有照明强度、节能、色温好、稳定安全等优势,是一种很有潜力的照明技术。在未来的生活中,相信氙气之“光”会越来越多地照亮我们的生活!
(以上信息根据网路资料整理)
尚澜特种气体有限公司成立于2020年,公司由从事气体行业25年的资深技术人员创建,引进俄罗斯先进的气体产品。公司享有2年自营进出口气体权。也是国内小有盛名的气体公司。我司主营主要生产经营:氦3、高纯氦气、液氦、气球氦气;氘气、三氟化氮、六氟化硫、甲烷;一氧化碳、氯化氢、五氟化溴、六氟化钼;硫化氢、环氧乙烷消毒气、激光气;高纯氮气、高纯氩气、高纯氧气、混合气体;无缝钢瓶检验与服务;气体管道工程等。
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2021-09-29
中空玻璃中的氪气
现在在很多建筑和汽车上,都会用到中空玻璃。中空玻璃一般是将两片到三片玻璃夹在一起,中间形成干燥气体空间的玻璃制品,其主要作用是保温隔热。氪气便是常用的填充在玻璃之间的干燥气体,此用途占氪气产量的很大一部分。
建筑物如果使用单层玻璃的窗户,夏季照射的阳光会产生温室效应,即照射到玻璃上的太阳光除一部分反射掉外,一部分射进室内使温度升高。在冬天,由于玻璃的传热系数大,单层玻璃窗则起到散热的作用,保不了温。这就导致了“冬冷夏热”!
能量的传递是通过辐射传递、对流传递和传导传递三种形式来实现的。中空玻璃便是通过减少这三种形式的能量传递从而做到保温隔热的。
辐射传递是能量以辐射的形式传递出去。在一般的玻璃中,阳光的能量以辐射的形式传递给玻璃,这样会导致室内温度升高。而中空玻璃的中间间隔可以很好的阻挡热的辐射,对中空间距的合理配置可以使中空玻璃有效地抵御紫外线的侵袭。
对流传递是当玻璃两侧有温差,导致空气在冷的那面下降在热的那面上升,这样的对流会造成能量的流逝。一般的玻璃周边框架密封性弱,很容易就造成空气的对流,导致能量流失。而中空玻璃的内部空间如果进行合理的结构设计,就可以降低气体的对流,进一步降低内部流量的缺失。
传导传递的传递方式是通过物体分子运动,从而带动能量的活动。中空玻璃之所以能够隔热正是基于传导传递的原理,中空玻璃对能量的传导传递是通过外层玻璃和内部的空气来完成的,玻璃的导热系数是空气的27倍,因此要想阻止这种能量传递方式最好的方法就是提高玻璃的密封性,使内部与外部的空气无法直接产生对接。这就是中空玻璃隔热的原理。
中空玻璃的导热系数比单片玻璃低1半左右,夏天可以保持室内温度不太高,可以减少空调耗电,冬天保温也可以减少供暖消耗。所以中空玻璃是一种节能的产品,将来的用途只会越来越广。特别是现在城市中玻璃幕墙的大厦原来越多,更是刺激了这一需求。
中空玻璃隔热效果可用传热系数K值表示。K值的定义是:在标准条件下,单位时间内从单位面积的玻璃组件一侧空气到另一侧空气的传输热量。K值越小,表示其隔热性越好;K值越大,表示其隔热性越差。简单的说,K值越低,通过玻璃的传热量也越低,窗玻璃的绝热性能越好。
中间的填充气体,常用的有空气氩气氪气等,由下表可以看出,其中K值最低的是氪气。
可见,氪气是制造优质中空玻璃的一种非常适合的原料。
氪气物理性质
氪气化学性质
氪气的是稀有气体的一种,无色、无味、无毒、惰性,集中存在于大气中。它拥有一些独特的物理和化学性质。
这些性质,使得它在很多领域都有应用,而中空玻璃将是今后推动氪气需求的一大用途。并且,随着环保理念越来越深入人心,人们对这种能减少能量损耗的建筑材料,必定会投入更多的关注和研究。
2021-09-29
意大利氙实验的结果暗示了人们可能会发现长期寻找的暗物质--轴子
一组物理学家完成了可能是有史以来第一次发现轴子的实验。
轴子是未经证实的、假设的超轻粒子,它们来自描述亚原子粒子行为的粒子物理标准模型。理论物理学家在20世纪70年代首次提出轴子的存在,是为了解决控制强力的数学问题,这种力将称为夸克的粒子束缚在一起。但是轴子已经成为暗物质的一种流行的解释,暗物质占宇宙质量的85%,却不发光。
如果得到证实,现在还不确定这些轴子是否会修复强大力量中的不对称。东京大学(University of Tokyo)的物理学家Kai Martens说,他们无法解释宇宙中大部分缺失的质量。这些看起来像是从太阳中流出的轴子,其行为不像物理学家认为的充满在星系周围光环中的“冷暗物质”。它们是新发现的太阳内部的粒子,而在那里的大部分冷暗物质似乎自早期宇宙以来存在了数十亿年之久*
