中國煤科：全球首套含氦煤層氣提取高純氦氣裝置一次開車成功

近日，由中國煤炭科工承建的全球首套3.6萬Nm3/d含氦煤層氣提取高純氦氣裝置在窯街煤電集團甘肅科貝德煤與煤層氣開發技術有限公司實現一次開車成功，順利産出99.999%以上純度的高純氦氣，標誌著我國完全掌握了含氦煤層氣提氦成套工藝及其工程化技術，我國含氦煤層氣提取高純氦氣技術獲得重大突破。

氦氣是國防軍工和高科技産業發展不可或缺的稀有戰略性物資之一，被稱為“黃金氣體”，用途極其廣泛，涵蓋航空航太、國防軍工、高端醫療、半導體製造、大科學裝置等眾多領域。雖然我國資源豐富，但我國氦氣資源相對匱乏，氦氣資源量僅佔全球資源量的2%，消費量卻居全球第二，同時由於氦氣提取難度大，且無法通過化學合成獲得，因此對外依存度極高。目前，從天然氣中提取氦氣是唯一工業化生産方式。

窯街煤電集團其所屬海石灣煤礦煤層氣是我國極為稀少的含氦煤層氣資源，多年來，該煤層氣一直被用作工業燃料，其中的氦氣資源未能得到有效利用，如何從成分複雜的煤層氣資源中提取氦氣是擺在窯街煤電集團面前的現實難題。

煤層氣作為一種非常規天然氣，相較于天然氣，其成分更為複雜，提取氦氣難度大。尤其針對窯街煤電集團海石灣礦煤層氣，同時還含有大量的二氧化碳，分離提氦難上加難。為解決這一問題，自2021年開始，煤科院聯合窯街煤電集團就含氦煤層氣提氦技術開展科研攻關。憑藉著煤科院在氣體分離提純領域深厚的技術積累，攻關團隊融合變壓吸附、膜分離等多項氣體分離關鍵技術，不同於常規的天然氣液化提氦，首創“變壓吸附+膜分離+精製純化”的煤層氣提氦工藝，攻克了多組分煤層氣變壓吸附脫碳、濃縮、提氦一體化分離關鍵技術以及膜分離和高效精製純化耦合關鍵技術，氦氣純度從0.1%提高至99.999%以上，最高可達到99.9999%以上，獲得了高純氦氣産品，實現了“含氦煤層氣製備高純氦氣”工程化放大應用。不僅如此，將提氦後的煤層氣繼續用作發電原料氣，使煤層氣和氦氣資源同時得到高效利用，為企業創造了“一舉多得”的經濟、社會和環境效益，為氦氣資源獲取提供了新途徑。

下一步，煤科院提氦成套工藝技術將推廣應用至天然氣提氦領域，增加我國氦氣資源供給途徑，為我國低溫超導、半導體製造、高溫氣冷堆和大科學裝置等産業發展提供有力保障。