解決了氦氣的產(chǎn)量,地緣政治也會(huì)影響市場供應(yīng)
發(fā)布時(shí)間:
2023-08-07 10:31
不久前,圣路易斯華盛頓大學(xué)的化學(xué)教授索菲亞·海斯(Sophia E. Hayes)由于氦缺乏而不得不關(guān)閉了六臺(tái)核磁共振波譜儀中的兩臺(tái)。核磁儀器是用來實(shí)現(xiàn)分子的物理和化學(xué)性質(zhì)的主力,氦對于其操作必不可少:貴重元素將儀器核心的超導(dǎo)磁體保持在4.2 K以下。
海斯說,同樣令人擔(dān)憂的是,她在獲得氦氣時(shí)為氦氣付出了高昂的代價(jià)。她說:“我們的預(yù)算是固定的。” “我們根本無法承受所有使用的成本。”
來自:俄羅斯天然氣工業(yè)股份公司
俄羅斯天然氣工業(yè)公司(Gazprom)在俄羅斯斯沃博德尼(Svobodny)鎮(zhèn)附近興建的天然氣處理設(shè)施還將生產(chǎn)大量氦氣。
另一位NMR用戶是美國中西部大學(xué)的一名化學(xué)家,他要求保持匿名以免被供應(yīng)商打擾,他說該供應(yīng)商減少了氦氣的銷售,為此他現(xiàn)在每升的價(jià)格為27美元,是他所付以前的三倍。幾年前,由于氦氣價(jià)格上漲,他不得不離線使用電噴霧電離傅立葉變換離子回旋共振質(zhì)譜儀,該質(zhì)譜儀具有氦冷卻的磁體。他說:“我不確定為什么氦如此難有。” “也許供應(yīng)商比我們優(yōu)先考慮其他供應(yīng)商。”
幸運(yùn)的是對于依靠氦氣的科學(xué)家來說,短缺和價(jià)格波動(dòng)可能很快就會(huì)結(jié)束。追蹤氦氣的顧問表示,未來5年內(nèi)開始的新的氦氣項(xiàng)目(來自大小生產(chǎn)商)將產(chǎn)生大量供應(yīng)。對于依靠該元素作為載氣的色譜和質(zhì)譜用戶,以及對于依靠其進(jìn)行醫(yī)學(xué)成像,電子制造甚至是聚會(huì)用氣球的其他用戶而言,這也是個(gè)好消息。
但是,樂觀的預(yù)測帶有警告。顧問們說,鑒于貿(mào)易和其他地緣政治的不確定性,沒有人能保證氦會(huì)輕易流向所有需要的人??茖W(xué)家應(yīng)考慮保護(hù)氦氣并在可能的情況下替代其他元素。
自從以前經(jīng)營過Matheson Tri-Gas氦氣業(yè)務(wù)的顧問Phil Kornbluth表示,自四個(gè)阿拉伯國家于2017年6月對卡塔爾的封鎖以來,氦氣供應(yīng)一直特別緊張??ㄋ栒业搅私鉀Q方法,但是關(guān)閉的影響仍然存在。
來自:液化空氣
卡塔爾的這家拉斯加斯液化器(正在建設(shè)中)于2013年安裝時(shí)是世界上最大的氦液化器。
今年夏天出現(xiàn)了新的問題。氦氣市場一直處于大約10%至15%的短缺狀態(tài)。然后,埃克森美孚在懷俄明州的一家大型氦廠因維護(hù)而關(guān)閉,以及阿爾及利亞阿爾澤夫一家工廠的維護(hù)中斷,使赤字增加到約40%。到8月底,兩個(gè)工廠都恢復(fù)了生產(chǎn)線,現(xiàn)在“我們回到了供應(yīng)不足10%至15%的狀態(tài),” Kornbluth說。