也不确定轴子是否被探测到。尽管收集了两年的数据,但与物理学宣布发现新粒子所需的信息相比,信号的迹象仍然很微弱。随着时间的推移,随着更多数据的到来,马滕斯告诉《Live Science》杂志,信号的证据仍然有可能消失得一文不值。
格兰萨索国家实验室(Gran Sasso National Laboratory)洞穴般的内部景观,这是位于意大利中部的一个地下设施,内有氙气合作组织(Xenon Collaboration)的暗物质探测器和许多其他实验。
不过,看起来确实有信号。它是在一个装有3.5吨(3.2公吨)液态氙的黑暗地下储罐里发现的,这个实验是在意大利格兰萨索国家实验室进行的。至少还有两种物理效应可以解释氙的数据。然而,研究人员测试了几种理论,发现从太阳流出的轴子最有可能解释其结果。
截至美国东部时间今天(2020年6月17日)上午10点,没有参与实验的物理学家们还没有审阅这些数据。在公布之前,记者们并没有得到有关发现新粒子的数据。
《Live Science》与两位axion专家分享了氙气合作的新闻稿。
新罕布什尔大学(University of New Hampshire)的物理学家钱达•普雷斯科特•温斯坦(Chanda Prescod Weinstein)在一封电子邮件中对《Live Science》说:“如果这一点得到证实,这将是自发现宇宙加速以来在物理学领域最大的改变游戏规则的因素。”
(1998年宇宙加速的发现表明,不仅宇宙在膨胀,而且膨胀的速度越来越快。)
氙气合作组织(XENON collaboration)在黑暗、绝缘的氙气罐中观察微小的闪光,其中在2016年至2018年间进行的(XENON1T),是迄今为止最大的一个实验。
氙气罐被屏蔽在地下不受大多数辐射源的影响,只有极少数的粒子(包括暗物质)可以进入罐中并与罐内液氙中的原子发生碰撞,从而激发这些闪光。大多数闪光很容易解释,这是物理学家已经知道的粒子相互作用的结果。尽管罐子处于的地下屏蔽层,各种各样的粒子还是会进入罐中激发闪光,很多已知的粒子可以解释氙气探测器中所看到的大部分闪光。氙气研究人员寻找“过剩”的闪光,比你根据已知的粒子物理学所预测的闪光要更多,这可能意味着新粒子的存在。
这是氙气探测器第一次实际探测到过剩,一个在低能范围内活动的峰值,这与物理学家推测太阳轴子确实存在的预期相符。
到目前为止,氙的结果已经部分排除了另一种暗物质候选,即“弱相互作用大质量粒子”(WIMPS)。它没有检测到大多数WIMP产生的足够能量水平的闪光来支持它们的存在,实际上排除了大多数可能的WIMP变种。但是实验还没有发现任何新粒子的证据。
俄勒冈大学物理学家Tien Tien Yu也没有参与氙气实验,她说:“尽管WIMP多年来一直是DM(暗物质)的主导范式,但轴子的存在时间也差不多,近年来寻找轴子的实验激增。”
因此,如果轴子探测能与暗物质研究的最新进展(包括更古老的氙气数据)相吻合,这将使得一度流行的WIMP看起来希望渺茫。
然而,Yu告诉《Live Science》杂志,它本身并不能令人信服。
她说:“如果这是真的,那将是令人兴奋的,但我对此表示怀疑,因为可能有一些以前未经考虑的粒子来源。”。(她补充道,在没有看到数据的情况下很难评估数据。)
例如,一些放射源可能以模拟太阳轴子与液态氙相互作用的模式,被氙的探测器探测到。
Yu指出,此前有未经证实的关于发现暗物质粒子的说法。氙气发现的“太阳轴子”似乎并不代表真正的冷暗物质,因为冷暗物质可能起源于早期宇宙,是“冷的”,而不是太阳产生的热轴子。
(马滕斯说这是真的,但是太阳轴子是以前从未被探测到穿过宇宙的大质量粒子,其在许多方面仍然可被认为是暗物质。但他承认,他们无法解释宇宙中如此大的被无法探测的质量。)
氙气合作组织本身提出了三种可能的解释,来解释氙气罐内部低能量的“过剩”闪光。
其中,最符合他们看到的过剩闪光的,确实是太阳轴子。他们对这个假设有“3.5 sigma”的信心。
马滕斯说,这意味着这是随机背景辐射产生信号的概率约为万分之二,而不是太阳轴子产生的信号。通常,物理学家只有在结果达到5 sigma显著性时才宣布“发现”一个新粒子,当信号达到5 sigma时,意味着信号是由随机波动产生的几率为350万分之一,这样信号是由随机波动产生的几率就非常非常小。
他们考虑的其他可能性不那么令人信服,但仍然值得认真对待。
