8月21日，記者從合肥高新區(qū)企業(yè)安徽萬瑞冷電科技有限公司獲悉，該公司自主研制的“低溫精制及脫氖裝置”在陜西延安天然氣提氦項目現(xiàn)場完成工程驗收。

裝置產(chǎn)出的氦氣純度優(yōu)于99.9999%（6N9級），氖氣雜質(zhì)低于0.3ppm。這是國內(nèi)領(lǐng)先的自主創(chuàng)新復(fù)合法實現(xiàn)6N9級超純氦氣的裝置，意味著我國在低豐度天然氣提氦領(lǐng)域取得了關(guān)鍵突破。

萬瑞冷電自主研制開發(fā)LNG工廠BOG提氦回收利用（節(jié)能減碳）項目工藝沙盤

萬瑞冷電自主研制的低溫精制及脫氖裝置項目

萬瑞冷電承制BOG提氦回收利用項目

氦氣提純有多難？

氦氣是一種稀缺的戰(zhàn)略資源，在地球上分布極少。要在我國開采出高純氦氣，難度幾乎堪比“從海里撈針”。

在傳統(tǒng)工藝?yán)?，氦氣很容易夾雜雜質(zhì)，特別是氖。氖雖然在空氣里常見，但要把它從氦氣里完全剔除下來，卻極為困難。過去很長一段時間，國內(nèi)高純氦氣純度停留在“5N”（即99.999%）左右，始終無法突破6N級。

萬瑞冷電的研發(fā)團(tuán)隊用了六年時間，反復(fù)試驗，提出了一套原創(chuàng)的“聯(lián)合法”工藝：脫氫、膜分離、變壓吸附和低溫精制四個步驟層層配合，相當(dāng)于打一套組合拳，把雜質(zhì)逐個篩掉。

特別是氖氣的脫除，團(tuán)隊開發(fā)的高比表面積吸附劑可以把氖含量降到0.3ppm以下，成為整套工藝的關(guān)鍵突破口。

“6N9級純度，通俗說，就是一百萬顆氣體分子里，只能有一顆雜質(zhì)分子。”項目負(fù)責(zé)人榮成旭解釋。對于半導(dǎo)體工廠和科研裝置來說，這樣的純度決定了設(shè)備能否穩(wěn)定運轉(zhuǎn)。

這套裝置采用雙塔結(jié)構(gòu)，可以不停機(jī)連續(xù)運行，年產(chǎn)高純氦氣達(dá)40萬立方米。經(jīng)第三方鑒定，其整體技術(shù)水平達(dá)到“國際領(lǐng)先”。

冷泵是芯片廠的“心臟”

如果說氦氣是“血液”，那么冷泵就是半導(dǎo)體工廠的“心臟”。在芯片制造中，需要保持接近“絕對真空”的環(huán)境，冷泵負(fù)責(zé)把氣體分子抽走，讓真空穩(wěn)定維持。

過去很長時間，這顆“心臟”幾乎被國外企業(yè)壟斷。合肥的萬瑞冷電選擇了從零開始研發(fā)。2010年前后，團(tuán)隊開始嘗試攻關(guān)。

制冷機(jī)要穩(wěn)定到10K（約零下263℃），溫控響應(yīng)要精確到毫秒級，振動要盡可能減小，抽氣速率要盡可能快，抽氣容量要盡可能大，任何一個環(huán)節(jié)沒做好，設(shè)備就可能“罷工”。

如今，萬瑞冷電的冷泵不僅能快速抽氣并維持10??Pa的超高真空，還能遠(yuǎn)程監(jiān)控運行狀態(tài)，實現(xiàn)自動再生和自適應(yīng)性運行調(diào)控，比傳統(tǒng)產(chǎn)品節(jié)能30%以上。

在晶圓廠，這意味著什么？用業(yè)內(nèi)人士的話說：“晶圓廠是能耗大戶，冷泵每節(jié)省1%的能耗，算下來就是巨大的成本優(yōu)勢。”目前，萬瑞冷電冷泵已在國內(nèi)多家主流晶圓廠連續(xù)運行超過三年，應(yīng)用在PVD、離子注入等設(shè)備上，逐步替代進(jìn)口。

大科學(xué)工程里的“合肥制造”

氦氣和冷泵只是萬瑞冷電的兩個“標(biāo)簽”。這家企業(yè)的設(shè)備，還活躍在多個國家級重大科研項目里。

在合肥科學(xué)島的“人造太陽”全超導(dǎo)托卡馬克裝置（EAST），在北京的正負(fù)電子對撞機(jī)改造項目，在廣東的中國散裂中子源（CSNS），以及上海的硬X射線自由電子激光裝置（SHINE），都能找到萬瑞冷電的低溫設(shè)備。

低溫傳輸管線、超導(dǎo)電纜制冷系統(tǒng)、深低溫控溫裝置——這些設(shè)備聽起來離日常生活很遠(yuǎn)，但正是它們，讓科學(xué)家們能在穩(wěn)定的低溫環(huán)境里進(jìn)行超導(dǎo)實驗、捕捉物質(zhì)的瞬間變化。

2025年初，公司與中科院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院合作，研制出國內(nèi)首臺連續(xù)低溫彈丸注入系統(tǒng)，這是可控核聚變中的關(guān)鍵裝備。經(jīng)測試，設(shè)備發(fā)射頻率和精度達(dá)到國際先進(jìn)水平，讓我國成為全球第三個掌握該技術(shù)的國家。

這些成果，不僅讓“合肥制造”進(jìn)入國家重點實驗室，也走出了國門。美國稀有同位素束流裝置（FRIB）、德國反質(zhì)子與離子研究裝置（FAIR）等國際頂尖平臺，也在使用萬瑞冷電的設(shè)備。

從“工廠車間”到“國家戰(zhàn)略”

走進(jìn)萬瑞冷電的生產(chǎn)車間，一排排工裝正在運轉(zhuǎn)，冷泵、氦氣回收裝置、低溫管線等裝備正從這里走向全國乃至全球。

員工中不少是博士、碩士，他們的日常工作不是“流水線”，而是與超低溫、真空環(huán)境、超高純度的較量。

從2003年國內(nèi)首臺大型氦氣回收裝置，到2012年工業(yè)氦氣循環(huán)設(shè)備，再到6N9級超純氦氣，萬瑞冷電走了二十余年。它的成長軌跡，也折射著我國在低溫與真空技術(shù)上的自立自強(qiáng)。

如今，這家在合肥高新區(qū)扎根的“小巨人”，正把“深低溫科技”嵌入國家戰(zhàn)略需求，從實驗室的創(chuàng)新走向工程化應(yīng)用，從本土市場走向國際舞臺。

合肥在線-合新聞 記者 王書滸 

圖片由受訪者提供