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2024-05-09 

如何顺好工业气体这口“气”

原标题：如何顺好工业气体这口“气” 提到气体，大多数人会首先想到空气、氧气等，它们来得容易又便宜。但是，有些气体却价值连城，我们每年甚至要花费巨额资金去国外购买，这就是工业气体，包括氪气、氩气。它们是现代工业不可或缺的基础原料，广泛应用于钢铁、冶金、石油、化工、电子、医疗等重要行业，发挥着强有力的战略支撑作用，乃至被称为“工业的血液”。我国的工业气体长期依赖德国、美国和法国，生产集成电路所需的特种气体中，国产率只有20%。面对我国工业血液的“贫血”问题，我们该如何走出困境？ “工业的血液” 工业气体是指在工业生产中所使用的气体，可以作为生产原料、燃料、保护气、输送气、驱动气、换热介质等。在高精尖领域中，氧气和氢气可作为火箭的燃料，氦气是医院核磁共振仪的超导体冷却剂，氖气是芯片光刻机光源的工作气体。工业气体的种类非常丰富，多达数百种，可分为大宗气体、特种气体两大类。大宗气体是指用量大、使用范围广的气体，比如从空气中分离得到的氧气、氮气、氩气以及化学合成的氨气、乙烯、丙烯、乙炔；特种气体是指被应用在特定领域对纯度、品质、性能有特殊要求的气体，比如芯片制造过程中用到的各种高纯气体，以及在国防、医疗、食品等领域用到的特殊气体。可见，工业气体渗透到工业生产的各个环节，发挥了不可替代的作用，因此被称为“工业的血液”。工业气体究竟有多重要？以半导体行业为例，芯片的制造会用到光刻机，光刻是用特定波长的激光让光刻胶发生化学反应，通过曝光和显影将设计在掩膜版上的图形转移到硅片上的过程。特定的波长是在常用的深紫外DUV光刻机中通过准分子激光器产生的，这种激光器内充填了97%的氖气。全球70%的氖气由乌克兰供应，但乌克兰危机导致氖气停产，供应短缺，价格暴涨。氖气虽然存在于空气中，但只占0.0018%，它的制取离不开空气分离技术。大型空气分离装置举足轻重空气分离简称“空分”，是利用化工分离技术将空气中的各个成分分离开来获得各种气体产品。空分技术最初的目的并不是为了得到氖气，而是为了生产工业中大量使用的氧气和氮气。1903年，德国林德设计制成世界上第一台工业用的10立方米/小时制氧机，至今已过百年。长期以来世界空分市场被德、法、美等国的四大气体公司垄断。空分的原理并不复杂，难点在于空气分离的设备，尤其是大型、特大型的空分设备。大型空分装置的制造能力是衡量一个国家空分技术水平的重要标志。我国的空分产业是从20世纪50年代起步的，经过摸索、合作、自主研发等阶段，直到2000年前后，得益于钢铁、煤化工等产业的快速发展，我国大型、特大型空分成套技术与装备才有了质的飞跃。长期以来，大型的空分设备基本上都由国外公司垄断。近年来，得益于煤化工的快速发展，我国空分设备迎来了转机。我国研制的十万等级（100000立方米/小时）空分装置，就是我国重大技术装备国产化里程碑式的一个成就。国内生产的空分设备不仅产氧质量好，而且能耗低、生产成本低、性能优，特别是长周期稳定运行远远超过了国外，成为我们的“大国重器”。大型空分技术的进步也为我国氖气的自主生产创造了条件，其他几种稀有气体也被附带提取了出来，包括贵如黄金的氪气、氙气等。目前我国占全球氖气市场份额的40%，超过了乌克兰，有力保障了我国相关产业的健康发展。半导体生产要用到上百种气体工业气体中的电子特气，包括氙气、氪气、含氟气体等，是集成电路制造、半导体显示、半导体器件制造过程中必不可少的关键材料。生产一枚芯片，需要100多种电子特气，而我国仅能生产约20%的品种，其余品种均依赖进口，有的品种1千克售价高达几万元人民币。