Obecna sytuacja i przyszłe trendy rozwojowe globalnego rynku helu ciekłego i gazu helowego

Hel jest pierwiastkiem chemicznym o symbolu He i liczbie atomowej 2. Jest rzadkim gazem atmosferycznym, bezbarwnym, bezsmakowym, bezsmakowym, nietoksycznym, niepalnym, tylko nieznacznie rozpuszczalnym w wodzie. Stężenie helu w atmosferze wynosi 5,24 x 10-4 objętościowo. Ma najniższą temperaturę wrzenia i topnienia ze wszystkich pierwiastków i występuje wyłącznie jako gaz, z wyjątkiem ekstremalnie zimnych warunków.

Hel jest transportowany głównie w postaci gazowej lub ciekłej i wykorzystywany w reaktorach jądrowych, półprzewodnikach, laserach, żarówkach, nadprzewodnikach, instrumentach, półprzewodnikach i światłowodach, w kriogenice, MRI oraz w badaniach laboratoryjnych.

 

Źródło zimna o niskiej temperaturze

Hel jest używany jako kriogeniczny środek chłodzący dla kriogenicznych źródeł chłodzenia, takich jak obrazowanie metodą rezonansu magnetycznego (MRI), spektroskopia jądrowego rezonansu magnetycznego (NMR), nadprzewodzący akcelerator cząstek kwantowych, duży zderzacz hadronów, interferometr (SQUID), elektronowy rezonans spinowy (ESR) i nadprzewodzący magazyn energii magnetycznej (SMES), nadprzewodzące generatory MHD, nadprzewodzący czujnik, przesył mocy, transport magnetyczny, spektrometr mas, nadprzewodzący magnes, silne separatory pola magnetycznego, pierścieniowe magnesy nadprzewodzące do reaktorów fuzyjnych i innych badań kriogenicznych. Hel chłodzi kriogeniczne nadprzewodzące materiały i magnesy do temperatury bliskiej zera absolutnego, w którym to momencie rezystancja nadprzewodnika nagle spada do zera. Bardzo niska rezystancja nadprzewodnika tworzy silniejsze pole magnetyczne. W przypadku sprzętu MRI stosowanego w szpitalach, silniejsze pola magnetyczne wytwarzają więcej szczegółów na obrazach radiograficznych.

Hel jest używany jako superchłodziwo, ponieważ ma najniższe temperatury topnienia i wrzenia, nie krzepnie przy ciśnieniu atmosferycznym i 0 K, a hel jest chemicznie obojętny, co sprawia, że ​​prawie niemożliwe jest reagowanie z innymi substancjami. Ponadto hel staje się nadciekły poniżej 2,2 kelwina. Do tej pory unikalna ultramobilność nie została wykorzystana w żadnym zastosowaniu przemysłowym. W temperaturach poniżej 17 kelwinów nie ma zamiennika dla helu jako czynnika chłodniczego w źródle kriogenicznym.

 

Lotnictwo i astronautyka

Hel jest również używany w balonach i sterowcach. Ponieważ hel jest lżejszy od powietrza, sterowce i balony są wypełnione helem. Hel ma tę zaletę, że jest niepalny, chociaż wodór jest bardziej wyporny i ma niższą szybkość ucieczki z membrany. Innym drugorzędnym zastosowaniem jest technologia rakietowa, gdzie hel jest używany jako medium stratne do wypierania paliwa i utleniacza w zbiornikach magazynowych oraz skraplania wodoru i tlenu w celu wytworzenia paliwa rakietowego. Może być również używany do usuwania paliwa i utleniacza ze sprzętu naziemnego przed startem i może wstępnie schładzać ciekły wodór w statku kosmicznym. W rakiecie Saturn V używanej w programie Apollo do startu potrzebnych było około 370 000 metrów sześciennych (13 milionów stóp sześciennych) helu.

 

Wykrywanie nieszczelności rurociągów i analiza wykrywania

Innym przemysłowym zastosowaniem helu jest wykrywanie nieszczelności. Wykrywanie nieszczelności jest wykorzystywane do wykrywania nieszczelności w systemach zawierających ciecze i gazy. Ponieważ hel dyfunduje przez ciała stałe trzy razy szybciej niż powietrze, jest stosowany jako gaz znacznikowy do wykrywania nieszczelności w urządzeniach wysokopróżniowych (takich jak zbiorniki kriogeniczne) i naczyniach wysokociśnieniowych. Obiekt umieszczany jest w komorze, która jest następnie opróżniana i wypełniana helem. Nawet przy tak niskim natężeniu nieszczelności jak 10-9 mbar•L/s (10-10 Pa•m3/s), hel uciekający przez nieszczelność może zostać wykryty przez czułe urządzenie (spektrometr masowy helowy). Procedura pomiaru jest zwykle zautomatyzowana i nazywana jest testem integracji helu. Inna, prostsza metoda polega na wypełnieniu danego obiektu helem i ręcznym poszukiwaniu nieszczelności za pomocą przenośnego urządzenia.

