近日，由中國煤科煤科院承建的全球首套3.6萬Nm3/d含氦煤層氣提取高純氦氣裝置在窯街煤電集團甘肅科貝德煤與煤層氣開發(fā)技術(shù)有限公司實現(xiàn)一次開車成功，順利產(chǎn)出99.999%以上純度的高純氦氣，標志著我國完全掌握了含氦煤層氣提氦成套工藝及其工程化技術(shù)，我國含氦煤層氣提取高純氦氣技術(shù)獲得重大突破。

氦氣是國防軍工和高科技產(chǎn)業(yè)發(fā)展不可或缺的稀有戰(zhàn)略性物資之一，被稱為“黃金氣體”，用途極其廣泛，涵蓋航空航天、國防軍工、高端醫(yī)療、半導體制造、大科學裝置等眾多領(lǐng)域。雖然我國資源豐富，但我國氦氣資源相對匱乏，氦氣資源量僅占全球資源量的2%，消費量卻居全球第二，同時由于氦氣提取難度大，且無法通過化學合成獲得，因此對外依存度極高。目前，從天然氣中提取氦氣是唯一工業(yè)化生產(chǎn)方式。

窯街煤電集團其所屬海石灣煤礦煤層氣是我國極為稀少的含氦煤層氣資源，多年來，該煤層氣一直被用作工業(yè)燃料，其中的氦氣資源未能得到有效利用，如何從成分復(fù)雜的煤層氣資源中提取氦氣是擺在窯街煤電集團面前的現(xiàn)實難題。

煤層氣作為一種非常規(guī)天然氣，相較于天然氣，其成分更為復(fù)雜，提取氦氣難度大。尤其針對窯街煤電集團海石灣礦煤層氣，同時還含有大量的二氧化碳，分離提氦難上加難。為解決這一問題，自2021年開始，煤科院聯(lián)合窯街煤電集團就含氦煤層氣提氦技術(shù)開展科研攻關(guān)。憑借著煤科院在氣體分離提純領(lǐng)域深厚的技術(shù)積累，攻關(guān)團隊融合變壓吸附、膜分離等多項氣體分離關(guān)鍵技術(shù)，不同于常規(guī)的天然氣液化提氦，首創(chuàng)“變壓吸附+膜分離+精制純化”的煤層氣提氦工藝，攻克了多組分煤層氣變壓吸附脫碳、濃縮、提氦一體化分離關(guān)鍵技術(shù)以及膜分離和高效精制純化耦合關(guān)鍵技術(shù)，氦氣純度從0.1%提高至99.999%以上，最高可達到99.9999%以上，獲得了高純氦氣產(chǎn)品，實現(xiàn)了“含氦煤層氣制備高純氦氣”工程化放大應(yīng)用。不僅如此，將提氦后的煤層氣繼續(xù)用作發(fā)電原料氣，使煤層氣和氦氣資源同時得到高效利用，為企業(yè)創(chuàng)造了“一舉多得”的經(jīng)濟、社會和環(huán)境效益，為氦氣資源獲取提供了新途徑。

煤科院作為集團公司煤炭清潔高效利用領(lǐng)域的重要支撐單位，承擔著推動煤炭行業(yè)低碳轉(zhuǎn)型的歷史使命，依托國家科技重大專項支持，持續(xù)深耕煤層氣利用領(lǐng)域，通過工藝技術(shù)開發(fā)、中試放大驗證及成果轉(zhuǎn)化工程應(yīng)用，自主開發(fā)了變壓吸附濃縮技術(shù)，覆蓋了煤層氣全濃度梯級范圍，實現(xiàn)了煤層氣多渠道、多產(chǎn)品綜合利用。未來，煤科院提氦成套工藝技術(shù)推廣應(yīng)用至天然氣提氦領(lǐng)域，將增加我國氦氣資源供給途徑，為我國低溫超導、半導體制造、高溫氣冷堆和大科學裝置等產(chǎn)業(yè)發(fā)展提供有力保障。

來源：中國煤炭科工集團