天然气作为清洁能源一直备受瞩目,尤其是石油资源逐渐枯竭的情况下,天然气的开采、净化、运输、液化等工程项目屡见不鲜。在天然气进入液化前,为防止水、CO₂在低温环境下形成固态化合物冻结堵塞管道、丝网和阀门。防止H₂S、有机硫及汞腐蚀设备,需要对天然气中的CO₂、H₂S、有机硫、汞、水等杂质进行预处理深度脱除,相比于浅脱（管道运输净化要求）,对这些杂质的深度脱除时,所需能耗高得多。研究净化工艺来降低能耗具有重要意义。本文通过调研了国内外天然气净化处理的研究现状,在LNG预处理时,鉴于其他杂质脱除技术完善,大多还是以脱除CO₂为主,本文决定重点研究天然气深度脱碳工艺。对天然气深度脱碳文献调研后,确定了研究内容,研究了不同醇胺在深度脱碳时的性能对比;对常用天然气深度脱碳工艺的评价分析,提出对工艺的优化措施;针对现有工艺能耗高的特点,重点从降低能耗的角度出发,研究三种节能工艺,包括特征参数的变化规律、节能原因分析、节能效果对比,推广三种工艺的实际用途;论文最后还着重分析了三种节能工艺对于不同CO₂含量变化的适应性,研究三种工艺的节能效果是否变化。针对实际工程项目,通过模拟与工厂实际运行数据对比,分析节能工艺的实用性,对工厂运行工艺提出优化,推广节能工艺的运用。通过对天然气深度脱碳工艺中吸收溶剂的性能对比研究,吸收溶剂多采用混合胺和活化胺。若采用混合胺,MEA或DEA的含量应该10%～25%（wt）,比浅脱（MEA或DEA的含量在5%）时高。若热稳定性盐类腐蚀可以有效控制,优先推荐MDEA+MEA作为首选混合胺溶液,若腐蚀难以控制,可选择MDEA+DEA配成混合胺作为吸收溶剂。当原料气中不含H₂S或含量较少时,优先推荐MDEA+PZ作为吸收溶剂。天然气深度脱碳广泛应用常规工艺。当原料气含有H₂S时,能耗会增加,若H₂S含量过高,则可利用MDEA的选择性,优先脱除大部分H₂S。胺液系统中经常存在少量热稳定盐,虽然有利于H₂S的吸收,但容易造成胺液发泡和损失,工程上一般将热稳定性盐控制在1%以内。针对不同含CO₂的天然气,常规工艺适应性极强,对不同含CO₂原料气均可达到净化指标。半贫液应用于天然气深度脱碳工艺较少,该工艺节能效果随着原料气CO₂的含量增加而增加。本论文重点研究分流解吸工艺、热泵精馏-分流解吸工艺、蒸汽再压缩工艺三种节能工艺,前两者均是通过分流换热获取高温物流从而提高整个再生塔的温度,进一步提升再生塔的再生效果,起到节能目的。后者则利用贫液节流相变产生蒸汽作为再生塔气提气,也起到明显的节能效果。分流解吸工艺与蒸汽再压缩工艺节能效果差不多,均在10%～20%左右。热泵精馏-分流解吸工艺相比于其他工艺节能效果明显,节能约30%左右,与珠海LNG预处理的现场数据对比,该工艺依然具有显著的节能效果,是一个值得推广应用的节能工艺。