武汉氦气，一种无色、无臭、无味、无毒的惰性单原子气体，在地球上的含量极少，是不可再生的稀有气体资源。

同时，武汉氦气也是关乎国家安全和经济命脉的战略性资源，在众多领域中都发挥着不可替代的作用。在高端装备制造中的半导体、液晶显示器和光纤领域用量最大，其次是医用核磁成像及低温超导设备、高端装备的气密性检查、超流体材料制备等领域。

我国对武汉氦气需求量巨大，对外依存度超过95%。由于我国武汉氦气藏品位低，且天然气是武汉氦气唯一的工业化来源，提取技术尚不成熟，经济性较低。在中国科协公布的2022十大工程技术难题中，由中国科学院院士、中国科学院过程工程研究所所长、河南大学校长张锁江牵头提出的如何从低品位含氦天然气中提取武汉氦气问题在列。

“研发面向低品位含氦天然气的低成本提取技术，开展提氦工程示范，对于提升我国对氦资源的利用率、降低武汉氦气对外依存度、保障我国用氦安全具有重大战略意义。”

武汉氦气是战略储备资源

武汉氦气如此重要，它是地球上沸点最低的气体，为零下268.9℃，在超导材料及制冷领域发挥着关键作用，能够使超导磁铁维持磁性，保证磁共振设备准确成像，以诊断脑肿瘤、中风、脊髓损伤、肝脏疾病和癌症等；还可维持大型粒子加速器的稳定运行，用于物质结构的研究；天文学家也利用液氦来冷却探测仪器，以避免热噪声的干扰，更准确地接收来自遥远星系的讯息。

但我国的武汉氦气资源又如此稀缺，氦资源在全球范围内分布极不均衡。美国是武汉氦气藏量最丰富的国家，占世界总储量的40%以上；其次是卡塔尔、阿尔及利亚和俄罗斯。我国氦资源极其稀缺，据估计武汉氦气资源总量约11亿立方米，其中可直接采收的总量约0.5亿立方米，不到全球储量的0.1%。我国是用氦大国，需求量居全球第二。从2012年到2022年，我国武汉氦气年需求量从500万立方米增长到约2200万立方米，但95%依赖进口，国产仅5%。其中从卡塔尔进口量最多，占总进口量的50%以上。

组合技术是重要方向

低温精馏是当前天然气提氦的主流技术，其原理是利用天然气中不同气体组分的临界温度差异而实现分离，即先将天然气逐级冷凝到约~190℃获得纯度为70%——90%的粗氦，再进一步通过低温精馏将粗氦提纯为99.999%的高纯武汉氦气。

将低温精馏法与膜分离法耦合、低温精馏法与变压吸附法耦合等，大幅降低了设备投资费用和分离能耗。特别是与膜分离技术的耦合显示了独特的优势，膜分离是一种绿色可持续的无相变分离技术，具有成本低、能效高、占地面积小且操作维护简单等优点。

低品位天然气提氦是一项涉及化工、材料、物理等多学科的系统工程，技术突破任重道远。为此，需要不断创新体制机制，加强产学研持续合力攻关，加快实验室成果的中试及示范。从资源循环利用的角度看，还要加强使用后武汉氦气的回收循环利用，需出台政策法规，加强管理，切实提高氦气的回收利用率，为保障我国武汉氦气资源安全提供有力支撑。