天然氢地面集输及处理工艺关键技术现状与展望

宇波1，李敬法1，田坤2，胡姿铭1，胡松青1，柯雨洁1，万禹辰1，樊朝阳1　吴哲3（1. 低碳催化与二氧化碳利用全国重点实验室（长江大学），2. 中国石油大学（北京）克拉玛依校区工学院，3. 机械结构强度与振动国家重点实验室（西安交通大学））

摘要：天然氢作为一种直接赋存于地下的氢源，因其潜在的低成本与低碳足迹特征，正成为国际能源领域关注的新兴方向。目前国内外对天然氢从井口到外输全过程的地面集输与处理工艺研究相对薄弱、相关技术体系尚不成熟，制约了天然氢资源的开发利用。为此，系统梳理天然氢地面工程相关技术现状与标准，结合全球天然氢开发实例开展针对性研究。研究结果表明：①天然氢生产的非稳态特征及气质高度异质性决定了其地面集输与处理流程需采用差异化配置与多技术耦合的工程模式，单一分离或提纯技术难以实现经济与效率兼顾；②鉴于天然氢共生组分物性相近带来的单一分离技术局限性，通过多种分离技术分级组合与协同运行，可有效平衡分离深度、能耗与设备规模，实现氢气高回收率与氦气高附加值利用；③天然氢地面工程系统的整体性能受产品规格、分离深度与外输方式等协同约束，需在开发早期同步开展产品定位、处理流程与储运路径的一体化设计，以减少重复建设并提升全生命周期经济性。结论认为，天然氢地面工程系统应以分阶段开发、多产品协同和工艺柔性配置为核心原则，推动形成适应气质组分波动和产量非稳态特征的集输与处理技术体系，为天然氢的规模化开发利用及相关标准制定提供参考。

关键词：天然氢；地面集输；预处理；氢气提纯；氢氦分离；质量控制；外输及储运