本申请涉及化学提纯技术领域，具体关于一种地下产氢分离提纯工艺。该工艺包括以下步骤：(1)将待分离提纯的混合气通入‑5～‑1℃四氯甲烷溶液中进行初步除水后，再通入氯化钙干燥器中去除残余水分；(2)将去除水分后的混合气通过平铺有50～60℃铬渣的反应床进行初步除硫后，再通入硫化氢吸收液中去除残余硫化氢；(3)将去除硫化氢后的混合气经复合渗透膜过滤后获得分离提纯后的氢气；所述复合渗透膜包括钯层、钒层和聚砜基层，所述钒层位于所述钯层和聚砜基层之间。该提纯工艺通过采用由钯层、钒层和聚砜基层组成的复合渗透膜，能够提高氢气的分离纯度和速度，并且通过两步除水和两步除硫化氢，能够保护钯层，提高钯层对氢气的分离效果。