芯片的生产过程非常复杂，从生产多晶硅开始，到抛光、外延、扩散、成膜、沉积、刻蚀、掺杂、电镀、清洗、分装等环节，几乎都离不开电子特气的参与，电子特气是芯片制造中的第二大耗材。按照所处的工序，电子特气可以分为外延气、沉积气、刻蚀气、掺杂气等，每一类都包含很多品种。沉积气是以硅烷等含硅气体为主，硅烷分解后可以在晶圆表面形成需要的薄膜；刻蚀气常用的是四氟化碳、八氟环丁烷等含氟的气体，它的作用是对经过光刻的硅片进行雕刻得到特定结构的沟槽；掺杂气是含有砷、硼、磷等元素的气体，用于向硅片中掺入一些元素形成半导体的器件。气体是怎么在刻蚀环节中起作用的？目前主流的刻蚀方法是干法刻蚀，它包括化学刻蚀和物理刻蚀，其中的化学刻蚀用到的是含氟气体，基本原理是利用等离子体发生装置把含氟气体电离成氟的自由基，由氟的自由基与硅结合起来生成气态的四氟化硅，而四氟化硅容易被抽走不会残留，这样就可以在硅片上雕刻出一道道特定结构的沟槽。电子特气生产技术门槛极高电子特气的“特”，就特在纯净度要求非常高，纯度指的是主成分的含量越高越好，洁净度指的是杂质的残留量越低越好。对于90纳米制程纯度要求在5到6个N，这里N指的是纯度百分比中9的个数。同时杂质要求小于10的负9次方，也就是十亿分之一。28纳米甚至7纳米、5纳米制程对电子特气的纯度要求就更高了，金属元素要净化到万亿分之一，相当于20个标准游泳池的水里杂质的量不能超过一滴水的量。为什么要如此苛刻的纯度呢？这是因为极微量的杂质都有可能导致产品出现重大缺陷，比如水分、氧气等杂质会导致氧化金属和颗粒物，会导致短路以及线路的损坏。从28纳米到7纳米，产品的金属杂质必须下降100倍，污染粒子的体积必须缩小到4倍以下。随着工艺制程发展到10纳米以下，生产过程对于杂质过滤、洁净度的要求也会越来越严格。这么苛刻的要求导致电子特气生产技术的门槛非常高，需要长期的积累和研发投入。同时生产过程要用到大量精密仪器设备，这是第一道难关。第二道难关是资质壁垒，电子特气品质对电气产品性能影响大，一旦质量出现问题下游客户将损失巨大。为保持气体供应的稳定，客户在与气体供应商建立合作关系以后，不会轻易地更换气体供应商，如果想进入就必须经过严格的审查和认证，这个周期一般要长达2到3年。由于发达国家电子信息产业的起步早，在技术、资金、人才等方面有先发优势，我国不得不长期依赖进口，85%以上的市场份额被美、法、德、日等国的企业所垄断，特别是超高纯特气更是几乎全部依赖进口，卖不卖、卖多少全凭他们说了算。所以，我国必须尽快开发出关键电子特气的国产化技术化解“卡脖子”的风险，把国民经济的安全命脉牢牢地掌握在自己手中。从技术层面而言，我国电子气体行业需要在以下几个方面加以突破：一是净化材料，气体终端净化器的核心材料，如净化用的催化剂、吸附剂和膜材料等；二是新产品、新技术，电子特气更新换代快，新产品的研发、混配技术跟不上国外的研发速度，国内的三氟化氮和六氟化硫等电子特气产品，目前国际上已逐渐淘汰；三是设备方面，与高纯气体接触的器材必须满足洁净的标准，否则释放出来的微量杂质就会污染电子气体，生产用的容器、管道阀门等目前还需要大量进口，亟需我们尽快研发；四是检测技术方面，分析检测是品质保证的关键，部分纯度指标检测技术有一定的基础，但是在超痕量杂质高精度分析检测技术以及一些专用的仪器方面与国外差距巨大。近年来，我国一些企业经过多年的自主研发，部分电子特气产品已经实现量产，并且通过了国际龙头企业的认证，今后将会有更多的产品陆续进入全球半导体的供应链体系。宇宙含量第二的地球珍稀气体氦气是宇宙中含量第二高的元素，但在地球上却相当稀缺。