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制备工业气体需要哪些工艺?


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发布时间:2021-05-20 13:07

工业气体大多采用分离、吸附、提纯的工艺进行制备。

以我们熟知的氧气为例,其工业制备的基本原理主要是利用空气中各组分沸点的差异,将液化后的空气在液化分离器中进行分离精馏,从而制得氧气。

另一种常见气体氮气的制备主要是通过5A碳分子筛来选择性吸附,并将氧气和氮气进行分离从而制得氮气。

特种气体的制备工艺相对更加复杂,具有较高的技术壁垒,往往用到低温气体分离技术、膜分离、混配技术等。

工业气体应用领域有哪些?

传统工业气体,应用领域主要在传统的工业领域和行业,如钢铁、冶金、炼化、煤化工、石油化工、建筑等,如在建筑行业里用作切割焊接的介质(如乙炔、氧气等);在有机化工领域用作保护气(如氮气、氩气等);在航天、运输领域作为燃料(氢气、氨气等);在化工领域用作化工原料等。

特种气体,绝大多数属于高附加值产品,应用领域主要集中于新兴的高科技领域,如应用于半导体和微电子工业的电子气体(氟化物、超纯氨等);应用于超大规模集成电路及分离器件、光电子等高科技领域的高纯气体(高纯氮、高纯氦等);应用于医疗、治疗、麻醉领域的医用气体(医用氧气、医用笑气等);应用于传感器核较领域的标准气体(氯标气、氯化氢标气等)等。

我国工业气体现状与挑战

工业气体是我国基础工业的关键要素之一,在国民经济中扮演着重要的地位。

我国工业气体市场自90年代开始快速增长,进入2014年之后,年平均增长率稳定在7-9%,截止2019年底,我国工业气体行业市场规模为1477亿元,同比增长9.7%。

截止2020年底,我国电子气体需求量已经突破50亿元,而海外企业在该领域呈现垄断态势。

快速发展的下游需求同样会带来对电子气体的数量、质量和纯度提出更高的要求,能否把握住发展机遇,实现国产电子气体的突破和飞跃是每一个从业企业共同面临的挑战和机遇。

多元增长点共同发力的模式初显

随着化石能源的逐步耗尽,新能源的开发和利用成为了国民经济的重要增长点,氢燃料电池的发展会进一步加大其对燃料高纯氢的需求和依赖;

同时,疫情也进一步加速对医疗卫生、生物医药等领域的布局和建设,医用气体的需求同样有望获得较大提升;

而集成电路、光电子等领域的发展则会进一步拉动高纯气体的需求。

技术革新将是永远的主旋律

技术革新和创新是推动产业发展的重要驱动力。

目前我国在工业气体尤其是特种气体行业与发达国家的差距,归根结底是技术领域的落后。

国内气体企业在快速发展的过程中,需要高度重视技术的研发,积极储备前沿气体制备、分离、提纯技术,也要着眼于检测、提纯、存储、运输和容器处理等相关技术领域。

放眼全球,工业气体市场规模已经超过1300亿美元,全球工业气体的市场份额主要被少数西方企业占据,与发达国家相比,我国工业气体行业规模仍具有较大差距,人均气体消费量远落后于美国和欧盟。

在特种气体领域,我国与发达国家相比仍有较大的差距,主要体现在行业起步晚,自主产权技术少,全球市场规模占比低等方面。

目前,全球特种气体市场规模产业集中度较高,主要被美国,西欧和日本企业占据,其占比高达90%以上。

从相关企业方面来看,国内工业气体企业规模总体较小,绝大多数企业营业额为千万级,龙头企业数量少,行业集中度较低,大多数为区域性企业,受到资金、技术、装备等硬性条件影响,我国工业气体企业的的发展大多面临较大的瓶颈。

总体来说,我国工业气体行业呈现出产业集中度低,产品种类齐全应用面广,数量和质量仍存在差距,高附加值产品纯度不够,技术被卡脖子等发展态势。

工业气体行业未来发展机遇

特种气体领域将成为重要增长极

随着气体分离、提纯技术的不断进步,加之下游需求市场如电子制造、光伏、生物医药等的不断增长,特种气体从品种还是应用领域都将迎来长足的进步。

目前,在特种气体领域,我国与发达国家仍存在较大差距,相关企业需要积极研发并储备新一代气体分离、提纯、回收技术,缩小差距,迎头赶上。

电子气体行业有望异军突起

随着世界“芯片荒”的逐渐加剧,芯片国产化将成为一条必经之路,伴随着半导体和微电子工业的迅猛发展,电子气体的需求势必会迎来爆发式增长。