天然气质量标准GB17820-1999《天然气》中要求CO2的体积含量不大于3%。
CO2溶入水后对钢铁有极强的腐蚀性。在相同的pH值下CO2的总酸度比盐酸高，对钢铁的腐蚀比盐酸严重。由此而引起的材料破坏统称为CO2腐蚀，“CO2腐蚀”1925年第一次由API采用。1943年, 首次认为在Texas油田的气井下油管的腐蚀为CO2腐蚀，CO2在水介质中能引起钢铁迅速的全面腐蚀和严重的局部腐蚀，CO2腐蚀典型的特征是呈现局部的点蚀、癣状腐蚀和台面状腐蚀，台面状腐蚀是最严重的一种情况，它使管道和设备发生腐蚀失效，并造成严重的经济损失和社会后果[1]。
以松南集气处理站为例，其进站天然气中CO2的体积含量为23.0%，因此为了使天然气的的质量达到商品天然气的要求，且减少并控制CO2的腐蚀程度必须对进站天然气进行脱碳处理。
目前，存在多种天然气脱碳工艺方法，根据天然气中的CO2与脱除介质发生的是物理反应还是化学反应，可以简单地分为三类：化学反应法、物理吸收法、化学物理法。其中化学反应法有醇胺法、热钾碱法;物理吸收法有物理溶剂法、膜分离法、分子筛法、低温分离法;化学物理类有化学物理溶剂法。在每一种类方法中，又有独特工艺方法的分支——每种都有其特点。
各类脱碳方法常用的工艺名称、工作原理、主要特点见表1-1，脱碳的的方法在很多情况下也适用于脱除原料气中的其它酸性气体，如H2S等。
各种脱CO2酸气方法都有各自的特点、适用条件。在进行工艺粗选时，可以参照图2-1，这是针对无H2S、脱CO2组分的工艺初选图，由于脱CO2工艺还在不断发展，改变现有脱CO2溶剂配方就可能使某种脱CO2方法改变性能、适应范围扩大、操作费用下降，所以，这种工艺初选方法不能代替工程经验和细致判断。
针对松南气田天然气的特性及产品要求，由于碱洗法在吸收过程中较强的热效应，会加湿加热处理后的天然气，增加下游脱水工艺负荷，不适合作为本次脱碳工艺;如不考虑作为产品，低温分离法也不可取;固定床吸附仅适合低流量和低含CO2天然气的脱除，因此，比较适合的工艺是醇胺法。本项目推荐采用MDEA(甲基二乙醇胺)脱碳工艺。
CO2与MDEA (N-甲基二乙醇胺)的反应如下：
反应受(1)控制，反应(1)是CO2水化反应。
从化学观点来看，MDEA含有一个叔氮原子作为活性基团，这就意味这个溶液吸收CO2仅生成碳酸氢盐，因此可以进行加热再生，它的蒸汽消耗远比伯、仲胺与CO2生成颇为稳定的氨基甲酸盐进行加热再生时低。
气体入塔压力(MPa): 8.00
气体入塔温度(℃)： 25
溶液入塔流量(m3/h): 390
进吸收塔气量Nm3/h (干) ： 8.11×104
进塔气体CO2%(V): 23.0
出塔气体CO2%(V): 2.76
富液入塔流量(m3/h): 390
塔底压力(MPa): 0.08
塔顶温度(℃)： 75
出塔气体CO2%(V): 99.8
根据松南气田气源条件和净化度要求，结合MDEA技术特点，脱碳工艺决定采用部分再生工艺。
来自集气站分离器的原料天然气，自下部进入吸收塔，在塔内与自上而下流动的MDEA溶液逆流接触，原料天然气中大部分CO2被MDEA溶液脱除，湿净化天然气由吸收塔塔顶出来经冷却分离分水后，至下游天然气脱水装置进行脱水处理;吸收塔塔底出来的MDEA富液经能量回收后进闪蒸塔闪蒸出溶解烃后，从再生塔的上部进塔，在再生塔内自上而下流动，经减压解析出吸收的CO2，并在再生塔中间经蒸汽加热，使之维持溶液温度。由再生塔塔底出来的MDEA贫液经冷却后，再次由贫液泵送入吸收塔上部，完成溶液的循环流程，为保持再次循环溶液的清洁，约15%的富液进行溶液过滤清除杂质。
从闪蒸塔闪蒸出的烃类气体，经冷却分离水分后，送燃烧系统。
为维持系统水平衡，系统回流液及补充软水由补液泵送回再生塔底部。
(1)入吸收塔贫液流量：185-390m3/h; (2)入吸收塔贫液温度：70℃;(3) MDEA贫液中酸气含量不大于22L酸气/L溶液;(4)再生塔顶压力：0.06Mpa。可以通过调节溶液泵流量、循环水量、蒸汽流量等方法进行调整。
脱碳系统工艺流程图见图3-1
通过对各种脱碳方法的比较，可以看出MDEA法是松南气田天然气脱除CO2的最佳选择，此工艺具有以下优点： (1) CO2脱除率高，最高可脱除至0.1%，很容易满足工艺要求; (2) 可同时脱除硫化物; (3) 溶液的吸收能力强; (4) 热能耗低; (5) 溶剂损失少。
摘要：本文介绍了天然气脱碳常用的工艺路线及选用原则, 并以松南集气处理站采用的工艺路线进行论述, 确定装置最优化的设计方案。
关键词：天然气脱碳,MDEA,工艺
[1] 张学元, 邸超, 雷良才.二氧化碳腐蚀与控制.北京:化学工业出版社, 2000.
[2] 张宏伟.MDEA溶液脱碳工艺的应用.小氮肥设计技术VOL.26NO.2, 2005
[3] 冯叔初.《油气集输与矿场加工》中国石油大学出版社东营P397-399
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