作者童楚余浩，北京化工大学博士，中国石化北京化工研究院工程师

5月以来，印度疫情令全球担忧，印度医用氧气短缺，防疫工作捉襟见肘。

氧气作为重要的工业气体，被称为工业的“血液”，它的缺乏也反映了印度基础工业的薄弱。

在印度的许多地方，黑市上氧气的价格已经飙升了十倍以上。

以前一个50升氧气瓶的价格只有510元左右，现在已经涨到最高价8500元左右。

甚至警方突袭黑市，缴获了17个氧气瓶，并迅速送往附近的医院。

为什么氧气如此匮乏？制备工业气体需要哪些工艺？中国工业燃气行业发展如何？

为什么氧气如此匮乏？

气体产品有很多种。

一般来说，常温常压下呈气态的产品在工业上称为工业气体，其共性主要是产量大、销量大、纯度要求低。

工业气体按成分可分为单一品种气体和二元或多元混合气体；

根据化学性质，可分为剧毒气体、可燃气体、助燃气体和不可燃气体。

我们熟知的氧气、氮气、二氧化碳、氢气等，都属于工业气体的范畴。

随着技术的发展和下游需求的不断扩大，工业气体领域逐渐分化出一个新的品类——特种气体。

特种气体主要分为电子气体、高纯气体和标准气体。与传统工业气体不同，特种气体对纯度和质量要求更高，应用领域进一步细化。

上述医用氧气是一种特殊气体。

医用氧气乃至各种特殊气体的制备难点往往在于纯度和质量的保证。

医用氧气纯度要求在99.5%以上，含水量小于0.07%，标准远高于普通工业氧气。同时，对医用氧气的储存和供应也提出了更高的要求。

制备工业气体需要哪些工艺？

工业气体大多是通过分离、吸附和净化来制备的。

以众所周知的氧气为例，其工业制备的基本原理是利用空气体中各组分沸点的差异，在液化分离器中对液化空气体进行分离精馏，从而生产氧气。

另一种常见气体氮气主要被5A碳分子筛选择性吸附，氧气和氮气分离产生氮气。

特殊气体的制备过程相对较为复杂，技术壁垒较高，因此常采用低温气体分离技术、膜分离、共混技术等。

工业气体有哪些应用？

传统工业气体主要用于传统工业领域和行业，如钢铁、冶金、炼油、煤化工、石化、建筑等。，如建筑行业中的切割和焊接介质；用作有机化工领域的保护气体；作为航空航天和运输领域的燃料；在化学工业中用作化学原料。

特种气体，大部分属于高附加值产品，主要应用于新兴高科技领域，如半导体、微电子行业使用的电子气体；用于超大规模集成电路和分离器件、光电子等高科技领域的高纯气体；用于医疗、治疗和麻醉的医用气体；标准气体在传感器核心领域的应用。

中国工业气体的现状与挑战

工业气体是我国基础工业的关键要素之一，在国民经济中占有重要地位。

20世纪90年代以来，中国工业气体市场发展迅速。进入2014年后，年均增速稳定在7-9%。截至2019年末，中国工业燃气行业市场规模为1477亿元，同比增长9.7%。

放眼全球，工业气体市场规模已超过1300亿美元，全球工业气体市场份额主要被少数西方企业占据。与发达国家相比，我国工业用气产业规模仍有较大差距，人均用气量远远落后于美国和欧盟。

在特种气体领域，我国与发达国家仍存在较大差距，主要体现在行业起步较晚、缺乏自主产权技术、全球市场占比较低。

目前全球特种气体市场产业集中度较高，主要被美国、西欧和日本企业占据，占比超过90%。

从相关企业来看，国内工业燃气企业规模普遍较小，多数企业营业额上千万，龙头企业数量少，行业集中度低，且多为区域性企业。受资金、技术、设备等硬条件影响，我国工业燃气企业发展大多面临较大瓶颈。

总体而言，我国工业燃气行业呈现产业集中度低、产品种类齐全、应用广泛、数量与质量差距大、高附加值产品纯度不足、技术卡脖子的发展趋势。

工业气体工业的未来发展机遇

特种气体领域将成为重要的增长极

随着气体分离纯化技术的不断进步，加上电子制造、光伏、生物医药等下游需求市场的持续增长。，特种气体将在品种和应用领域都迎来长足的进步。

目前，在特种气体领域，我国与发达国家仍有较大差距。相关企业需要积极开发和储备新一代气体分离、净化和回收技术，缩小差距，迎头赶上。

电子燃气行业有望突然崛起

随着全球芯片日益短缺，芯片国产化将成为必由之路。随着半导体和微电子产业的快速发展，对电子气体的需求必然会爆发。

截至2020年底，中国对电子气的需求已超过50亿元，而海外企业在这一领域拥有垄断地位。

下游需求的快速发展也将对电子气体的数量、质量和纯度带来更高的要求。能否抓住发展机遇，实现国产电子气的突破和飞跃，是每个企业面临的共同挑战和机遇。

多个增长点共同努力的模式已经开始出现

随着化石能源的逐渐枯竭，新能源的开发利用成为国民经济的重要增长点，氢燃料电池的发展将进一步增加其对燃料高纯氢的需求和依赖；

同时，疫情进一步加快了医疗卫生、生物医药等领域的布局和建设，医用气体需求也有望大幅提升；

集成电路、光电子等领域的发展将进一步带动对高纯气体的需求。

技术创新将是永恒的主题

技术创新和创新是推动产业发展的重要动力。

目前，我国在工业燃气行业，特别是特种燃气行业与发达国家的差距在于技术领域的落后。

国内燃气企业在快速发展的过程中，需要高度重视技术研发，积极储备前沿的气体制备、分离和净化技术，同时也要重点关注检测、净化、储存、运输和容器处理等相关技术领域。

同时，要充分发挥自身的技术优势，如利用我国石化工业规模大、体量大的优势，利用石化工业副产氢作为新能源和高纯氢的新来源，寻找传统技术与前沿技术的交汇点，实现点面突破。

市场竞争力的提高也是一个重要的推动因素

传统的工业气体生产方式主要是“自产自销”和“自产自用”。随着市场的开放和社会化分工的发展。

独立的燃气外包生产模式逐渐成型，“产需分离”更有利于专业化管理运营模式，同时进一步促进市场竞争，增强行业活力。

市场竞争力的提升也将加快行业整合，进一步提高行业集中度，培育标杆龙头企业，进而提升整个行业的市场竞争力。