Hel jest używany do wykrywania nieszczelności, ponieważ jest najmniejszą cząsteczką i jest cząsteczką jednoatomową, więc hel łatwo przecieka. Podczas wykrywania nieszczelności obiekt wypełnia się gazem helowym, a jeśli dojdzie do nieszczelności, spektrometr masowy helu będzie w stanie wykryć lokalizację nieszczelności. Hel może być używany do wykrywania nieszczelności w rakietach, zbiornikach paliwa, wymiennikach ciepła, przewodach gazowych, elektronice, lampach TELEWIZYJNYCH i innych elementach produkcyjnych. Wykrywanie nieszczelności za pomocą helu zostało po raz pierwszy zastosowane podczas projektu Manhattan w celu wykrywania nieszczelności w zakładach wzbogacania uranu. Hel do wykrywania nieszczelności można zastąpić wodorem, azotem lub mieszaniną wodoru i azotu.

 

Spawanie i obróbka metali

Gaz helowy jest używany jako gaz ochronny w spawaniu łukowym i spawaniu łukiem plazmowym ze względu na wyższą energię potencjalną jonizacji niż inne atomy. Gaz helowy wokół spoiny zapobiega utlenianiu metalu w stanie stopionym. Wysoka energia potencjalna jonizacji helu umożliwia spawanie łukiem plazmowym różnych metali stosowanych w budownictwie, przemyśle stoczniowym i lotniczym, takich jak tytan, cyrkon, magnez i stopy aluminium. Chociaż hel w gazie osłonowym można zastąpić argonem lub wodorem, niektórych materiałów (takich jak tytan-hel) nie można zastąpić w spawaniu łukiem plazmowym. Ponieważ hel jest jedynym gazem, który jest bezpieczny w wysokich temperaturach.

Jednym z najbardziej aktywnych obszarów rozwoju jest spawanie stali nierdzewnej. Hel jest gazem obojętnym, co oznacza, że ​​nie ulega żadnym reakcjom chemicznym, gdy jest wystawiony na działanie innych substancji. Ta cecha jest szczególnie ważna w przypadku gazów ochronnych do spawania.

Hel również dobrze przewodzi ciepło. Dlatego jest powszechnie stosowany w spoinach, w których wymagane jest większe ciepło doprowadzone w celu poprawy zwilżalności spoiny. Hel jest również przydatny do przyspieszania.

Hel jest zwykle mieszany z argonem w różnych ilościach w mieszaninie gazów ochronnych, aby w pełni wykorzystać dobre właściwości obu gazów. Hel, na przykład, działa jako gaz ochronny, aby pomóc zapewnić szersze i płytsze tryby penetracji podczas spawania. Ale hel nie zapewnia czyszczenia, które zapewnia argon.

W rezultacie producenci metali często biorą pod uwagę mieszanie argonu z helem jako część swojego procesu roboczego. W przypadku spawania łukiem elektrycznym w osłonie gazowej hel może stanowić od 25% do 75% mieszanki gazowej w mieszance helu i argonu. Poprzez dostosowanie składu mieszanki gazu ochronnego spawacz może wpływać na rozkład ciepła spoiny, co z kolei wpływa na kształt przekroju poprzecznego metalu spoiny i prędkość spawania.

 

Przemysł półprzewodników elektronicznych

Jako gaz obojętny hel jest tak stabilny, że prawie nie reaguje z innymi pierwiastkami. Ta właściwość sprawia, że ​​jest stosowany jako osłona w spawaniu łukowym (aby zapobiec zanieczyszczeniu tlenu w powietrzu). Hel ma również inne krytyczne zastosowania, takie jak produkcja półprzewodników i światłowodów. Ponadto może zastąpić azot w nurkowaniu głębokim, aby zapobiec tworzeniu się pęcherzyków azotu w krwiobiegu, zapobiegając w ten sposób chorobie nurkowej.

 

Globalna wielkość sprzedaży helu (2016-2027)

Globalny rynek helu osiągnął wartość 1825,37 mln USD w 2020 r. i oczekuje się, że osiągnie 2742,04 mln USD w 2027 r., przy średniorocznej stopie wzrostu (CAGR) wynoszącej 5,65% (2021–2027). Branża ma dużą niepewność w nadchodzących latach. Prognozowane dane na lata 2021–2027 w tym dokumencie opierają się na historycznym rozwoju z ostatnich kilku lat, opiniach ekspertów branżowych i opiniach analityków w tym dokumencie.

