氦氣，一種無色、無臭、無味、無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，氦氣也是關(guān)乎國家安全和經(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。

我國對氦氣需求量巨大，對外依存度超過95%。由于我國氦氣藏品位低，且天然氣是氦氣唯一的

工業(yè)化來源，提取技術(shù)尚不成熟，經(jīng)濟(jì)性較低。在中國科協(xié)公布的2022十大工程技術(shù)難題中，由

中國科學(xué)院院士、中國科學(xué)院過程工程研究所所長、河南大學(xué)校長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)，開展提氦工程示范，對于提升我國對氦資源的利

用率、降低氦氣對外依存度、保障我國用氦安全具有重大戰(zhàn)略意義。”

       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

也利用液氦來冷卻探測儀器，以避免熱噪聲的干擾，更準(zhǔn)確地接收來自遙遠(yuǎn)星系的訊息。

       但我國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。美國是氦氣藏量最豐富

的國家，占世界總儲量的40%以上；其次是卡塔爾、阿爾及利亞和俄羅斯。我國氦資源極其稀缺，

據(jù)估計氦氣資源總量約11億立方米，其中可直接采收的總量約0.5億立方米，不到全球儲量的0.1%。

我國是用氦大國，需求量居全球第二。從2012年到2022年，我國氦氣年需求量從500萬立方米增

長到約2200萬立方米，但95%依賴進(jìn)口，國產(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。

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，即先將天然氣逐級冷凝到約-190℃獲得純度為70%～90%的粗氦，再進(jìn)一步通過低溫

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，膜分離是一種綠色可持續(xù)的無相變分離

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，為保障我國氦氣資源安全提供有力支撐。