氦气，作为自然界中唯一的稳定惰性气体，因其极低的沸点和独特物理性质，在科研、医疗、航天等领域不可或缺。然而，氦气无法人工合成，仅能从含氦天然气中提取。以下是主流的氦气提取方法及其技术路径。

一、天然气分离法：主流工业化路径

天然气是氦气的主要来源，其含氦量可达0.05%-0.5%。核心工艺为低温冷凝法：

1. 预处理净化：通过醇胺法去除硫化氢、二氧化碳等酸性气体，分子筛脱水至1ppm以下，防止低温设备腐蚀。

2. 多级冷凝分离：天然气经液氮、液甲烷逐级冷却至-268℃以下，甲烷等组分液化，氦气因沸点极低（-268.93℃）保持气态，实现初步分离。

3. 粗氦精制：采用催化氧化除氢、低温吸附除氮等技术，最终获得纯度99.99%以上的氦气。中国西南化工研究设计院开发的低温精制装置已实现回收率95%以上。

二、膜渗透法：新兴技术突破

利用气体分子在聚合物膜中的渗透速率差异分离氦气。优势在于能耗低、设备简单，适用于低浓度氦气源。近年来，高选择性膜材料（如聚酰亚胺）的发展显著提升了分离效率，成为处理页岩气、煤层气等低品位资源的关键技术。

三、吸附法与扩散法：特定场景应用

1. 变压吸附（PSA）：利用活性炭或分子筛在压力变化下选择性吸附杂质，适用于粗氦精制阶段。

2. 扩散法：通过石英玻璃毛细管的高温差压操作，利用氦气高热扩散性实现浓缩。虽纯度极高，但受限于设备复杂性和规模化成本，多用于实验室或特殊高纯氦需求。

四、中国技术进展：从依赖进口到自主创新

中国氦气资源匮乏，长期依赖进口。近年来，技术突破加速自主产能建设：

● 2024年，首套煤层气提氦装置在鄂尔多斯投产，产出99.9999%高纯氦；

● 中科富海等企业实现低温法技术转化，能耗降低30%；