Przemysł helowy jest wysoce skoncentrowany, pochodzi z zasobów naturalnych i ma ograniczonych globalnych producentów, głównie w Stanach Zjednoczonych, Rosji, Katarze i Algierii. Na świecie sektor konsumencki jest skoncentrowany w Stanach Zjednoczonych, Chinach i Europie itd. Stany Zjednoczone mają długą historię i niezachwianą pozycję w branży.

Wiele firm ma kilka fabryk, ale zazwyczaj nie są one blisko docelowych rynków konsumenckich. Dlatego produkt ma wysoki koszt transportu.

Od pierwszych pięciu lat produkcja rosła bardzo powoli. Hel jest nieodnawialnym źródłem energii, a w krajach produkujących obowiązują polityki mające na celu zapewnienie jego dalszego wykorzystania. Niektórzy przewidują, że hel wyczerpie się w przyszłości.

Branża ma wysoki udział importu i eksportu. Prawie wszystkie kraje używają helu, ale tylko kilka ma rezerwy helu.

Hel ma szeroki zakres zastosowań i będzie dostępny w coraz większej liczbie dziedzin. Biorąc pod uwagę niedobór zasobów naturalnych, popyt na hel prawdopodobnie wzrośnie w przyszłości, co będzie wymagało odpowiednich alternatyw. Oczekuje się, że ceny helu będą nadal rosły od 2021 do 2026 r., z 13,53 USD/m3 (2020 r.) do 19,09 USD/m3 (2027 r.).

Branża jest pod wpływem ekonomii i polityki. Wraz z odbudową światowej gospodarki coraz więcej osób jest zaniepokojonych poprawą standardów środowiskowych, zwłaszcza w słabo rozwiniętych regionach o dużej populacji i szybkim wzroście gospodarczym, popyt na hel wzrośnie.

Obecnie do największych globalnych producentów należą Rasgas, Linde Group, Air Chemical, ExxonMobil, Air Liquide (Dz) i Gazprom (Ru) itp. W 2020 r. udział sprzedaży 6 największych producentów przekroczy 74%. Oczekuje się, że w ciągu najbliższych kilku lat konkurencja w branży stanie się bardziej intensywna.

 

Sprzęt kriogeniczny HL

Ze względu na ograniczoną ilość zasobów ciekłego helu i rosnącą cenę, istotne jest ograniczenie strat i odzysku ciekłego helu w trakcie jego użytkowania i transportu.

HL Cryogenic Equipment, założona w 1992 r., jest marką powiązaną z HL Cryogenic Equipment Company Cryogenic Equipment Co.,Ltd. HL Cryogenic Equipment jest zaangażowana w projektowanie i produkcję kriogenicznych systemów rurowych z izolacją wysokopróżniową i powiązanego sprzętu pomocniczego, aby sprostać różnorodnym potrzebom klientów. Rura i elastyczny wąż izolowany próżniowo są wykonane z wysokiej próżni i wielowarstwowych wielowarstwowych specjalnych materiałów izolacyjnych i przechodzą przez szereg niezwykle rygorystycznych obróbek technicznych i obróbkę wysokopróżniową, która jest stosowana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, skroplonego gazu etylenowego LEG i skroplonego gazu ziemnego LNG.

Seria produktów rur z płaszczem próżniowym, węży z płaszczem próżniowym, zaworów z płaszczem próżniowym i separatorów faz w firmie HL Cryogenic Equipment Company, która przeszła szereg niezwykle rygorystycznych procesów obróbki technicznej, jest wykorzystywana do przesyłu ciekłego tlenu, ciekłego azotu, ciekłego argonu, ciekłego wodoru, ciekłego helu, LEG i LNG. Produkty te są serwisowane w sprzęcie kriogenicznym (np. zbiornikach kriogenicznych, naczyniach Dewara i chłodniach itp.) w branżach związanych z separacją powietrza, gazami, lotnictwem, elektroniką, nadprzewodnikami, układami scalonymi, montażem automatyki, żywnością i napojami, farmacją, szpitalnictwem, biobankami, gumą, produkcją nowych materiałów, inżynierią chemiczną, hutnictwem i stalą oraz badaniami naukowymi itp.

Firma HL Cryogenic Equipment Company stała się kwalifikowanym dostawcą/sprzedawcą takich firm jak Linde, Air Liquide, Air Products (AP), Praxair, Messer, BOC, Iwatani i Hangzhou Oxygen Plant Group (Hangyang) itp.


Czas publikacji: 28-03-2022

Zostaw swoją wiadomość