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针对富含CO2天然气脱除CO2技术现状和现有净化技术存在的问题进行研究,并在活化剂、工艺及运行条件优化、变压吸附和膜分离集成技术等方面指明新的研发方向,希望富含CO2天然气净化的整体技术得以成熟,从而促进我国富含CO2天然气的大力开发。活化MDEA法是富含CO2天然气脱除CO2的重要方法,且技术成熟。但是,为了降低能耗,提高经济效益,还需进一步优化工艺流程及运行参数。本文通过对长岭气田富含CO2天然气净化装置的研究,对经济运行指标进行分析,结果表明,可把综合能耗作为优化目标,装置实际单位综合能耗为1.028×104 MJ/104天然气,高于设计值,存在节能空间,可根据自身的生产特点挖掘节能潜力。于是运用Aspen HYSYS软件模拟,通过运行数据与模拟数据的对比来考察两个模型的准确性,结果表明,Li-Mather模拟结果与运行数据更为吻合,因此选定Li-Mather为模型进行模拟。并且,讨论了脱CO2方法和工艺流程对能耗的影响。同时,本文对富含CO2天然气脱CO2工艺运行参数(原料气温度、原料气处理负荷、MDEA贫液流率、吸收塔塔板数、吸收塔压力、温度、再生塔塔板数)对脱CO2能耗的影响进行了重点研究。通过单因素实验,确定了活化MDEA溶液脱除天然气中CO2过程的关键操作参数(原料气温度、原料气处理负荷、MDEA贫液流率、吸收塔压力、吸收塔温度、再生塔塔板数)和优化区间。最后,通过响应面法对实验方案进行设计,并通过实验结果的分析获得最佳的过程参数:原料气温度25℃,原料气处理负荷82.12%,MDEA贫液流率16150 kmol/h,吸收塔压力4.21 MPa,吸收塔温度54.8℃,再生塔塔板数19,总能耗3.55315×107 kJ/h,相比模拟实验值,误差极小,仅为0.02%。相比净化站现阶段MDEA脱CO2工段实际能耗,优化后总能耗降低了26.97%。