天然氣生產氦氣的主要方法
文章出處：責任編輯：人氣：-發表時間：2023-06-12 11:11:50【大
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天然氣生產氦氣的主要方法
♦ 擴散法 利用氦氣所具有的高的熱擴散性能，可將天然氣中的氦氣濃縮提取出來。所用的擴散元件通
常為石英玻璃毛細管，管壁厚度為0.025～0.127 mm，內徑與壁厚之比為3～7，操作溫度在400～500℃，
操作壓力按具體操作條件可以在幾十兆帕到數百兆帕范圍內選用。經石英玻璃毛細管擴散提取的氦氣純度
相當高，但因所采用的石英玻璃毛細管極細，制作不便，操作時又需要在高溫和相當高的壓差下進行，因
此用擴散法規模化提氦尚存在許多限制。
♦ 膜滲透法 隨著膜材料的發展，膜滲透法提氦展現出越來越好的應用前景。各種氣體對膜具有一定的
滲透性能，且各種氣體的滲透性能各不相同，因而可以利用滲透法將天然氣中的氦氣提取出來。工業上應
用的滲透膜應具有：滲透常數大，以保證產量并減少所需的膜面積；分離因子大，使流程簡化；化學、機
械和熱的穩定性好，以保持長期的使用性能。膜材對天然氣各組分滲透的選擇性可用分離因子口來表示。
♦ 吸附法 這種方法是根據天然氣中各組分在固體吸附劑表面上吸附能力的差異而將其中的氦氣分離出
來。限于吸附劑的吸附容量，吸附法一般適用于雜質含量小于10的粗氦精制中。近年來發展起來的變壓吸
附(PSA)即屬于此類改進型。
♦ 吸收法 選用適當的吸收溶劑，在一定的條件下可將沸點比氦氣高的天然氣中的其余組分洗滌吸收除
去而提取氦氣。所用的吸收溶劑如液態氟烴、液態烷烴等。
♦ 低溫冷凝法 本方法是目前各國從天然氣中提取氦氣廣泛采用的方法。通常由氣源預處理凈化、粗氦
提取及氦氣精制等工序構成。
1、含氦天然氣預處理凈化
含氦氣源中的H2S、CO、水分，甚至汞等雜質在進入低溫裝置前須凈化處理，以免在低溫下使管道、
閥門和設備產生堵塞、腐蝕和惡化工藝條件。常用的酸氣脫除方法有：醇胺法、熱鉀堿法、砜胺法。提
氦工藝對天然氣中H2S、CO殘留量要求是：H2S≤4 ppm[1 ppm—M／22.4(mg／m)，M 為分子量，下同，
CO≤ 100 ppm。鑒于提氦效益考量，應優選有利于降低提氦成本的脫除方法。脫水工藝方法：天然氣提氦
一般選擇分子篩來精脫水，脫水深度要求小于1 ppm，同時進一步吸附脫除殘余酸性氣體。脫汞工藝方法：
HgSIV脫汞分子篩可以再生并循環使用，但設備和控制復雜；而浸硫活性炭不能循環使用，需定期更換，
但設備和操作簡單。
2、粗氦提取
天然氣經二次冷凝后制得氦含量為60 ～70的粗氦，冷凝所需冷量由常壓液甲烷、常壓液氮或負壓液甲
烷供給。一次冷凝要求無乙烷以上的餾分，二次冷凝要求甲烷含量小于1 。同時釜液液烴中的氦含量要小于
10ppm，以提高氦氣回收率。
3、氦氣精制
天然氣中較難液化的氫隨著氦氣的提濃被濃縮在粗氦中，需要在精制前將其除去。工業上一般采用催化
氧化脫氫法，儲氫合金等脫氫工藝也在發展中。小于10 ppm 的殘留氫在其后的高壓冷凝吸附過程中與氮、
少量的甲烷等其他雜質同時除去。冷源一般由常壓液氮提供，可制得純度99.99 以上的高純氦氣。其他精制
法如洗滌吸收法，甲烷、丙烷等天然氣組分均可作為吸收劑。
高純氦氣是國防軍工和高科技產業不可或缺的稀有氣體，目前只能從含氦天然氣中提取。我國氦氣資源
不僅數量貧乏，而且含量低，單純采用深冷法開采氦氣的成本高。但隨著膜分離技術，聯產法、聯合法等提
氦新工藝和LNG等相關產業的發展，為從天燃氣中經濟地提取氦氣提供了新的方法。因此，在保護有限氦氣
資源的同時加強對提氦技術和氦氣資源的開發利用，推進提氦新技術的實驗研究和提氦新工藝的推廣應用，
對于保障國家用氦安全、促進提氦技術的發燕尾服和提高經濟效益具有重要意義。
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