氦气的生产工艺主要依赖物理分离技术，目前全球工业化生产的核心是从含氦天然气中提取，同时我国在煤层气提氦及核聚变副产氦等新兴路径上已取得重大突破。
核心流程：原料天然气经过预处理脱除水分、二氧化碳和重烃后，进入深冷系统液化。利用氦气难以液化的特性，使其富集在不凝气（BOG）中，再通过低温精馏、变压吸附（PSA）或膜分离等技术进一步提纯，最终获得高纯氦气。
技术特点：该工艺成熟度高，但对气源中氦浓度有要求（通常需高于 0.3%），且能耗较大，依赖大型液化装置。
首创工艺：采用"变压吸附 + 膜分离 + 精制纯化"的耦合工艺。首先利用变压吸附技术脱除煤层气中的大量二氧化碳并浓缩氦气，随后通过膜分离进一步富集，最后经低温精制纯化得到纯度达 99.999%（5N）甚至 99.9999%（6N）的高纯氦。
战略意义：该技术成功将原本作为燃料燃烧的含氦煤层气转化为高附加值战略资源，解决了传统天然气提氦原料受限的问题。
核聚变副产：可控核聚变反应（氘 - 氚聚变）的直接产物即为氦气。虽然目前核聚变尚未商业化发电，但未来有望成为源源不断的“人造”氦气来源，从根本上改变氦气不可再生的属性。
空气分离：理论上可从空气中提取氦气，但因空气中氦含量极低（约 0.0005%），分离成本极高，目前仅作为实验室规模或特定场景的补充手段，不具备大规模经济性。
尾气回收循环：在半导体制造、医疗 MRI 等用氦大户中，建立“使用 - 回收 - 提纯 - 再利用”的闭环系统，通过低温吸附和纯化技术回收使用过的氦气，是提升资源利用率的重要辅助工艺。