煤田地质与勘探

作者：王雷, 唐茂银,

关键词：煤系氦气, 氦气资源, 提氦技术, 鄂尔多斯盆地东北缘, 三交北区块,

背景氦气为重要的战略稀缺资源，目前工业中使用的氦气主要来源于天然气，而煤系氦气通常为氦气含量较高的煤层气，是常规氦气资源的重要补充。在工业上，通过天然气液化过程中对蒸发气体进行提氦是获取氦资源的重要途径之一，但关于煤系氦气的研究多集中在氦气的成因、富集规律和地球化学特征等方面，而在煤系氦气资源特征和提取工艺的研究相对较少。方法以鄂尔多斯盆地东北缘三交北区块煤系氦气资源为例，分析其区域氦气资源特征，并在现有LNG(Liquefied natural gas)工厂的基础上设计三交北区块天然气中的氦气提取工艺。结果(1) 三交北区块煤系天然气资源丰富，但氦气资源量较低，为壳源氦，氦气摩尔体积分数为0.01%~0.30%，平均0.07%，属低氦区，但氦气资源量整体较为稳定，其地质储量可达1114.56万m3，累计产量70.07万m3，故可将其作为提氦的原料气来源，并对LNG生产过程中产生的蒸发气体进行提氦。(2) 选取低温提氦工艺，使用前膨胀制冷+氮气循环制冷两塔分离技术，将提取过程划分为气体过滤、催化脱氢、脱水干燥、氦气提取、氦气充装和液氧催化6个单元。结论设计的提取工艺采用氮气循环系统高效制冷，优化能量回收，减少对原料气直接压缩的依赖，提供了稳定的低温环境，使其对氦气浓度波动不敏感，使工厂产生的蒸发气体资源能得到合理充分利用，尤其适合低丰度氦气资源的高效提取，对提高煤系氦气提取工艺和企业经济效益具有积极作用和重要意义。

来源：2025年第6期

《煤田地质与勘探》期刊编辑部

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