氦气无色无味，非常轻又有惰性，一般状态下不会和其他物质反应，很安全，是一种关系国家安全、高新技术产业发展的战略性气体，广泛应用于深海潜水、低温技术、火箭燃料、半导体制造、核磁共振等领域，有“黄金气体”之誉。比如，在半导体的制程里面，它可以掺到刻蚀气体里面来清洗，它的导热系数也高，可以把设备的热量及时地移走，不至于产生过热，提高了设备的安全性。航空航天发动机的燃料和氧化剂的输送系统都需要有氦气的密切参与。此外，宇宙飞船、液体燃料导弹等在加注燃料之前必须使用氦气清洗和增压，增压里面的液氢罐和管道系统在太空舱上各种气动阀门的驱动气体也是氦气。在核电领域，利用氦气导热系数高的特点，可以作为最先进的气冷式核反应堆的冷却介质。氦气在芯片和光纤的生产中也大有用武之地，利用它极不活泼的化学性质可用作生产过程中的保护气，利用它的高导热性和散热能力可以实现零部件的快速冷却，提高生产效率，并减少芯片和光纤的质量缺陷，每生产100公里的光纤就需要2个立方米的氦气。毫不夸张地说，如果没有氦气，医院的核磁共振检查将无法进行，宇宙飞船也无法升空。氦气密度极小，地球引力不足以束缚它，因此氦在空气中的含量仅有百万分之4.6，所以用空分提氦是非常不经济的。氦气还有一部分与天然气伴生，储藏在地壳深处，天然气中氦的含量大约是空气的几十到上万倍，是我们目前氦气最主要的来源。全球氦气总储量预估为484亿立方米，分布非常不均匀，主要集中在美国、阿尔及利亚、俄罗斯等国家。其中，美国氦气储量大约171亿立方米，全球占比高达40%，而我国的氦气储量只有2%，导致工业应用中95%以上的氦气都依靠进口，而且我国天然气中氦的含量很低，平均只有0.04%，是美国的1/20，所以提取技术难度更大，成本也会更高。这对我们国家的战略安全构成了极大的威胁。二战期间，德国兴登堡号飞艇爆炸就是氦气资源受制于人的一个惨痛教训。突破战略气体“卡脖子”危机由于我国天然气的含氦量比较低，美国广泛采用的深冷法工艺并不适用我们。面对巨大的工业需求，要想避免氦气被“卡脖子”，我们必须自力更生，结合自身特点开发新的生产技术，自己生产氦气。天然气的成分比较复杂，除了甲烷，还有氮气、氢气、二氧化碳、水蒸气等，想要直接得到氦气，就必须将膜分离、常温变压吸附、低温吸附等新型分离技术和低温精馏技术耦合起来并用。膜分离的原理和过滤非常相似，利用不同分子的大小差异让小的分子通过，大的分子截留，氦气的分子是最小的，可以通过膜孔，而甲烷的分子比较大，无法通过膜孔，因此可以用膜分离来对天然气中的氦进行初步的提浓，把含量从0.1%以下提到26%。吸附分离的关键，是通过采用对氮气、甲烷等杂质气体有比较强吸附能力和脱除能力的吸附剂，把氦气的含量提高到99%，甚至99.999%以上。另一条比较经济的工艺路线，就是在生产液化天然气（LNG）的同时利用其副产的闪蒸气（BOG）来生产氦气。氦气的沸点低，在天然气的液化过程中自然被富集到气相当中，从而得到提浓，有利于后续的加工。2020年国产首套BOG提氦装置在宁夏盐池成功示范运行，填补了国内空白；2021年在内蒙古万瑞建成了年产50万方氦气国内最大的LNG联产提氦装置；2022年在重庆建成以低温吸附为核心的LNG氦气提纯项目，可以年产99.999%的氦气20吨以上。这些提氦装置的开发和投运有效地缓解了我国氦气供应的紧张局面，也部分缓解了国家战略气体资源的“卡脖子”问题。未来，我们工业气体要面向新型工业化建设的任务，聚焦高端化、智能化、绿色化，找准“卡脖子”“掉链子”的薄弱环节，补短板、锻长板，提升产业体系自主可控能力，推动产业创新向原始创新和创新引领转变，在新征程中顺好工业这口“气”，进而扬眉吐气。（任其龙，中国工程院院士，浙江大学教授）来源：学习时报

