位于四川盆地的中石化普光天然气净化厂拥有120亿方/年大型高含硫天然气示范工程，普光天然气中H2S含量高达13％～18％，CO2含量为8％～10％，有机硫化物含量达到340～450 mg/m3，是世界罕见的高含硫天然气。本论文依托国家“十二五”《高含硫天然气复合脱硫剂研发》项目（合同编号:2011ZX05017-005-HZ04），针对国产原UDS溶剂在普光天然气净化厂五联合大型工业装置运行过程中，出现的不能满负荷稳定运行的突出问题，排除了原UDS溶剂变质的因素，在分析不能稳定满负荷运行原因基础上，借助量子化学理论计算方法，进行UDS溶剂配方的优化研究，进行脱硫剂净化性能实验室测试评价、综合性能测试评价及复合脱硫剂的工业装置试验与评价，旨在实现净化厂五联合151、152装置安全、平稳、高效、优质运行，这对于国产化UDS溶剂高效净化高含硫天然气技术推广应用具有重要意义。本研究分析了原UDS溶剂在中石化普光天然气净化厂五联合151、152系列装置的工业试验中闪蒸塔出现液泛问题的原因，结果表明，原UDS贫液的热稳定性盐浓度、离子含量、溶剂稳定性以及抗腐蚀性均在正常范围内，可以排除UDS溶剂变质的因素。原UDS贫液的理化性质、抗发泡实验和水力学核算结果表明，CO2是导致溶剂的表面性质改变、抗发泡性能降低的重要原因。同时，五联合单列装置CO2物料平衡的核算结果表明，原UDS溶剂对CO2较高的脱除率导致再生酸性气中的CO2浓度过高，增大了硫黄回收单元中CO2的无效循环量。　　本研究主要内容包括：⑴基于不同溶剂组分对各酸性气体分子脱除机理及性能的差异性，借助量子化学理论计算方法，针对普光天然气特点和工艺要求，微调溶剂组成，筛选能够高效脱除H2S和COS、适度脱除CO2的溶剂组分，构成了UDS新型复合脱硫溶剂。量子化学的计算结果表明，UDS新型复合脱硫溶剂中SUL和MOR组分对COS的具有良好的溶解性，并能够提高COS和CO2同时存在时选择性脱除COS的性能。⑵基于修正的正规溶液理论并结合两维溶解度参数，预测了UDS新型复合溶剂的COS/CO2选择性因子，结果表明，预测的配比为1∶9、2∶8、3∶7和4∶6的UDS新型复合溶剂的选择性因子αCOS/CO2分别较MDEA溶剂提高了5.2％、5.8％、6.3％和6.7％，分别较原UDS溶剂提高了1.5％、2.0％、2.5％和2.9％，微调配方后的UDS新型复合溶剂与MDEA溶剂和原UDS溶剂相比对COS具有更高的选择性。⑶以模拟普光高含硫天然气为原料，在实验室模拟装置上于8.3 MPa下系统考察UDS新型复合溶剂对模拟普光高含硫天然气的脱硫脱碳效果。试验结果表明，UDS新型复合溶剂不仅表现出与原UDS溶剂和MDEA溶剂相比更高的选择性脱硫性能，而且具有明显优越的有机硫脱除性能。不同配比的UDS新型复合溶剂均可将H2S脱至1.30 mg/m3以下。UDS新型复合溶剂在配比1∶9、2∶8、3∶7以及4∶6的情况下，净化气中总硫含量分别为45.83 mg/m3、40.12 mg/m3、31.13 mg/m3和27.15 mg/m3，均低于同条件下的原UDS溶剂和MDEA溶剂。1∶9、2∶8、3∶7以及4∶6的配比条件下，使用UDS新型复合溶剂净化气中CO2浓度分别为1.36％、1.08％、0.73％和0.38％，均高于同条件下原UDS溶剂，能够满足普光净化厂的工业要求，同时达到一类气的控制指标。⑷针对原消泡剂对原UDS溶剂的消泡效果不佳、消泡剂添加频率过高的问题，考察了不同工艺参数对UDS新型复合溶剂抗发泡性能的影响，并根据溶剂的表面张力、粘度和密度对UDS新型复合溶剂的抗发泡性能的影响建立了抗发泡模型。同时结合工业使用条件，考察了不同种类消泡剂对UDS新型复合溶剂的消泡效果和理化性质的影响，结果表明，高压下有机硅消泡剂会与CO2反应而失效，失去表面活性。针对UDS新型复合溶剂的使用特点，筛选出的DF-C消泡剂能够显著提高UDS新型复合溶剂水溶液的抗发泡性能。⑸在模试试验所取得的良好脱硫效果的基础上，在普光天然气净化厂五联合脱硫装置上进行了对普光天然气脱硫“安稳长满优”运行效果研究。2年来工业应用结果表明，UDS新型复合溶剂的闪蒸气平均流量、再生酸性气平均流量和CO2无效循环量均在设计值的限制范围内，分别比原UDS溶剂降低了41％、17％和58％; UDS新型复合溶剂的消泡剂添加次数仅为原UDS溶剂的25％左右。使用UDS新型复合溶剂的净化产品气中H2S、总硫和CO2含量可分别降至0.3 mg/m3、1 mg/m3和3％以内，达到了天然气质量指标要求。在相近操作条件时，UDS新型复合溶剂对一级吸收塔出口气体中COS的脱除率分别高出原UDS溶剂和MDEA溶剂2个百分点和15个百分点左右;采用UDS新型复合溶剂的净化产品气中CO2平均含量分别高出原UDS溶剂和MDEA溶剂1.9个百分点和0.7个百分点。工业试验结果表明针对普光高含硫天然气设计的UDS新型复合溶剂不仅具有良好的有机硫脱除率，而且与原UDS溶剂和MDEA溶剂相比具有更高的选择性脱硫性能，提高了消泡剂的使用寿命，维持了净化装置的稳定性。