氦氣，一種無(wú)色、無(wú)臭、無(wú)味、無(wú)毒的惰性單原子氣體，在地球上的含量極少，是不可再生的稀有氣體資源。同時(shí)，氦氣也是關(guān)乎國(guó)家安全和經(jīng)濟(jì)命脈的戰(zhàn)略性資源，在眾多領(lǐng)域中都發(fā)揮著不可替

代的作用。在高端裝備制造中的半導(dǎo)體、液晶顯示器和光纖領(lǐng)域用量最大，其次是醫(yī)用核磁成像及低溫超導(dǎo)設(shè)備、高端裝備的氣密性檢查、超流體材料制備等領(lǐng)域。

我國(guó)對(duì)氦氣需求量巨大，對(duì)外依存度超過(guò)95%。由于我國(guó)氦氣藏品位低，且天然氣是氦氣唯一的工業(yè)化來(lái)源，提取技術(shù)尚不成熟，經(jīng)濟(jì)性較低。在中國(guó)科協(xié)公布的2022十大工程技術(shù)難題中，由中國(guó)

科學(xué)院院士、中國(guó)科學(xué)院過(guò)程工程研究所所長(zhǎng)、河南大學(xué)校長(zhǎng)張鎖江牽頭提出的如何從低品位含氦天然氣中提取氦氣問(wèn)題在列。“研發(fā)面向低品位含氦天然氣的低成本提取技術(shù)，開(kāi)展提氦工程示范，

對(duì)于提升我國(guó)對(duì)氦資源的利用率、降低氦氣對(duì)外依存度、保障我國(guó)用氦安全具有重大戰(zhàn)略意義。”

氦氣是戰(zhàn)略儲(chǔ)備資源

氦氣如此重要，它是地球上沸點(diǎn)最低的氣體，為零下268.9℃，在超導(dǎo)材料及制冷領(lǐng)域發(fā)揮著關(guān)鍵作用，能夠使超導(dǎo)磁鐵維持磁性，保證磁共振設(shè)備準(zhǔn)確成像，以診斷腦腫瘤、中風(fēng)、脊髓損傷、肝臟

疾病和癌癥等；還可維持大型粒子加速器的穩(wěn)定運(yùn)行，用于物質(zhì)結(jié)構(gòu)的研究；天文學(xué)家也利用液氦來(lái)冷卻探測(cè)儀器，以避免熱噪聲的干擾，更準(zhǔn)確地接收來(lái)自遙遠(yuǎn)星系的訊息。但我國(guó)的氦氣資源又

如此稀缺，氦資源在全球范圍內(nèi)分布極不均衡。美國(guó)是氦氣藏量最豐富的國(guó)家，占世界總儲(chǔ)量的40%以上；其次是卡塔爾、阿爾及利亞和俄羅斯。我國(guó)氦資源極其稀缺，據(jù)估計(jì)氦氣資源總量約11億

立方米，其中可直接采收的總量約0.5億立方米，不到全球儲(chǔ)量的0.1%。我國(guó)是用氦大國(guó)，需求量居全球第二。從2012年到2022年，我國(guó)氦氣年需求量從500萬(wàn)立方米增長(zhǎng)到約2200萬(wàn)立方米，但9

5%依賴進(jìn)口，國(guó)產(chǎn)僅5%。其中從卡塔爾進(jìn)口量最多，占總進(jìn)口量的50%以上。

組合技術(shù)是重要方向

低溫精餾是當(dāng)前天然氣提氦的主流技術(shù)，其原理是利用天然氣中不同氣體組分的臨界溫度差異而實(shí)現(xiàn)分離，即先將天然氣逐級(jí)冷凝到約-190℃獲得純度為70%～90%的粗氦，再進(jìn)一步通過(guò)低溫精餾將

粗氦提純?yōu)?9.999%的高純氦氣。將低溫精餾法與膜分離法耦合、低溫精餾法與變壓吸附法耦合等，大幅降低了設(shè)備投資費(fèi)用和分離能耗。特別是與膜分離技術(shù)的耦合顯示了獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，膜分離是一

種綠色可持續(xù)的無(wú)相變分離技術(shù)，具有成本低、能效高、占地面積小且操作維護(hù)簡(jiǎn)單等優(yōu)點(diǎn)。低品位天然氣提氦是一項(xiàng)涉及化工、材料、物理等多學(xué)科的系統(tǒng)工程，技術(shù)突破任重道遠(yuǎn)。為此需要不斷

創(chuàng)新體制機(jī)制，加強(qiáng)產(chǎn)學(xué)研持續(xù)合力攻關(guān)，加快實(shí)驗(yàn)室成果的中試及示范。從資源循環(huán)利用的角度看，還要加強(qiáng)使用后氦氣的回收循環(huán)利用，需出臺(tái)政策法規(guī)，加強(qiáng)管理，切實(shí)提高氦氣的回收利用率，

為保障我國(guó)氦氣資源安全提供有力支撐。武漢中鑫瑞遠(yuǎn)氣體有限公司服務(wù)專線：17371457003