随着天然气工业的日益进步,尤其是非常规天然气的出现和大发展必将支撑天然气产业稳步上升,最终超过石油,成为世界第一大消费能源,所以和天然气预处理相关的技术愈来愈受到人们的重视。在工业生产当中,往往需要根据原料气的酸气组分、占比以及产品气的具体要求来确定预处理的工艺和流程。本文通过大量的调研和整理总结出了现有的经常使用到的天然气处理工艺以及方法,并通过理论和实际的对比得出了各个方案的使用场景和范围,同时以国内延长油田某气田气质条件作为研究基础,其天然气净化厂的净化结果为优化起点,在这些现有的实际处理数据基础上通过全流程的软件模拟,对流程中的脱酸、脱水工艺尤其是对流程中的吸收塔、重沸器、换热器做重点优化以降低整个流程的试剂用药量、溶液循环量、电能以及热能消耗量。重点通过对原处理厂建立的Aspen Plus模型的基础上,完成了多条件下的模拟计算。通过单因素分析法对不同胺液配方也进行了筛选与配比,最终确定了胺液的组成以及浓度等工艺参数;利用灵敏性分析法对吸收塔、再生塔的关键参数进行区间测试,最终确定诸如液相回流比、塔板数等工艺参数;借助Energy Analyzer实现了对工艺流程换热网络的优化,使优化后系统的综合能耗有效降低,火用效率得到了提升。本文最终经过大量的模拟实验,通过与处理厂实际数据的对比,筛选出了一种高效、节能、环保的脱酸体系以及一种胺液循环方案,即采用PZ作为活化剂的MDEA体系(其摩尔配比为10:3,总浓度为4mol/L);在对流程的模拟上确定了一种低能耗、高净化率的脱水方案,即采用三塔式的分子筛脱水流程;最后在对整个流程进行了换热优化以及能量分析,最终得出了优化后的能耗和优化方案,优化结果可以使得净化单元相比于之前的流程降低综合能耗67.4815kg CE/h,节约单位能耗9.3759 kg CE/104m~3,每年可节省费用101.43万元。