为解决这一瓶颈问题，决定实施一系列综合技术改造，包括引入MDEA（甲基二乙醇胺）脱碳系统、增设脱汞脱重烃装置，并改造返输气管线。这一系列措施成功地将SNG中的CO2含量降低至标准以下，有效防止了冷箱内的冻堵现象，确保了天然气液化装置的连续、高效运行。

1 天然气液化装置综合技改方案

确定了增设脱碳、脱汞脱重烃系统的方案，并规划了返输气管线的增设，旨在将天然气液化装置的进气能力从原有的29,000 m³/h提升至33,000 m³/h，赋予其操作弹性在30%至110%负荷间的灵活应变能力，从而充分挖掘并释放装置的生产潜力。

为应对短期停车等突发情况，我们在天然气液化装置的共用冷却器出口总管及脱水系统出口总管处预先设置了甩头，预留了脱碳与脱汞脱重烃系统的接口，便于快速进行管线对接。这一设计确保了脱碳、脱汞脱烃处理后的气体能够严格达到以下标准：CO2含量不超过20 ppm（体积分数），硫含量低于10 ppm，汞含量同样控制在10 ppm以下，重烃含量则严格限制在0.1 ppm以内。

这一系列改进措施不仅从根本上解决了因CO2等杂质含量超标导致的冷箱冻堵问题，还显著提升了LNG产品的纯净度与产量。

1.2 技改方案的确定

在天然气脱碳的技术领域中，依据CO2与脱碳媒介之间是否发生化学反应，可以将其划分为化学反应型、物理吸收型以及综合化学物理型三大类方法。每种方法均拥有其独特的工艺实践案例。化学反应型方法，诸如醇胺法和热钾碱法，依赖于CO2与脱碳剂之间的化学反应来实现脱除目的；而物理吸收法则通过溶剂对CO2的物理溶解性差异进行分离，代表技术包括物理溶剂法、分子筛吸附、膜技术分离以及低温下的直接冷凝分离；至于化学物理法，它融合了化学与物理的双重机制，以化学物理溶剂法为代表，展现了更为复杂的脱碳过程。

表1详细总结了这些常用天然气脱碳工艺的基本原理及其显著特点，为不同工况下脱碳方案的选择提供了理论依据与实践指导。

表1 常用天然气脱碳工艺之工艺原理及特点

1.3 脱汞工艺方案的比较及确定

在天然气液化流程中，低温环境下的换热器多选用铝合金材质打造的板翅式结构，以优化换热效率。然而，即便天然气中汞的含量微乎其微，其仍能与铝合金发生反应，生成粘附力弱的汞齐层，长此以往将侵蚀铝合金板翅式换热器，导致泄露风险。针对此问题，工业界普遍采用两种脱汞策略：活性炭吸附法与冷凝法。

活性炭吸附技术中，特别选用经过硫浸渍处理的活性炭作为吸附剂，其原理在于硫与汞反应生成硫化汞，牢牢锁定在活性炭的微小孔隙内，从而实现有效脱汞。而另一种策略则是从源头上保护换热器，采用防汞设计的铝合金板翅式换热器，并结合冷凝法，将天然气中的汞蒸气冷凝为液态后排出系统，以减少对换热器的直接侵害。

经过综合考量，为避免频繁更换脱汞吸附剂带来的不便与成本，最终决定采用一种创新的解决方案：选用特殊防汞材料对现有的铝制板翅式换热器进行强化处理，并辅以冷凝法脱汞技术，确保汞元素被有效清除并排出系统之外，从而保障换热器的长期稳定运行。

1.4 脱重烃工艺方案的比较及确定

在脱除天然气中的重烃组分时，常用的技术路径包括冷凝洗涤脱除法和活性炭吸附法。冷凝洗涤法尤为适用于重烃含量较高的天然气处理，其优势在于能够灵活应对原料气中重烃浓度的大幅波动。然而，这一方法也伴随着挑战，如需要配置低温运行设备和采用昂贵的低温不锈钢材料，从而推高了初始投资与后续运营成本。此外，当处理高压原料气时，还需额外降低塔内压力至临界点以下，这一步骤无疑增加了液化过程中的能源消耗。

相比之下，活性炭吸附法则更适用于重烃含量较低的天然气场景。但在重烃浓度较高的情况下，活性炭吸附法会面临吸附床体积激增、设备占地面积扩大、再生周期长且耗气量大、能耗高等问题。

鉴于对原料气成分的深入分析，并考虑到周边煤层气资源中重烃含量普遍偏高，以及未来扩能技改的需求，我们决定采用冷凝洗涤脱除法作为脱除C5及以上重烃的主要手段。这一选择旨在有效预防冷箱内因重烃凝结而导致的冻堵问题，从而保障冷箱内设备及其整体系统的长期、稳定、高效运行。

2 系统工艺流程简述

甲烷合成得到的产品气（SNG）首先通过天然气液化装置的原料气压缩机，被加压至5.0至6.5 MPa的范围内，随后进入MDEA脱碳系统的吸收塔内。在吸收塔中，MDEA溶液高效地吸收SNG中的CO2，之后气体经过塔顶冷却器处理，温度降至40℃以下，以确保水分、雾沫及机械杂质的彻底分离，净化后的气体继续流向后续处理流程。

被CO2饱和的MDEA溶液则经历一系列再生过程：先是通过闪蒸罐减压，再经贫富液换热器升温，随后进入再生塔。在再生塔内，溶液经历二次减压和蒸汽加热，促使CO2等酸性气体从溶液中解吸出来。解吸出的酸性气体经过冷却和气液分离后，安全地排入全厂的酸性气火炬管网，其排放严格遵守《大气污染物综合排放标准》(GB 16297—2012)中规定的二级最高允许浓度限值。

再生后的贫液（即CO2含量低的MDEA溶液）经贫液增压泵加压，并通过贫富液换热器和贫液换热器逐步降温，恢复其吸收能力后，由贫液泵重新泵送至吸收塔，形成循环使用。

与此同时，来自外管网的煤层气（压力约为5.0 MPa）也进入MDEA脱碳系统，同样经历CO2等酸性物质的脱除过程。随后，这些气体通过脱水干燥系统进一步去除水分，再进入特制的防汞板翅式换热器，利用“冷凝”原理脱除汞元素。脱除的汞通过系统压力作用排放至汞收集槽，作为有价值的副产品进行外销。

脱汞后的煤层气进入脱重烃系统，在脱重烃洗涤塔内接受来自塔顶喷淋的LNG洗涤，有效脱除重烃成分。完成脱重烃处理的煤层气继续进入冷箱，进行液化分离，最终制得LNG产品。分离过程中产生的烃化物等重组分则排入重烃收集槽，进行储存和销售。而用于喷淋的LNG在完成洗涤任务后，会汽化并重新进入冷箱系统，参与下一轮的降温分离循环，实现资源的最大化利用。

3 总结

本文主要解决了产出的SNG中CO2含量显著超出了为天然气液化装置所设定的原料标准，这一状况直接引发了液化装置冷箱内周期性的冻堵问题，严重影响了生产流程的顺畅与效率这一技术问题。

江苏航烨在氢能及液化技术领域的贡献主要体现在其技术创新和研发上。该公司紧跟全球氢液化技术发展趋势，致力于提升压缩机、膨胀机及换热器等关键组件的运行效率，探索并应用混合制冷剂自复叠预冷技术，以及引入两相膨胀机等技术手段，以推动氢能产业的规模化、商业化发展。江苏航烨在新兴能源技术研发、余热发电关键技术研发等方面已有一定积累，并在推动氢能产业技术进步方面发挥了积极作用。