氙气中可能有未被发现的放射性氚(一种含有两个中子的氢)的痕迹,导致周围的液体闪光。马滕斯说,氙气团队从一开始就努力避免这种影响。不过,他说,这里所讨论的微量氚是不可能被完全剔除出来的。由于XENON1T设备现在已经被拆开,以建立一个更大的未来实验设备,所以已经不可能再回去检查了。
并没有参加氙气实验的宾夕法尼亚州维拉诺瓦大学的物理学家乔伊·尼尔森(Joey Neilsen)说,假设将氚的数据拟合到3.2 sigma的水平,这相当于随机波动产生信号的概率约为700分之1。
还有另一种可能,那就是来自太阳的已知的微弱中微子也流经地球,与磁场的相互作用比预期的更强烈,在液氙中产生了闪光。如果这是真的,根据氙气合作组织的声明,中微子可以解释他们看到的信号。他们写道,这一假设有3.2 sigma的可信度。
但Yu指出,即使中微子能解释氙的结果,粒子物理的标准模型也必须重新排列,以解释预期之外的中微子行为。
Yu说,还有一条线索,可以告诉我们是否应该认真对待太阳轴子假说,那就是数据随着季节的变化。
她说:“如果信号确实来自太阳轴子,人们会认为由于太阳与地球的相对位置变化,信号会受到变化。”
Yu说,随着我们的地球远离太阳,太阳轴子流应该会减弱。随着地球离太阳越来越近,信号应该会越来越强。
马滕斯说,氙探测器中捕获的信号没有季节性变化,信号太微弱了,而且实验进行了仅仅两年的时间,太短暂了,XENON1T设备无法识别这种变化。
物理学家们很可能会把XENON1T的结果作为近期的初步研究对象。研究小组说,即将进行的一项名为XENONnt的更大的氙气实验,仍在意大利建设中,一旦完成,将提供更清晰的数据。正在美国和中国建设的实验将进一步丰富现有数据。
马滕斯说,一个希望便是,当更灵敏的氙气探测器XENONnt完成其5年的运行后,数据季节变化能被监测到。他说,这将有力推动太阳轴子假说。然后所有的国际实验组织可能会集合他们的氙气来建造一个30吨重的探测器。也许这样就能详细研究这个信号了(如果它是真的),或者探测其他暗粒子。
这些结果仍然是初步的。尽管如此,普雷斯科德.韦恩斯坦(Prescod-Weinstein)说,在这一消息宣布之前,物理学界其实已经有了很多类似结果的讨论。
她写道:“如果这是真的,这是一件大事。”“在没有时间检查结果和与同行讨论的情况下,我不敢评论数据的可信度。当然我更喜欢一些5 sigma的结果!”
(完)
(内容转自LiveScience.com)
2021-09-29
未来已来:干冰生产的突破性设备
Gasworld 2020年8月4日独家报道
瑞士干冰和二氧化碳回收工厂Comtecswis独家向Gasworld透露了其新型无油干冰机的发布,这被称为是这个不断增长的市场上的“世界创新”。
TRIPLE-ICE102 EMD系列和TWIN-ICE102 EMD在现有技术上提供了广泛的重大改进,例如无油操作,无需任何液压驱动,以及一体式雪/气室,具有集成的雪/气分离功能,可在无需任何可拆卸部件/装置的情况下长期运行。
在行业已习惯于液压强制系统的传统背景下,这种创新在干冰生产技术上开辟了一条全新的道路。
众所周知,全球干冰市场正处于高增长模式,这种低温产品在一系列应用中都有很高的需求。
干冰是二氧化碳(CO2)的固体形式,是一种令人难以置信的动态材料,近年来对它的需求一直在大幅增长。物理上独特的是它从固体升华为气体,同时能提供制冷,它的增长主要与它在食品加工厂和便携式食品冷藏中的使用量增加有关。
例如,鲑鱼业使用干冰冷却新鲜鲑鱼;家禽业使用干冰为从包装线下来后的产品保鲜;以及更广泛的肉类包装业多年来一直都在使用干冰。
未来已来
传统生产中,机器输送干冰是由液压驱动的系统实现的,利用油产生巨大的压力,将干冰雪压缩成干冰片、干冰块和各种大小的形态。
使用液压动力意味着系统通过驱动液压活塞,将雪室重的液态二氧化碳生成的干冰雪送入压缩室中以形成干冰的各种形态。
Comtechswis董事总经理Mario Principe解释道:“作为一个行业,我们一直在生产并分销到国际市场的液压驱动干冰机,生产了各种形式的干冰,它们被用于食品冷却、干冰爆破、航空公司餐饮服务和其他许多应用领域。”
“我们提供了各种解决方案,以减少液压系统的噪音排放,并采取预防措施,避免液压油污染生产的干冰。”
然而,随着ComTecswis现在向市场推出了由德国Cryonco GmbH提供动力的新型无油干冰机,Principe将其描述为“世界干冰生产的创新”。
