产出99.99997%超高纯氦气 我国天然气提氦技术取得新突破

科技日报记者 洪敬谱

8月18日，安徽万瑞冷电科技有限公司（以下简称“万瑞冷电”）传来振奋人心的消息：其自主研制的“低温精制及脱氖装置”日前在陕西延安天然气提氦项目（以下简称“项目”）现场完成工程验收。该装置产出氦气纯度达到99.99997%（6N9级），氖气杂质含量低于0.3ppm。作为国内首套从天然气中提取6N9级超纯氦气的装置，这一成果标志着我国在低丰度天然气提氦领域实现了重大突破。

作为一种不可再生的战略资源，氦气因其独特的超低温特性和化学惰性，在大科学装置、尖端医疗及航空航天等领域发挥着至关重要的作用，被誉为“工业血液”。然而，我国天然气田氦气平均丰度仅为0.03%—0.05%，远低于国际富氦气田1%—7%的水平，“贫氦”特性使得我国传统提氦技术效率低下，纯度难以突破99.9999%关口。

在项目外场，银灰色的提氦装置正稳定运行。原料气经过千米管道进入分离系统，24小时后，设备出口端即可监测到稳定纯度＞99.99997%的超纯氦气输出。项目电控工程师王远一告诉记者，“这套装置采用双塔结构，可实现不停机连续运行，可提取高纯氦气40万立方米。”

“6N9级纯度意味着在一百万颗气体分子中仅允许存在1个杂质分子。”项目总负责人荣成旭说，面对这一“卡脖子”难题，研发团队经过六年不懈努力，在国内首创了新型“联合法”提氦工艺体系。荣成旭说，该工艺体系创新融合了脱氢、膜分离、变压吸附、低温精制的四阶耦合工艺。首先通过催化脱氢技术脱除氢气杂质实现氦气初步富集，然后经过膜分离+变压吸附深度脱除氮气、甲烷等主要杂质，最后采用30K深低温精制工艺，精准脱除氖气杂质，获取超纯氦气产品。

“最难的是氦气中氖气的脱除，氖氦分子直径仅差0.6埃，传统工艺难以实现氦氖的有效分离。”项目研发工程师胡有明说，研发团队发明了超低温吸附分离技术，以自主研发的高比表面积吸附剂为核心，最终将氖含量脱除至0.3ppm以下。

万瑞冷电总工程师章学华介绍，经第三方机构鉴定，该工艺技术指标达到“国际领先水平”，标志着我国在高纯氦气工程化应用上实现了从无到有、从有到优的跨越，为我国资源战略安全提供了强有力的科技支撑。

作为国家重点支持的专精特新“小巨人”企业，万瑞冷电在国家政策的引导下，不断加大研发投入，攻克关键核心技术。公司运用完全自主知识产权的技术路线，获授专利19项，主持发布《氦气纯化器》等多项行业标准，实现了装备和工艺的全面国产化，年产氦气400万立方米，有效解决了我国低丰度氦气高效提纯的关键难题，为我国氦气资源的自主可控提供了有力保障，研制设备还批量出口国外。

“未来，万瑞冷电将继续秉承‘成就中国的世界低温品牌’的企业愿景，聚焦低温真空及气体分离技术的持续精进与不断创新，为国家战略科技力量的提升贡献更多力量。”章学华表示。

（万瑞冷电供图）