擴(kuò)散法利用氦的高熱擴(kuò)散率，可以從天然氣中濃縮和提取氦。使用的擴(kuò)散元件通常是石英玻璃毛細(xì)管，壁厚為0.025～0.127mm，內(nèi)徑與壁厚之比為3～7，工作溫度為400～500℃，工作壓力為幾十MPa～幾百M(fèi)Pa，具體取決于具體的工作條件。通過石英玻璃毛細(xì)管擴(kuò)散提取的氦的純度相當(dāng)高，但由于所使用的石英玻璃毛細(xì)管非常薄，制造不便，并且必須在高溫和相當(dāng)高的壓差下進(jìn)行操作，因此，用擴(kuò)散定律模擬氦提取仍然存在許多局限性。

隨著膜材料的發(fā)展，膜滲透提取氦氣顯示出越來越好的應(yīng)用前景。不同的氣體對膜有一定的滲透性，不同氣體的滲透性不同。因此，天然氣中的氦可以通過滲透作用獲得。工業(yè)中使用的滲透膜必須具有以下特性：大的滲透常數(shù)以確保性能并減少所需的膜面積；大的分離因子簡化了過程；良好的化學(xué)、機(jī)械和熱穩(wěn)定性，可保持長期性能。膜材料對天然氣組分滲透的選擇性可通過分離因子端口表示。

 吸附法該方法包括根據(jù)固體吸附劑表面各組分吸附能力的差異，從天然氣中分離氦氣。由于吸附劑的吸附能力有限，吸附工藝通常適用于雜質(zhì)含量小于10的粗氦的精煉。

 吸收方法選擇合適的吸收溶劑。在某些條件下，沸點(diǎn)高于氦氣的天然氣中的剩余成分可以被清洗、吸收和去除，以提取氦氣。使用的吸收性溶劑，如液體氟碳化合物、液體石蠟等。

低溫冷凝法這種方法在各國廣泛用于從天然氣中提取氦氣。它通常包括氣源預(yù)處理和凈化、粗氦提取、氦精煉等過程。

1.含氦天然氣的預(yù)處理和凈化

在進(jìn)入低溫裝置之前，必須清潔含氦氣源中的H2S、CO、水甚至汞等污染物，以避免管道、閥門和設(shè)備在低溫下的堵塞、腐蝕和工藝條件惡化。一般的酸性氣體去除方法包括醇胺法、熱鉀法和磺胺法。氦提取工藝對H2S的影響CO殘留物的要求為：H2S≤4 ppm[1 ppm.M／22.4（mg／M），M為分子量，向下相同，CO≤100 ppm。鑒于氦提取的好處，應(yīng)優(yōu)化有助于降低氦提取成本的提取方法。脫水方法：從天然氣中提煉和脫水氦氣一般選擇分子篩，脫水深度必須小于1 ppm。同時，殘余酸性氣體被進(jìn)一步吸附和去除。除汞工藝：HgSIV除汞分子篩可以再生和再循環(huán)，但設(shè)備和控制復(fù)雜；含硫活性炭不能回收，需要定期更換，但設(shè)備和操作簡單。

2.提取粗氦

天然氣經(jīng)二次冷凝后產(chǎn)生氦含量為60-70的原始氦。冷凝所需的冷卻能力由常壓液態(tài)甲烷、常壓液態(tài)氮或真空液態(tài)甲烷提供。一次冷凝不需要通過乙烷餾分，二次冷凝要求甲烷含量小于1。同時，鍋爐液體液態(tài)烴中的氦氣含量應(yīng)小于10ppm，以提高氦氣回收率。

3.氦精煉

天然氣中難以液化的氫氣濃縮在粗氦氣中，氦氣的濃度必須在精煉前去除。一般來說，工業(yè)上采用催化氧化脫水，而儲氫合金等脫水工藝也在發(fā)展中。在隨后的高壓冷凝吸附過程中，低于10ppm的殘余氫與氮?dú)?、少量甲烷和其他雜質(zhì)一起被去除。冷源通常由大氣液氮供應(yīng)，可生產(chǎn)純度超過99.99的高純度氦。其他精煉方法，如洗滌吸收法、甲烷、丙烷和其他天然氣組分可以用作吸收劑。

高純度氦是國防和高科技工業(yè)中不可或缺的稀有氣體，目前只能從含氦天然氣中提取。中國的氦資源不僅數(shù)量有限，而且含量也有限。僅通過低溫方法提取氦是昂貴的。然而，隨著膜分離技術(shù)、新的氦提取工藝（如聯(lián)合生產(chǎn)和聯(lián)合工藝）以及液化天然氣和其他相關(guān)行業(yè)的發(fā)展，正在提供從天然氣中經(jīng)濟(jì)提取氦的新方法。因此，在保護(hù)有限的氦資源方面，加強(qiáng)氦提取技術(shù)和氦資源的開發(fā)和利用，促進(jìn)氦提取新技術(shù)的實(shí)驗(yàn)研究和氦提取新工藝的推廣應(yīng)用，確保國家氦利用的安全，促進(jìn)燕尾服的發(fā)展，提高氦提取技術(shù)的經(jīng)濟(jì)效益。