“TRIPLE-ICE102 EMD采用我们最新开发的机电传动装置,经过优化的雪/气分离室由一体式结构制成,无需任何螺钉就能将分离室固定在一起,无需额外的雪/气分离过滤器,且组装部件显著减少,因此TRIPLE-ICE102 EMD是一款全新设计的多功能干冰生产机器。”他说。
所有这些都在三合一ICE102 EMD系列和TWIN-ICE102 EMD产品中达到顶峰。除了获得专利的无油操作、无液压驱动装置和由一个刚性部件制成的雪/气室(也获得专利),该技术的其他重大改进包括新开发的液体二氧化碳喷射器,其能产生颗粒雪,以便更好地分离二氧化碳气体,从而提高了将二氧化碳转化为干冰的整体转化率,并在机器侧面更换了挤出机板。
该系统将整体压力从40吨降至23吨,意味着施加在机器上的压力更小,而其模块化结构和精心设计的部件确保了很高的质量。Principe说:“多亏了这种高精度的制造,对额外的磨削和表面精加工机床的需求已经完全过时了。”
其它特征包括将所有连接口(如液态CO2入口或CO2气体出口)“精确定位”在机器上部,以便在机器后部留出空间和空间,标配了安装在装置后部的电气柜和用以冷却它的空调装置。
Principe补充道:“TRIPLE-ICE102技术已经过测试,它基于从客户反馈中获得的技术改进以及机器当前的制造标准。”
新的和经过验证的驱动装置、结构清晰的开发方法以及与国际客户的良好合作,使我们能够按照我们的座右铭“实现理念”来真正地实现我们的理念。”
他总结道:“随着TRIPLE-ICE102 EMD的问世,我们在技术上又向前迈进了一大步,并为TRIPLE-ICE和TWIN-ICE系列制造出了出色的继承者。”
(以上内容转自Gasworld)
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2021-09-29
美国Tumbleweed Midstream提升其氦气工厂产量至原来四倍
据6月23日获得的最新消息,Tumbleweed Midstream,LLC已经获得三份新的长期加工合同,使其位于美国科罗拉多州东部的Ladder Creek氦工厂的氦气产量翻了两番。
Tumbleweed的Ladder Creek氦工厂位于堪萨斯州和科罗拉多州边界以西的夏延井附近,为科罗拉多东部和堪萨斯西部的天然气生产商提供服务。
Ladder Creek工厂
据悉,Tumbleweed于2020年1月从DCP Midstream买下了Ladder Creek工厂,根据Tumbleweed的数据,其两项新协议使工厂的天然气导入量增加了一倍多,达到1200万立方英尺/天。
据Tumbleweed透露,第三份合同预计在未来90天内再增加300至500万立方英尺/天的导入量。这三项协议将使工厂的氦日产量增加到每天200,000立方英尺(200mcf/d)或每年约6500万立方英尺(65 MMcf)。
Tumbleweed创始人兼首席执行官杜雷尔·约翰逊(Durell Johnson)说:“我对Ladder Creek工厂天然气导入的快速增长和氦气产量的扩大感到非常兴奋。”
“我们有一支一流的团队,与该地区的天然气生产商和我们的氦气客户一起努力工作。这些成果支持了我们最初的观点,即该地区的氦资源还远未枯竭。氦气是科罗拉多州东部和堪萨斯州西部天然气的重要组成部分,Tumbleweed很高兴向该地区的天然气生产商支付了不错的价格。尽管最近石油和天然气价格下跌,但氦气需求仍然强劲且稳定。”
Tumbleweed还与粗氦供应商签订了两项新的氦气处理协议,这些供应商通过卡车将未纯化的气态氦运送至Ladder Creek工厂,这进一步扩大了Ladder Creek工厂的氦处理量。
Ladder Creek位置
基于对该地区经营者的关注得出的结论,约翰逊预计,这座20年前他作为联合太平洋资源公司(Union Pacific Resources)的年轻工程师时建造并投入使用的工厂,可能在未来12至24个月内达到满负荷。
Ladder Creek工厂目前的氦气处理能力为40万立方英尺/天,可扩展至50万立方英尺/天。Tumbleweed表示,将根据需求,探索扩建工厂。
(以上信息转载自gasworld.com)
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2021-09-29
深冷股份牵手内蒙古雅海 开展氦气提取领域合作