2024-05-09 

喜报黄河空分孙记章获“河南省劳动模范”荣誉称号

2024年4月30日上午，河南省庆祝“五一”国际劳动节大会暨表彰河南省劳动模范和先进工作者大会在郑州隆重召开，开封黄河空分集团有限公司孙记章同志被授予“河南省劳动模范”称号，在河南省人民大会堂接受表彰。

2024-04-15 

市上媒体看开封（河南省科学技术厅）—开封市加快科技成果转化服务企业创新发展需求

市上媒体看开封（河南省科学技术厅）—开封市加快科技成果转化服务企业创新发展需求发布人：开封市科学技术局发布时间：2024-04-08 近年来，开封市科技局以“企业为主体、市场为导向、政策为引领”，着力完善创新链条，贯通产学研用，多措并举推动成果孵化转化及产业化，助力新质生产力发展和现代化产业体系建设。　　一是坚持自主创新与开放协同相结合。实施创新型企业梯次培育工程，打造“创新+营商”双优环境，提升企业创新能力和核心竞争力，高新技术企业、国家科技型中小企业数量连续三年保持20%左右增长。举办中国科学院（河南）科技成果发布暨项目对接会、斯高心脏科学研究国际研讨会等对接活动，培育建设4家创新联合体，提升科技成果域内转化效率。　　二是坚持企业需求与优势力量相结合。围绕开封“7+10+N”产业群链体系，建立关键核心技术和行业共性技术需求数据库，精准匹配科技成果。目前，已入库技术需求100余项；出台《开封市重大科技专项实施办法（试行）》等，鼓励在汴高校院所围绕主导产业发展，横向实施科技计划项目，增强产业发展科技供给能力，开封测控、启源研究院等企业联合河南大学申报的项目列入全省重大（重点）科技专项。　　三是坚持政府引导与市场机制相结合。设立总规模2亿元的政策性引导基金，重点支持种子期、初创期科技型企业开展成果转化。围绕生物医药、储能新材料等产业领域，培育建设5家中试基地，面向社会提供中试熟化、小批量试生产等中试服务，促进大中小企业融通发展。同时，引进中部知光团队，建强专业化技术转移人才队伍，繁荣技术市场，2023年技术合同成交额突破30亿元、增长46%。　　下一步，开封市科技局将围绕现代化产业体系建设重大需求，完善科技成果转移转化机制，统筹推动创新链产业链资金链人才链深度耦合，在传统产业、战略性新兴产业、未来产业的重点领域加快重大科研成果转化和产业化，支撑产业基础高级化、产业链现代化，增强企业产业整体竞争力。

2024-03-22 

开封黄河空分集团有限公司2023年大事记

1、2023年，黄河空分全体员工不惧困难，砥砺前行，积极进取、共同努力，签订了KDN-12000/200Y型高纯氮设备，KDON-17800/5000型、KDN-8000型高纯氮设备等9套空分设备。客户群主要分布在化工、新能源电池、有色冶炼、电子特气等行业。 2、2023年，由黄河空分成套的KDON-20000/50000型空分设备、KDON-14000型空分设备等，均调试或一次性开车成功，设备运行稳定，各项技术指标均达到或超过合同设计要求。 3、2022年11月，河南省发展和改革委员会对“第27批拟新建省企业技术中心名单”进行了公示，黄河空分名列其中。此次成功认定，是对黄河空分研发水平和科技成果转化工作的高度认可，标志着黄河空分技术创新实力再上新台阶，充分体现了近年来公司技术创新成果走在行业的前列。 4、作为国家专精特新“小巨人”企业，黄河空分始终致力于打造高质量产品。为进一步提升产品品质，公司新增了铝自动直缝焊机、数控液压闸式剪板机、数控四滚卷板机等机器设备，其运行高效、操作方便，极大满足了生产需求，进一步提高生产效率，提高产能，并在多个环节进一步提升产品加工精度，保证了产品质量，推进黄河空分向制造业高质量发展的更高目标迈出新步伐。 5、2023年8月，河南省市场监督管理局为黄河空分颁发了《中华人民共和国特种设备生产许可证》，许可项目为压力管道设计，许可子项目为工业管道（GC1、GC2）。 6、2023年4月，经税务部门认定，黄河空分被评为“纳税信用等级A级”企业。 7、为全面提高企业核心竞争能力，黄河空分提出要把公司打造成为新时代学习型企业，公司大力支持员工参加各种形式的学习，并先后派出十余名年轻骨干力量参加在浙江大学、上海交通大学、中山大学、西安交通大学等国内知名高校举办的培训班，同时加强公司内部专业理论与操作实际岗位培训相结合的学习和对外交流，为公司发展注入了强劲动力。 8、近年来，黄河空分坚持走自主创新推动科技进步之路，充分发挥科技引领作用，推动新产品研发、重点难点突破、转型升级等工作的开展，知识产权工作稳步推进，科技人才培养取得显著成效。目前公司拥有“空气分离装置”、“沼气提纯系统”、“一种由空气分离制取压力氧气和压力氮气附产液氩的工艺”等各类专利70余项。

