高純氦氣，被譽(yù)為“黃金氣體”，因其卓越的物理性質(zhì)在航空航天、半導(dǎo)體制造、醫(yī)療影像等領(lǐng)域不可或缺。其制作流程復(fù)雜精密，需經(jīng)過多步驟提純，確保純度達(dá)99.999%以上。本文將解析高純氦氣的制作流程，揭示這一稀有戰(zhàn)略性物資的誕生之路。

一、原料提取：從天然氣、空氣或煤層氣中“捕捉”氦氣

高純氦氣的原料主要來自天然氣、空氣或煤層氣。天然氣中氦氣含量通常在0.3%-7%，是主流提取來源。空氣雖含氦量僅百萬分之五，但可通過空分裝置獲取。近年來，我國在含氦煤層氣提取技術(shù)上取得突破，如中國煤科煤科院開發(fā)的“變壓吸附+膜分離+精制純化”工藝，成功從復(fù)雜成分的煤層氣中提取高純氦氣，開辟了新資源渠道。

二、初步凈化：剔除“雜質(zhì)障礙”

無論是天然氣還是煤層氣，均含硫化氫、二氧化碳等雜質(zhì)。初步凈化需通過醇胺溶液吸收法去除酸性氣體，利用分子篩深度脫水（至1ppm以下），甚至采用專用脫汞分子篩處理汞等腐蝕性雜質(zhì)，為后續(xù)流程創(chuàng)造潔凈環(huán)境。

三、低溫精餾：沸點(diǎn)差異“分而治之”

核心步驟是低溫精餾。原料氣在-160℃以下被冷卻液化，利用各組分沸點(diǎn)差異分離。甲烷等輕烴率先液化，氦氣（沸點(diǎn)-268.9℃）作為最輕組分留存。通過多級精餾塔反復(fù)冷凝蒸發(fā)，獲得粗氦氣（純度約99.9%）。

四、吸附與膜分離：微觀世界的“篩子”

粗氦氣需進(jìn)一步去除微量雜質(zhì)。吸附技術(shù)利用活性炭或分子篩的微孔結(jié)構(gòu)，選擇性吸附氧氣、氮?dú)獾入s質(zhì)；膜分離技術(shù)則利用半透膜對不同氣體分子滲透速率的差異，使氦氣優(yōu)先通過，截留大分子雜質(zhì)。二者結(jié)合，可大幅提升純度。

五、化學(xué)反應(yīng)除雜與深度精制

針對頑固雜質(zhì)，采用化學(xué)反應(yīng)手段。例如，氧化銅爐可清除氫氣，金屬吸氣劑吸收氧氣。最終通過多級精餾、低溫吸附等技術(shù)耦合，將純度提升至5N級（99.999%以上）。每一步需通過質(zhì)譜分析等檢測手段監(jiān)控，確保達(dá)標(biāo)。

六、高壓儲存與質(zhì)量控制

獲得的高純氦氣需壓縮至15MPa儲存于鋼瓶，使用前經(jīng)減壓器降壓，并嚴(yán)格檢漏。工作場所需保持通風(fēng)，避免氦氣濃度過高導(dǎo)致窒息風(fēng)險(xiǎn)。

高純氦氣的制作流程，是科學(xué)原理與工程技術(shù)的完美融合。從原料提取到最終產(chǎn)品，每一步都需精密控制，既要應(yīng)對原料成分復(fù)雜性，又要突破極低溫、高壓等工藝挑戰(zhàn)。隨著新型吸附材料、膜分離技術(shù)的研發(fā)，高純氦氣生產(chǎn)效率與純度將持續(xù)提升，為高科技產(chǎn)業(yè)注入更強(qiáng)勁動力。