深冷股份于2021年9月27日晚发布公告,成都深冷液化设备股份有限公司(以下简称“公司”)与内蒙古雅海能源开发有限责任公司(以下简称“内蒙古雅海”)于9月26日签订了《战略合作备忘录》,就相关战略合作事宜达成一致意见。双方已在天然气液化装置建立了良好的合作关系,本着“优势互补、互惠双赢、依法合规”的原则,充分利用内蒙古雅海原料天然气中氨气含量高和深冷股份在LNG装置BOG提氦成套工艺先进技术的优势,拟在氦气提取领域开展深入合作,双方同意建立长期、稳固、全面的战略合作伙伴关系。双方在遵守国家法律、法规,符合双方发展战略的前提下,积极开展内蒙古雅海LNG装置BOG提氦装置投资运营合作,由公司及其第三方合作方(或有)成立项目公司,负责提氦装置的投资运营,内蒙古雅海负责提供场地、BOG气源、提氦装置所需的水、电及仪表空气(氮气)等。
在《战略合作备忘录》公告中显示,内蒙古雅海位于内蒙古鄂尔多斯市鄂托克前旗综合产业园,占地面积约为27万平方米,公司主要项目为内蒙古雅海60万吨液化天然气项目,总投资约12亿元,将于2021年10月建成投产,该项目系由深冷股份提供全套工艺包设计及主要设备,项目达产后液化天然气的产能可达年产60万吨,辐射周边800公里地区城市的调峰气源和LNG加气站。
内蒙古雅海60万吨液化天然气项目所在的气田为苏里格气田,是我国目前特大型天然气气田,根据相关机构提供的检测报告,该地区天然气中含有一定比例的氦。
内蒙古雅海BOG提氦装置项目情况简介:氦气在军工、航天航空、核工业、科学实验等领域具有广泛应用,是关系到国家国防安全的战略性资源。目前我国95%的氦气依赖于国外进口,主要氦气来源于美国、卡塔尔等国家,氦气资源供应储备方面面临较大的挑战。
目前公司已具备氦气提取、精炼与液化装备的设计、制造一站式解决方案提供能力。内蒙古雅海BOG提氦装置项目从LNG装置(即60万吨液化天然气项目)的BOG气体中提取并精炼氦气,项目的实施有利于推动四川国资在国家新兴战略资源产业的布局,助力解决中国氦气“卡脖子”的重大战略问题。
根据内蒙古雅海提氦装置项目的初步投资测算,预计投资8500万元(含配套流动资金),项目静态投资回收期(所得税后)预计4.39年,该项目的可行性研究报告尚在编制中,相关立项审批程序尚待办理。
深冷股份表示,内蒙古雅海60万吨液化天然气项目系由深冷股份提供了全套工艺包和核心装备,内蒙古雅海BOG提氦装置项目的原料气即来源于上述液化天然气项目,公司已具备氦气提取、精炼与液化装置的设计、制造能力,项目的投建实现了公司提氦技术商业化的应用,通过此次备忘录所涉项目投运实现了公司创新技术优势与多年来在LNG装置领域所积累客户资源的协同效应:此次备忘录项下提氦项目拟由公司主导投资,项目投运后将实现公司从装备制造业务向气体运营业务的转型升级,增强公司深冷技术装备制造业务和气体投资运营业务两大板块的协同效应。
尚澜特气主要产品包括:
稀有气体:氦气,氖气,氪气,氙气
碳氢类气体:甲烷,乙烯,乙烷,丙烯,丙烷,丁烷,丙炔(甲基乙炔),丙二炔,正二丁烯,反二丁烯,新戊烷等等。
其他无机气体:氘气,一氧化碳,二氧化硫,氢气,氯气,氯化氢,笑气,一氧化氮,二氧化氮等等。
氟化类气体:六氟化硫,氟化氢,三氟甲烷,四氟化碳,六氟乙烷,八氟丙烷等等。
以及标准气,混合气。各种气体设备,配件:钢瓶GB5099,DOT, ISO, EN; 阀门QF,CGA,JIS,BS; 杜瓦罐; 汽化器;
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2021-09-28
五大标准气体综合应用大全
一、标准气体的概念及特性
1、定义:标准气体是带有证书的具有计量溯源性的一种或多种准确特性量值,用于校准仪器,评价测量方法或给物质赋值的气体。
2、特性:
1)稳定性:在规定的时间间隔和环境条件下,标准气体的特性量值保持在规定的范围内的特性、标准气体的稳定性表现在气体对气瓶和阀门不产生吸附和反应,气体组分之间不发生化学反应。
2)均匀性:均匀性是物质的一种或几种特性具有相同组分或相同结构的状态、标准气体的均匀性表现在不同温度和压力下各组分的特性量值在规定的范围内。气体组分不分层,无液化。
3)准确性:是指标准气体具有准确计量的标准值。其量值可以溯源。
二、影响标准气体量值稳定的因素:
1、气瓶和阀门材料在气体充装前,要充分考虑到气体各组分与气瓶材料,阀门及密封材料的相容性,作为标准气体的包装容器,碳钢,铝合金材料已被广泛应用。不同浓度,不同组分的标准气体是否和气瓶材料或阀门材料相容,直接影响到标准气体的质量。如氟化氢,氯化氢,氟气,氯气,氯甲烷,氯乙烷,溴甲烷等与铝产生反应,不能用铝合金气瓶直接盛装。一定浓度的腐蚀性气体不能选择铜阀而需要选择不锈钢阀。
2、气瓶处理方法用于盛装标准气体的气瓶,内表面需进行常规处理和特殊处理,以保证标准气体量值的稳定。处理方法包括加热除去气瓶内的水分,抽真空置换除去空气及其他杂质气体,内表面涂层使气瓶内表面减少与组份气体的物理吸附或化学反应;内表面钝化使气瓶内表面具有好的惰性,有利于活泼性气体混合物的量值稳定。对于微量活泼性气体,正确地选择气瓶处理方法是制备标准气体的关键。
3、组成混合气体各组份原料气的纯度及杂质。除了材料相容性和进行适当的气瓶处理外,原材料的纯度是另一个值得注意的问题、如果原料中含有和配制组份相同的杂质,杂质的准确定量就直接影响到组分的量值、如制备氮气为背景气的1ppm二氧化碳标准气体,除了要知道组分气的纯度外,还要知道高纯氮气中CO2的含量。这样才能给出CO2的准确量值。
4、气体组分的相容性如果配制氮气中NO/N2标准气体,如果高纯氮中含有氧或充装中带入氧,那么混合气体就变成了NO2/N2了、类似问题可总结为以下方面:
1)酸性气体和碱性气体:常见的酸性气体包括:HCl,H2S,SO,NO2,有机酸等不能和碱性气体如NH3及有机胺充入一个气瓶中;
2)还原性气体和氧化性气体不相容,不能充装在一个气瓶中。如:H2S和SO2,H2S和NO2,H2和CL2等。
3)可燃或自燃气体与氧化性气体:如果在爆炸下限以上或最小需氧量以上将可燃气体和氧化性气体充入同一个气瓶中,会有爆炸的危险。碳氢化合物和氢气作为可燃气体容易被人们重视,而一氧化碳的可燃性却常常被人们忽视,而只是关注了它的毒性。氧气是助燃气体,而NO、N2O、NO2、F2、CL2、NF3,等其它氧化性气体同样可以助燃,并和可燃性气体起爆炸反应。当制备可燃气体和氧化性气体混和气时,要经过严格的计算包括制备浓度和制备压力;不仅如此,还要制定严格的制备工艺包括进样顺序,制备过程中混匀、分析等。
三、标准气体的制备过程
无论是采用压力法,体积法或称量法制备瓶装标准气体,均需通过下列过程实现。充装----滚动混匀----分析检测----给出量值(检验报告或标准物质证书)。通过压力法/体积法或称量法实现混合气体充装已不再是难题,只要具备高精度的压力表和高精度的天平、充装是很容易实现的。如何使标准气体量值准确和有效,是所有标准气体制造商和研究机构面临的任务。
四、标准气体的检测
标准气体的量值是否满足要求,分析检测是重要的环节之一。按照制备方法充装完成后,量值的均匀性,稳定性和准确性如何,必需靠分析检测来完成。气相色谱法作为广泛应用的定量分析方法已被人们认同,分离柱已从填充柱发展到毛细管柱,大大优化了柱效能,而检测技术已从常量检测发展到微量及痕量分析。
常用的检测器包括TCD、FID、ECD、FPD、TSD、HID、DID、PDID,化学分析作为经典分析方法也常用在腐蚀性气体的分析中,红外光谱法、可见--紫外光谱法、色谱/质谱联用技术也常用在气体分析中。
五、标准气体的应用
如何更好的使用标准气体,是标准气体制造商关心的问题。通常在制备某些微量腐蚀性标准气体或微量氧,氮标准气体时,制备过程可谓是充满了血和泪,而对于客户来说,常常因使用不当,造成一些错误的结果、使用标准气体应该做到如下几点:
1、选择减压器和输气管路时,一定要注意材料和气体的相容性,如在做微量氧,氮标准气体时,管路不能选择塑料管和橡胶管路而要选择金属管路,而作腐蚀性气体时,选择未经处理的金属管路会对组分产生吸附;
2、在合适的温度下存放气瓶,对于易液化气体,要注意贮存温度和使用温度,避免在低温下易也化气体成分液化;
3、取样前,对压力调解器和管路系统充分清洗,确保取样样品和气瓶中的组份浓度一致;
4、标准气体取样完成后,要关毕气瓶阀,避免空气反扩散到气瓶中;
5、注意标准气体的有效期和最低允许使用压力。
主要生产经营:氦三、 高纯氦气、液氦、气球氦气;氪气、氖气、氙气、 氘气、三氟化氮、六氟化硫、甲烷; 一氧化碳、氯化氢、五氟化溴、六氟化钼; 硫化氢、环氧乙烷消毒气、激光气; 高纯氮气、高纯氩气、高纯氧气、混合气体; 无缝钢瓶检验与服务;气体管道工程等。
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尚澜特气服务宗旨:迅速、安全、舒心、价格!