但是,Kornbluth指出,許多大型新資源將在2020年開始啟動(dòng),這意味著至少在2020年代上半年供應(yīng)狀況會(huì)更加健康。這些項(xiàng)目包括1200萬立方米開始從卡塔爾氦每年檔明年年底。經(jīng)過第一的俄羅斯天然氣工業(yè)公司的三個(gè)2000萬立方米氦單位在2021年在俄羅斯打開,任何揮之不去的短缺應(yīng)該結(jié)束了,他說。
總而言之,近8000萬立方米的新氦容量應(yīng)提供2024年的新產(chǎn)能約為1.6億立方米氦的2018年全球生產(chǎn)的“巨型增長”將降低氦氣的價(jià)格,預(yù)計(jì)巴拉咨詢公司IHS Markit的工業(yè)氣體主管Suresh。
巴斯夫和林德還提出了一項(xiàng)鼓勵(lì)措施,即為氣體處理廠提供一套天然氣調(diào)節(jié)設(shè)備,其中包括他們所說的經(jīng)濟(jì)型氦處理裝置。BASF-Linde工藝使用贏創(chuàng)工業(yè)的聚酰亞胺中空纖維膜將天然氣中的氦氣分離出來。然后,Linde變壓吸附裝置將其純化至99.999%。
林德公司的一位發(fā)言人說,該公司并不期望買家敲門。她說,天然氣加工商往往是“相當(dāng)保守的”投資者。蘇雷什說,該工藝將提高氦氣分離的成本效益,但他補(bǔ)充說,“不確定它將產(chǎn)生重大影響。”
任何人都認(rèn)為,在將氦氣帶給全球客戶的脆弱的供應(yīng)鏈中,相對平靜將持續(xù)多長時(shí)間。去年,美國政府停止了在得克薩斯州波特縣的克里夫賽德氣田儲(chǔ)藏庫中出售氦氣儲(chǔ)量。這些儲(chǔ)備的銷售一次占世界氦產(chǎn)量的三分之一,并有助于彌補(bǔ)供應(yīng)中斷。該液場仍在運(yùn)營和存儲(chǔ)私有的氦氣,供煉油廠使用,例如空氣產(chǎn)品和化學(xué)制品公司和梅塞爾集團(tuán)。
但是,美國政府已授權(quán)出售摩崖洞和管道,它連接到由9月30日,2021年煉油此次出售將包括6800萬立方米中剩余的儲(chǔ)備國有氣體,Kornbluth說。他懷疑一個(gè)或多個(gè)主要的氦精煉機(jī)最終將贏得政府資產(chǎn)的拍賣。
諸如發(fā)布C&EN的美國化學(xué)學(xué)會(huì)和美國物理學(xué)會(huì)這樣的科學(xué)組織都對該交易表示關(guān)注,并建議美國需要維持戰(zhàn)略儲(chǔ)備。
計(jì)劃在未來幾年內(nèi)進(jìn)行大氦氣項(xiàng)目,估計(jì)其總產(chǎn)量相當(dāng)于目前世界產(chǎn)量的一半。資料來源:公司數(shù)據(jù)和行業(yè)顧問。注意:阿穆爾河天然氣加工廠位于俄羅斯的Svobodny附近。Helium 3設(shè)施位于卡塔爾的拉斯拉凡工業(yè)城。
氦氣的創(chuàng)紀(jì)錄價(jià)格刺激了許多小型項(xiàng)目,其中大部分在美國和加拿大。
資料來源:公司數(shù)據(jù)和行業(yè)顧問。注意:列表不完整。
“鑒于地緣政治風(fēng)險(xiǎn),依靠卡塔爾,阿爾及利亞和俄羅斯作為氦氣來源不是一個(gè)好主意,”物理學(xué)會(huì)政府事務(wù)專家馬克·艾爾瑟瑟(Mark Elsesser)說。這兩個(gè)組織希望政府保留Cliffside的所有權(quán)。他們還建議學(xué)術(shù)用戶應(yīng)練習(xí)氦氣的養(yǎng)護(hù)。