2024-01-03 

喜报黄河空分又一项发明专利获得国家授权

近日，由开封黄河空分集团有限公司自主研发并申请的“空气分离装置”（201810996694.7）正式获得国家知识产权局发明专利授权。该专利的取得进一步增强了公司的核心竞争力，为公司在气体分离行业中的创新发展开辟了更广阔的空间。未来，公司会持续加大对科研的投入力度，推动技术创新工作，不断创造更加辉煌的成绩。

2023-11-13 

黄河空分获得“河南省企业技术中心”认定

2023年11月2日至11月8日，河南省发展和改革委员会公示了《第27批拟新建省企业技术中心名单》，对创新能力强、创新机制好、引领示范作用大、符合条件的企业技术中心予以认定，黄河空分入选名单。这是公司继“河南省甲烷提纯液化工程技术研究中心”之后，又一成功认定的省级研发平台。此次认定，是河南省对黄河空分研发水平和科技成果转化工作的高度认可，标志着黄河空分技术创新实力再上新台阶，充分体现了近年来公司技术创新成果走在我省空分行业的前列。公司将以此为契机，继续加大科技研发投入，积极引进高层次人才，聚焦空分行业新课题，坚定不移地走创新引领发展道路，不断提升科技研发硬实力，全面提升公司核心竞争力，为企业持续高质量发展提供源动力。

2023-09-14 

开车报告

由开封黄河空分集团有限公司为中化学天辰泉州60万吨/年环氧丙烷项目提供的KDN-14000/50Y型空分设备，在开封黄河空分集团有限公司、中化天辰（泉州）新材料、中国天辰工程三方的共同努力下，于2023年8月31日一次性调试出氮气，2023年9月3日达产达标。经过满负荷运行72小时考核，设备运行稳定，产品技术指标优于合同约定技术指标。具体参数如下：合同约定技术指标：氮气产量≥14000Nm3/h 氮气纯度O2≤10ppm 液氮产量≥50Nm3/h 液氮纯度O2≤10ppm 产品技术指标：氮气产量＞14000Nm3/h 氮气纯度O2＜1ppm 液氮产量＞50Nm3/h 液氮纯度O2＜1ppm 开封黄河空分集团有限公司是高新技术企业，是第三批专精特新“小巨人”企业，设有河南省甲烷提纯液化工程技术研究中心，是中国通用机械工业协会理事单位，是中通协气体分离设备分会副理事长单位，是拥有核心自主知识产权的空分设备、新能源设备、气体压缩机制造商和工业气体供应商。黄河空分专业研发高新技术产品，旨在为国内外市场提供技术先进、运行稳定、节能增效、性价比高的高端名牌产品，选择黄河空分的客户群体必将长久受益，实现合作共赢。

