產出99.99997%超高純氦氣 我國天然氣提氦技術取得新突破

科技日報記者 洪敬譜

8月18日，安徽萬瑞冷電科技有限公司（以下簡稱“萬瑞冷電”）傳來振奮人心的消息：其自主研製的“低温精製及脱氖裝置”日前在陝西延安天然氣提氦項目（以下簡稱“項目”）現場完成工程驗收。該裝置產出氦氣純度達到99.99997%（6N9級），氖氣雜質含量低於0.3ppm。作為國內首套從天然氣中提取6N9級超純氦氣的裝置，這一成果標誌着我國在低丰度天然氣提氦領域實現了重大突破。

作為一種不可再生的戰略資源，氦氣因其獨特的超低温特性和化學惰性，在大科學裝置、尖端醫療及航空航天等領域發揮着至關重要的作用，被譽為“工業血液”。然而，我國天然氣田氦氣平均丰度僅為0.03%—0.05%，遠低於國際富氦氣田1%—7%的水平，“貧氦”特性使得我國傳統提氦技術效率低下，純度難以突破99.9999%關口。

在項目外場，銀灰色的提氦裝置正穩定運行。原料氣經過千米管道進入分離系統，24小時後，設備出口端即可監測到穩定純度＞99.99997%的超純氦氣輸出。項目電控工程師王遠一告訴記者，“這套裝置採用雙塔結構，可實現不停機連續運行，可提取高純氦氣40萬立方米。”

“6N9級純度意味着在一百萬顆氣體分子中僅允許存在1個雜質分子。”項目總負責人榮成旭説，面對這一“卡脖子”難題，研發團隊經過六年不懈努力，在國內首創了新型“聯合法”提氦工藝體系。榮成旭説，該工藝體系創新融合了脱氫、膜分離、變壓吸附、低温精製的四階耦合工藝。首先通過催化脱氫技術脱除氫氣雜質實現氦氣初步富集，然後經過膜分離+變壓吸附深度脱除氮氣、甲烷等主要雜質，最後採用30K深低温精製工藝，精準脱除氖氣雜質，獲取超純氦氣產品。

“最難的是氦氣中氖氣的脱除，氖氦分子直徑僅差0.6埃，傳統工藝難以實現氦氖的有效分離。”項目研發工程師胡有明説，研發團隊發明了超低温吸附分離技術，以自主研發的高比表面積吸附劑為核心，最終將氖含量脱除至0.3ppm以下。

萬瑞冷電總工程師章學華介紹，經第三方機構鑑定，該工藝技術指標達到“國際領先水平”，標誌着我國在高純氦氣工程化應用上實現了從無到有、從有到優的跨越，為我國資源戰略安全提供了強有力的科技支撐。

作為國家重點支持的專精特新“小巨人”企業，萬瑞冷電在國家政策的引導下，不斷加大研發投入，攻克關鍵核心技術。公司運用完全自主知識產權的技術路線，獲授專利19項，主持發佈《氦氣純化器》等多項行業標準，實現了裝備和工藝的全面國產化，年產氦氣400萬立方米，有效解決了我國低丰度氦氣高效提純的關鍵難題，為我國氦氣資源的自主可控提供了有力保障，研製設備還批量出口國外。

“未來，萬瑞冷電將繼續秉承‘成就中國的世界低温品牌’的企業願景，聚焦低温真空及氣體分離技術的持續精進與不斷創新，為國家戰略科技力量的提升貢獻更多力量。”章學華表示。

（萬瑞冷電供圖）