Elsesser補(bǔ)充說,這兩個(gè)組織都鼓勵(lì)國家科學(xué)基金會(huì)在其材料研究部門擴(kuò)大一個(gè)小計(jì)劃,以幫助學(xué)術(shù)研究人員支付氦回收設(shè)備的費(fèi)用。此類設(shè)備(包括凈化和制冷設(shè)備)的成本可能高達(dá)100,000美元或更多,具體取決于安裝規(guī)模。
盡管氦是不可再生的資源,但分析人士說,世界有大約100年的供應(yīng)期。根據(jù)政府?dāng)?shù)據(jù),美國擁有全球40%的氦氣資源,是卡塔爾第二大氦氣資源的兩倍。
但是要獲得這些資源,通常是在劣質(zhì)天然氣混合的井中,可能是一個(gè)問題。ACS代表與國會(huì)工作人員一起修改了美國眾議院的《 2019年化石能源研究與發(fā)展法案》(Fossil Energy Research and Development Act of 2019)的一項(xiàng)法案,其中包括鼓勵(lì)能源部研究從氣體中提取氦氣的更有效方法的措辭。
直到最近,很少有公司單獨(dú)鉆氦氣。大型生產(chǎn)商將氦氣作為其主要目標(biāo)天然氣的副產(chǎn)品分離,天然氣中的氦氣含量在0.2%至7%之間。俄羅斯天然氣公司的項(xiàng)目,比如,打算派42億立方米的天然氣每年供應(yīng)給中國客戶。該項(xiàng)目的氦階段,約6000萬立方米,是一種事后的東西取意高氦氣的價(jià)格優(yōu)勢。
高昂的價(jià)格也刺激了野貓經(jīng)營者開發(fā)僅旨在生產(chǎn)該元素的項(xiàng)目。Kornbluth認(rèn)為小型生產(chǎn)商主要在美國和加拿大開采油井,目前約占世界供應(yīng)量的5%,最終可能會(huì)提供10%。
在小型氦氣生產(chǎn)商中,有達(dá)拉斯的IACX Energy。該公司上游氦氣生產(chǎn)總裁斯科特·西爾斯(Scott Sears)說:“現(xiàn)在是從事氦氣業(yè)務(wù)的好時(shí)機(jī)。”
IACX運(yùn)營著兩個(gè)旨在僅生產(chǎn)氦氣的裝置:一個(gè)位于猶他州哈雷圓頂體育場,另一個(gè)位于亞利桑那州阿帕奇縣。西爾斯公司預(yù)計(jì)明年第三個(gè)項(xiàng)目將在猶他州伍德賽德圓頂上線,但許可和監(jiān)管方面的障礙可能會(huì)推遲該項(xiàng)目。
即將成為生產(chǎn)者的是北美氦氣。首席執(zhí)行官尼古拉斯·斯奈德(Nicholas Snyder)表示,他的公司正在美國和加拿大開發(fā)可作為可靠氦氣資源的油田,不受不穩(wěn)定地區(qū)供應(yīng)中斷的影響。他說:“在我們的業(yè)務(wù)上,氦氣生產(chǎn)潛力巨大。”
斯奈德說,迄今為止,該公司已經(jīng)從私人投資者那里籌集了5000萬美元。該公司希望在未來兩年內(nèi)在薩斯喀徹溫省開設(shè)三個(gè)氦氣項(xiàng)目。
但是,地平線上充斥的氦氣沒有理由帶出派對氣球。世界上大多數(shù)氦氣仍將來自天然氣生產(chǎn)商,因?yàn)槎栊詺怏w正好為這些生產(chǎn)商帶來了可觀的額外收入。由于維護(hù)停工,貿(mào)易和外交爭端而導(dǎo)致的輸出中斷,甚至轉(zhuǎn)向可再生能源,總是會(huì)使供應(yīng)面臨風(fēng)險(xiǎn)。
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