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煤田气提氦技术进展?

2026-07-15 1154

煤田气作为煤炭开采过程中伴生的非常规天然气资源,长期以来多被直接排空或仅作为低价值燃料利用,其内部蕴含的氦元素尚未形成规模化的成熟提取路径,近年随着全球氦气供应格局波动,相关技术的产业化落地节奏正在明显加快。当前主流的煤田气提氦技术路径仍围绕低温精馏、变压吸附两大核心方向展开,针对煤田气组分波动大、氦气浓度普遍低于0.5%的特性,现有工艺普遍会在前端增设预处理单元,先脱除混存的硫化氢、重烃及水分杂质,避免后续提取单元出现冻堵或吸附剂中毒问题。

低温精馏路线的工艺成熟度最高,适配氦气浓度相对稳定的规模化煤田气气源,通过逐级降温将不同组分依次冷凝分离,可直接产出纯度达99.999%的工业级氦气,不过传统低温工艺的初期投资成本较高,且对气源供应量的稳定性要求严格,仅适合配套年产气量超亿立方米的大型煤田气源项目。近年行业内针对中小规模煤田气源优化的耦合工艺逐渐增多,通过将预冷单元与膜分离技术前置,先将原料气中的氦气浓度富集至5%以上再送入精馏环节,整体能耗较传统路线降低近三成,单位气量的运营成本得到有效控制。

变压吸附路线则更适配分散性的中小型煤田气项目,依托不同气体在吸附剂表面的吸附力差异实现组分分离,装置启停灵活且占地规模更小,不过传统变压吸附工艺的单级富集效率有限,通常需要串联3至4级单元才能达到精馏进料要求,且吸附剂的使用寿命直接影响长期运营成本。近年新型吸附材料的迭代正在补齐这一短板,针对氦气分子定制的微孔分子筛吸附容量较常规材质提升超过40%,串联单元的级数也相应减少,进一步缩小了与低温路线的成本差距。

当前国内煤田气提氦的商业化项目已在山西、陕西等煤炭主产区陆续落地,已投运项目的实际运行数据显示,当前成熟工艺的氦气回收率普遍稳定在75%至85%区间,整体技术路线的可行性已经得到产业端验证。不过行业仍存在待突破的共性瓶颈,多数低浓度煤田气的气源输送网络不完善,部分零散气源的收集成本甚至超过提氦本身的运营支出,同时适配更低浓度气源的低成本富集技术仍处于中试阶段,距离大规模推广还有一定周期。

随着煤炭开采过程中伴生气的强制排放管控趋严,煤田气提氦的综合经济性还将持续提升,未来技术迭代的核心方向将集中在前端低成本富集、工艺能耗进一步压缩以及适配零散气源的模块化装置开发,逐步覆盖更多原本不具备开发价值的中小规模煤田气资源,为国内氦气供应体系补充新的稳定供给渠道。

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