2023-08-16 

黄河空分获得《中华人民共和国特种设备生产许可证》

2023年6月，河南省市场监督管理局派出的鉴定评审专家组对开封黄河空分集团有限公司的压力管道设计许可证换证申请完成了鉴定评审。开封市市场监督管理局特种设备监督部门派代表对鉴定评审全过程进行了现场监督。评审专家组针对申请单位提交的《申请书》，对工作现场、场地行了巡查，查验了装备和手段、规范及技术标准配置、档案管理，核实了申请单位资质证书和人员状况，审查了申请单位质量保证体系文件建立及实施情况，抽查了申请单位上一有效期内的生产产品及相关文件，并对相关体系人员进行考核、答辩等。针对评审过程发现的不足，评审专家组提出了相关评审工作备忘录。黄河空分质量保证体系及相关人员针对专家组提出的整改要求，逐条进行了整改并完成整改报告，按照要求及时向河南省市场监督管理局及评审机构进行了上报。 2023年9月6日，河南省市场监督管理局为黄河空分颁发了《中华人民共和国特种设备生产许可证》，许可项目为压力管道设计，许可子项目为工业管道（GC1、GC2），证书编号TS1810556-2027。

2023-02-06 

开封黄河空分集团有限公司2022年大事记

开封黄河空分集团有限公司2022年大事记一、2022年，受新冠病毒疫情影响，宏观经济受到较大冲击，公司全体员工不惧困难，积极进取、共同努力，取得了较好的成绩。公司签订了中化学天辰（泉州）新材料KDN-14000型高纯氮设备，合肥国轩电池材料有限公司KDON-20000/50000型、湖南长远锂科新能源KDON-7500/18000型等13套空分设备。客户群主要分布在化工、环保、有色冶炼、锂电、生物化工、气体运营等行业。二、2022年，黄河空分与优质客户之一的合肥国轩电池材料有限公司进行了第四次合作，在双方的共同努力下，KDON-20000/50000型空分设备成功开车，产量和纯度均达到合同与设计要求，现设备运行稳定。黄河空分充分保证该套空分装置技术先进、运行稳定、节能增效，让客户长久受益。三、2022年，由黄河空分总成套的湖南长远锂科股份有限公司KDON-7500/18000型空分设备、泉州三安半导体科技有限公司KDN-8000/1000Y、湖南鹏博新材料有限公司KDN-5000/40Y等设备均调试或一次性开车成功，设备运行稳定，各项技术指标均达到合同设计要求。四、2022年11月，河南省绿色制造体系建设评审结果公示，黄河空分名列河南省绿色工厂名单，通过绿色工厂的建设，基本实现了企业用地集约化、生产洁净化、废物资源化、能源低碳化的绿色化发展目标。五、作为国家专精特新“小巨人”企业，黄河空分始终致力于打造精致产品。为进一步提升产品质量，公司新增铝自动直缝焊机、数控液压闸式剪板机、数控四滚卷板机等机器设备，同时获得了河南省制造业高质量发展专项资金支持。六、2022年1月，河南省市场监督管理局为黄河空分颁发了GC2类工业管道安装许可证。七、2022年11月，河南省市场监督管理局为黄河空分颁发了固定式压力容器设计许可证。八、经税务部门认定，黄河空分被评为“纳税信用等级A级”企业。九、为全面提高企业核心竞争能力，黄河空分提出要把公司打造成为新时代学习型企业，公司大力鼓励员工参加各种形式的学习，对外派出年轻骨干力量参加由政府组织的与国内知名高校联办的学习培训班，同时加强公司内部专业理论与操作实际岗位培训相结合的学习和对外交流，为公司发展注入了强劲动力。十、近年来，黄河空分坚持走自主创新推动科技进步之路，充分发挥科技引领作用，推动新产品研发、重点难点突破、转型升级等工作的开展，知识产权工作稳步推进，科技人才培养取得显著成效。目前公司拥有各类专利65项。

2022-11-30 

黄河空分被评为河南省“绿色工厂”

河南省工业和信息化厅办公室公布了2022年河南省绿色制造体系建设评审结果，黄河空分被评为省级“绿色工厂”。近年来，黄河空分积极践行绿色低碳发展战略，始终坚持“低碳循环、绿色发展”理念，积极推进结构调整，不断提高产品优势，走出了一条绿色环保低碳发展之路。