从尾气中捕捉到“福气”！中国石化提炼出纯度99.999%的氦气

2022-12-06 20:01:19 流程工业

【资料图】

近日，中国石化自主开发的首套氦气提纯装置在重庆石油LNG工厂一次开车成功，顺利产出合格高纯氦气。该项目可年产99.999%高纯氦气20吨以上。

中国石化自主开发的氦气分离膜

氦气，英文名为Helium，化学元素符号为He，是种无色无味、不可燃的气体。充满氦气的气球之所以能飘在空中，是因为氦气是除了氢气以外密度最小的气体，其密度远小于空气，空气的密度为1.29千克/立方米，而氦气的密度为0.1786千克/立方米。此外，氦气也是一种惰性气体，其化学性质不活泼，通常状态下不与其他元素或化合物结合，几乎没有固态或者液态化合物形态，所以氦一般都是以单质气体存在，直到1908年7月10日，荷兰物理学家昂尼斯才首次液化了氦气。

氦气之所以稀缺，一方面是由于其用途非常广泛，另一方面是因为氦气无法通过人工制备获得，氦气在空气中的含量非常低，只有约0.000524%，从空气中提取氦气，成本可能比等体积的黄金还要贵，不具备工业提取价值。

自 2009 年以来，氦气需求一直在持续增长，自 2010 年以来，市场以 10.1% 的复合年增长率增长但这是否导致短缺仍不清楚。最近的一份报告估计，全球氦气市场在 2026 年可能达到 201.7 亿美元，从 2022 年到 2026 年以 13% 的复合年增长率增长。

中国石化首套氦气提纯装置

总之，氦气具有密度低、沸点低、导热性好、化学性质稳定等特点，广泛应用于航空航天、电子工业、生物医疗等高新技术领域。但一直以来，我国氦气资源相当贫乏，提氦技术相对落后，超过95%的氦气资源依靠进口。别看我国的氦气95％都要依靠进口，但实际上，我国并不缺乏氦气。如四川盆地、塔里木盆地、柴达木盆地、海拉尔盆地等地方都发现了氦气，呈现出了“点多面广”的基本特征。并且综合来看，氦气资源在西北地区的成藏基本条件很不错，具备开发潜力。但为什么我们还要依赖进口，主要还是由于氦气品级问题导致。

我国需要的是商用级别氦气，根据品级分类，A级氦和电子氦的需求量更大一些。这类样品比较少。加之我国提氦装置很少，比如位于四川荣县的东兴场镇，该装置于2011年重新修建，肩负着氦气提纯的工作，产出粗氦的纯度约为80％。然后这些粗氦还需要运输到成都天然气化工厂继续提纯，年产纯氦为20×10^4立方米。所以装置和提纯效率也使得我们自己生产氦气变得很难，只能依靠进口。

全球具备氦气出口能力的国家主要有五个，分别是美国、俄罗斯、波兰、卡塔尔和阿尔及利亚。这之中美国占大头，从2012年的数据来看，美国的氦气供应量占五国总量的76％。并且美国的氦气储量也居于榜首，即使经过了这么多年的开发，美国政府在20221年公布的全国氦气剩余可采量仍旧有8.66×10^9立方米。

而此次中国石化自主开发的首套氦气提纯装置在重庆石油LNG工厂上马，或有希望在未来解决我国氦气过分依赖进口的难题。