李均方 黄晶 詹平 刑国海 谢仲海 柴露华

中国石油西南油气田公司成都天然气化工总厂

氦(He)是一种稀有的单原子气体，其质量仅次于氢。在室温和大气压力条件下，氦无色、无味、无毒，是所有物质中沸点最低、也是唯一不能在标准大气压下固化的物质。氦的化学性质极为稳定，且具有很强的扩散性(低黏度)、良好的导热性、低溶解度及低蒸发潜热等特殊性，是一种非常重要的工业气体[1]。由于其独特的性质，氦在低温、航天、电子工业、生物医疗、核设施等领域应用广泛，是国家安全和高技术产业发展的重要基本物资之一。

目前，具有实际应用价值的氦气资源仅来源于含氦天然气[2]，全世界范围内氦气资源的品质差异非常大，在氦产量最大的美国中东部地区，天然气中氦气平均体积分数约为0.8%，个别天然气气田中的氦体积分数高达7.5%[3]。根据天然气中的氦气含量，通常将氦体积分数超过0.3%的天然气气源称为富氦天然气[4]，而我国国内现有天然气中的氦含量均极低，氦含量较高的威远天然气气田，其天然气中氦体积分数也仅为0.2%，属于贫氦天然气[5]。随着全球对氦气需求的快速增长，若能有效回收天然气资源中含有的少量氦气，将大幅度提高氦气产量。

由于气体膜分离技术具有分离效率高、运行能耗低、流程简单、可模块化、操作方便、安装维护简单以及连续工作周期长等优点[6-8]，成为与冷凝、吸收、精馏、吸附等分离技术并重的气体分离方法[9]。我国从1986年开始研究用膜分离技术回收天然气中的氦气。……