2021-09-20
环氧乙烷消毒杀菌气体,尚澜气体
产品特点
环氧乙烷消毒杀菌混合气体优点:适合于医疗器械、卧具、毛巾床垫、塑料制品、麻醉器具、光学器具、粮食仓库等各种物品(食品除外)的消毒灭菌;穿透力强,灭菌效果好,对物品无损害;无燃烧爆炸的危险,对环境无污染;操作方法简便,应用广泛。
环氧乙烷消毒杀菌气体产品优势
1、拥有环氧乙烷相关的经营许可,气体充装许可,以及储罐设备的使用许可,拥有齐全的证照。
2、早在2000年前,我公司环氧乙烷和二氧化碳混合杀菌气体已作为客户广泛应用,我公司在该产品项目上拥有成熟的生产历史及经验。
3、公司实施ERP系统,通过了质量体系环保体系。公司坚持以技术创新为导向,凭借产品的技术、质量、服务,已赢得众多客户的信赖。
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2021-09-20
氦3:虽然不能种菜,但是可以掀起能源革命
央视报道过月球土壤的分析结果,很遗憾地表示,虽然月球不能种菜,但月球土壤里有大量的氦-3。
本期乔一要给大家说的,就是氦-3
这可能是人类离未来能源最近的一次了。2020年12月17日,嫦娥五号返回器在内蒙古平安着陆,返回器携带着两公斤月球土壤,从月球出发,跨过35万千米,成功完成了人类史上最远的一次快递。从嫦娥五号回来那天,专家就公布了月球土壤的初步监测结果,新闻报道上明晃晃地写了几个大字
月球土壤不能种菜
乔一不禁想起那个笑话,要想在美国欧洲的居民区里找到中国人,只需要看哪家的花园里种着菜就行了,果然 种菜才是中华民族的灵魂,不过新闻报道没有说的是,虽然月球土壤不能种菜,但它却蕴藏着一种,能为人类提供巨量能源的东西。
氦-3
这是一种氦气同位素气体,无色无味无臭能够和氢的同位素发生核聚变反应,但是和我们记忆中那个危险的核聚变不同,氦3在聚变过程中,不会产生带有放射性中子同时氦3的反应过程很容易控制,可以说是安全又环保。
一吨氦3进行核聚变提供的能量,相当于1500万吨石油燃烧释放的能量
按照这个比例计算
只需要10吨氦3,就能支撑整个中国14亿人一年的能源需求,是的,只需要区区10吨。
而月球上有多少氦3呢?
超过100万吨,足够整个地球使用7000年
月球的氦3并不是中国发现的,上世纪90年代,全世界都掀起了一场探月高潮,这场探月高潮的目的除了政治因素,最重要的就是寻找氦3,这种元素让核聚变成为了可能。
注意,是核聚变,这里必须要提一下氦3的应用场景,核能源只有两种方式
裂变
聚变
核裂变就是一个铀原子吸收中子后发生的裂变,这种裂变会释放出大量的能量,你可以理解成一个原子的一分为二 ,二分为四,上亿个原子同时裂变就是核裂变。
而相比起硬核又暴力的核裂变,核聚变要显得温柔许多,当然,只是听起来温柔,毕竟核聚变的氢弹比核裂变的核弹,强到不知道哪儿去了。核聚变就是质量小的原子,在温度和压力的作用下,互相吸引聚合到一起,在聚合中释放的能量,就是核聚变。
核裂变的常用材料是武器级浓缩铀,而核聚变的常用材料是氘和氚,但要注意,对核聚变来说,氘和氚只是第一代核聚变技术。
1950年
澳洲科学家马克·欧力峰发现了核聚变公式,一步登天 ,在澳洲国立大学成立了等离子体核聚变研究机构,去世之前,他已经把核聚变的未来之路探索清楚了。
核聚变一共有三代需要走,我们今天的氘氚聚变只是核聚变的第一代。
这一代的聚变只是初级技术,有很多问题需要解决,比如氘和氚的聚变会释放大量中子,而中子会和反应装置的墙壁发生核反应,用一段时间之后就必须更换,成本耗费很高,而且换下来的墙壁还具有放射性,会成为核废料。这都还不算完,再加上氚也具有放射性,聚变流程中危险性很大,综合下来,核聚变除了用在氢弹身上外,用在其它地方不仅成本高还不好用。
而第二代技术,就是氘和氦3的聚变
这两个东西聚变同样会产生大量的能量,但不会产生任何中子,安全性和成本都大大优化,如果说第一代氘氚聚变,需要设置在荒无人烟的边疆地区,戒备森严、监控严密、还需要军队24小时值守,准备应对任何突发意外,那么第二代氘氦技术完全可以放在大城市的市中心,基本没有危险性。第二代就这么安全了
那第三代呢?
第三代聚变技术就是让氦3和氦3相互反应,这种聚变不会产生中子,不会释放辐射,安全高效又可控,所以第三代聚变也被称为终极聚变。不仅可以放在市中心,还可以直接修建成少年宫科技馆的样子,让民众去参观聚变过程,拍照打卡。
第一代是氘氚聚变
第二代是氘氦聚变
第三代是氦氦聚变
这样一看,好像问题就是出在氦上。
那我们为什么现在还停留在第一代聚变上呢?
