随着国际对环境保护的日益增强和能源空缺的加大,天然气作为一种清洁能源,以其独特的优势越来越受到人们的重视,我国近年来对天然气的开发也不断增加,许多组成特殊的天然气田不断被勘测。高含CO₂天然气中几乎不含硫化物。本文调研了现有的脱碳净化工艺,汇总了不同工艺的适用条件,为不同种类气田脱酸气工艺选择指明了方向。通过对长岭天然气净化站现场调研,得到现场实际生产过程中装置设备运行参数。测试结果显示,净化设备在运营中存在能耗过高现象。通过Aspen plus模拟软件,利用现场采集数据对脱CO₂净化流程进行模拟,通过三种不同体系下的模拟,得出了活化MDEA模拟吸收体系适用于高含CO₂天然气脱碳流程模拟。模拟结果与生产数据十分契合。在对脱CO₂流程模拟的基础上,通过构建模型,对流程提出改造建议。模拟结果显示,采用半贫液分流脱CO₂净化流程极大降低流程整体能耗。模拟结果显示,在半贫液循环量为19800kmol/h、贫液循环量为7797kmol/h时,天然气脱CO₂净化流程所需整体能耗最低达到2.85×107 kJ/h,远低于现有流程能耗4.78×107 kJ/h。同时考察了半贫液脱CO₂工艺流程各个操作条件对CO₂吸收率及整体能耗的影响,分析了改造后工艺的复杂性,验证了工艺改造的可行性。最后对工艺改造后流程进行了换热网络分析,利用夹点技术、通过Aspen Energy Analysis对流程换热网络进行重新设计,充分利用了网络内部换热,选择出最佳设计方案。模拟结果显示,新的设计方案与预期目标相比,公用设施为热负荷88.1%;公用设施冷负荷为73.9%;总换热面积为65.7%;总成本为90.4%。