很简单 ,因为没有氦。
科学家们很早就发现该元素的神奇之处了,但苦于没有足够的氦3来做核聚变燃料,它实在太稀有了,整个地球加起来都只有0.5吨。
而现在
我们已经明确了月球的土壤里,含有超过100万吨氦3。1492年, 哥伦布发现了新大陆,掀起了人类迁移史上的高潮。
而500年后,人类发现了氦3,很有可能让人类移居月球成为可能
《月球》这部2009年上映的电影是世界科幻电影界的一座丰碑,在这部电影中,主人公就是一名生活在月球的采集员,工作内容就是采集月球的氦3,再定期把氦3送回地球,故事源自生活,这部电影的假想,事实上正是来自人类目前最有可能的氦3使用方式。
2006年
俄罗斯科学院院士 加利莫夫,就提出了一个方案,他认为人类每年只需要发射两三艘载重100吨的宇宙飞船,从月球上拉回来的氦3就能够让全人类使用一年,而相比起我们目前的电能核能,这种方式的成本还要低得多。
如果人类从2006年就开始着手实施这个计划,那么只需要30年,人类就可以实现把氦3从月球送回地球
加利莫夫不仅提出了计划,甚至还提出了预算,他表示,这个计划只需要花2500亿美元就行。当然,这个计划太超前了,没有任何一个国家有胆子尝试,毕竟这种行动需要整个地球的齐心协力,而就当时的国际环境来说,根本是不可能的
所以,此计划只能成为大家茶余饭后的谈资,并没有真正推动。
因为这个计划需要2500亿美元,招来了当时许多人的批评,那是2006年,而那一年美国的国防支出是多少呢?
5200亿美元,是的 ,美国国防支出是这个计划预算的两倍还要多。
不过氦3的重要性固然很大,但事实上还有很多问题需要解决。就像乔一常说的,任何技术或产品的背后,都是一整个生产体系的凝结,氦3的利用同样。
要利用氦3,首先我们需要做到,把氦3从月球土壤中提炼出来,这个流程需要把月球土壤加热到700摄氏度,此温度, 我们很容易就能做到,上万度的高温我们都能造出来,何况区区700摄氏度?
但问题是,这七百摄氏度需要是持续保持的温度,我们要造多大的罐子用来加热月球土壤。每次加热多少月球土壤。
氦气的封装怎么实现?
成本多少?
技术多少?
而且我们不可能把月球土壤带回地球来分离氦3,那样成本会突破我们的想象,我们只能在月球上完成氦3的分离流程,所以刚刚说的问题不仅需要解决,而且还要在月球上解决,这就要求我们建立一个活动空间足够大的月球基地,而基地又怎么实现能源补充、水源补充、食物补充,工作人员怎么实现氧气制造、自由活动。
这样不断延伸下去,我们会发现表明上这是一个氦3的分离使用问题,实际上它是一个人类在地外行星建立根据地的问题。
这还只是基地负责的分离环节,氦3提取出来后,要怎么运送回地球。
是用火箭?
还是发射器?
我们有能够接收百吨氢同位素气体的能力吗?这类问题深究下去三天三夜都说不完。所以说,任何科学技术都是当今体系凝结而成的。
在人类整个科学体系没有达到一个共同水平时,我们很难实现氦3的开采。
道路是曲折的,但同时,前途也是光明的。
就像聚变技术有第一代、第二代、第三代一样,核武器同样也有第一代 、第二代。
氦3
除了是目前人类地球能源危机的最佳解决办法,同时也是第四代核武器的最大可能。
运用铀或钚的原子弹是第一代核武器,叫做裂变武器
利用氘聚变的氢弹是第二代核武器 ,叫做热核武器
以高能中子为杀伤因素的中子弹,是第三代核武器 ,叫战术核武器
而第四代至今还没有成品来进行定论,第四代核武器又叫定向核武器
特点就是不会产生核辐射,可以作为常规武器使用,氦3就是第四代核武器的关键因素。
2021年
日本的《外交学者》网站发表了一篇文章这篇文章表示,全世界都在悄悄地为第四代核武器寻找氦3材料
谁能得到这种无放射性沉降物的材料,谁就能成为新的世界霸主,而中国在这场竞争中 ,获得了胜利。
你听听这话,说得就像中国下一秒,就要朝他们扔四代核武了一样,中国有没有在氦3技术上走在世界前列,乔一并不知道。
不过乔一知道的是,
这些年里,对中国的抹黑,已经从当年说我们马上就要崩溃的“中国崩溃论”,变成了今天说中国要称霸世界的“中国威胁论”,可能这就是我们技术前进的最好证明吧。
不过 , 回顾中国的探月计划,有一处很为特殊。
2015年4月
中国科学家用嫦娥三号月球车“玉兔”传回的数据,测出了月球土壤层的厚度,这数据对我们计算月球氦3含量的意义重大,全世界只有中国进行了这项数据的测量。
无论任何科学技术,都需要可靠的数据,来作计算与支撑,至少在月球氦3数据上,我们走在前列。
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2021-09-19