煤层气脱酸气净化过程基本包括原料气脱酸、脱水脱汞系统工艺过程，首先经过预处理撬块的井口气直接进入净化撬块，脱酸工艺（主要指二氧化碳和硫化氢）采用溶剂吸收法，吸收剂为MDEA；脱水工艺采用分子筛脱除微量水分；脱除的重烃直接进入火炬系统燃烧处理；脱汞工艺采用浸硫活性炭吸附法；

1、煤层气脱酸气成套设备脱CO₂工艺选择

天然气中含有的CO₂统称为酸性气体，它们的存在会造成金属腐蚀并污染环境。此外，CO₂含量过高，会降低天然气的热值。因此，必须严格控制天然气中酸性组分的含量，以达到工艺和产品质量的要求。

用于天然气脱除酸气的方法有溶剂吸收法、物理吸收法、氧化还原法和分子筛吸附法。目前普遍*和广泛应用的溶剂吸收法。它是以可逆的化学反应为基础，以碱性溶剂为吸收剂的脱硫方法，溶剂与原料气中的酸组分（主要是CO₂）反应而生成化合物；吸收了酸气的富液在升高温度、降低压力的条件下又能分解而放出酸气，从而实现溶剂的再生利用。

溶剂吸收法所用溶剂一般为烷醇胺类，主要有一乙醇胺（MEA）、二乙醇胺（DEA）、二异丙醇胺（DIPA）、甲基二乙醇胺（MDEA）等。本方案从适用性和经济性的角度考虑，选择甲基二乙醇胺（MDEA）作为脱除酸性气体的溶剂。

MDEA（N-Methyldiethanolamine）即N-甲基二乙醇胺，分子式为CH₃-N(CH₂CH₂OH)₂，分子量119.2，沸点246~248℃，闪点260℃，凝固点-21℃，汽化潜热519.16kJ/kg，能与水和醇混溶，微溶于醚。在一定条件下，对二氧化碳等酸性气体有很强的吸收能力，而且反应热小，解吸温度低，化学性质稳定，无毒而不降解。

纯MDEA溶液与CO₂不发生反应，但其水溶液与CO₂可按下式反应：

CO₂ + H₂O == H⁺ + HCO₃^- (1)

H⁺ + R₂NCH₃ == R₂NCH₃H⁺ (2)

式（1）受液膜控制，反应速率极慢，式（2）则为瞬间可逆反应，因此式（1）为MDEA吸收CO₂的控制步骤，为加快吸收速率，在MDEA溶液中加入活化剂(R₂^/NH)后，反应按下式进行：

R₂^/NH + CO₂ == R₂^/NCOOH (3)

R₂^/NCOOH + R₂NCH₃ + H₂O ==R₂^/NH + R₂CH₃NH⁺HCO₃^- (4)

(3)+(4)：

R₂NCH₃+ CO₂ + H₂O == R₂CH₃NH⁺HCO₃^- (5)

由式（3）～（5）可知，活化剂吸收了CO₂，向液相传递CO₂，大大加快了反应速度。MDEA分子含有一个叔胺基团，吸收CO₂后生成碳酸氢盐，加热再生时远比伯仲胺生成的氨基甲酸盐所需的热量低得多。

从能耗、处理规模和投资运行成本等角度，MDEA胺液法是最合适的工艺，因此本方案选择MDEA胺液法脱酸气。

原料气进入脱酸气单元，本单元采用 MDEA 溶液的方法脱除原料气中的 CO2 和 H2S 等酸性气体。

天然气从吸收塔下部进入，自下而上通过吸收塔；*再生后的 MDEA 溶液（贫液）从吸收塔上部进入，自上而下通过吸收塔，逆向流动的 MDEA 溶液和天然气在吸收塔内充分接触，气体中的 CO2 被吸收而进入液相，未被吸收的组份从吸收塔顶部引出，进入脱碳气冷却器和分离器。出脱碳气分离器的气体进入原料气干燥单元，冷凝液去闪蒸罐。

处理后的天然中 CO2 含量小于 50ppmV，H2S 含量小于 4 ppmV。

吸收了 CO2 的 MDEA 溶液称富液，至闪蒸塔，降压闪蒸出的天然气送往燃料系统。闪蒸后的富液与再生塔底部流出的溶液（贫液）换热后，升温到～ 98℃去再生塔上部，在再生塔进行汽提再生，直至贫液的贫液度达到指标。

出再生塔的贫液经过贫富液换热器、贫液冷却器，贫液被冷却到~40℃， 被贫液泵加压后，从吸收塔上部进入。

再生塔顶部出口气体经酸气冷却器，进入酸气分离器，出酸气分离器的气体送往酸气排放系统，冷凝液经过回收泵加压后送至闪蒸分离器。

再生塔再沸器的热源由来自导热油系统的导热油提供。本单元主要工艺设备为吸收塔和再生塔。

2、煤层气脱酸气脱水工艺选择

天然气中水分的存在往往会造成严重的后果：水分与天然气在一定条件下形成水合物阻塞管路，影响冷却液化过程；另外由于水分的存在也会造成不必要的动力消耗；由于天然气液化温度低，水的存在还会导致设备冻堵，故必须脱水。

天然气脱水工艺方法一般包括：低温脱水、固体干燥剂吸附和溶剂吸收三大类。冷冻分离主要用于避免天然气在温度低时出现水合物，然而它所允许达到的低温是有限的，不能满足天然气液化的要求；溶剂吸收通常包括浓酸（一般是浓磷酸等有机酸）、甘醇（常用的是三甘醇）等，但这些方法脱水深度较低，不能用于深冷装置；固体干燥剂脱水法常见的是硅胶法、分子筛法或这两种方法的混合使用。

天然气液化脱水必须采取固体吸附法，由于分子筛具有吸附选择能力强、低水汽分压下的高吸附特性，以及同时可以进一步脱除残余酸性气体等优点，因此本方案采用4A分子筛作为脱水吸附剂。

3、煤层气脱酸气脱汞工艺选择

目前，脱汞工艺主要有两种：即美国UOP公司的HgSIV分子筛吸附法和采用浸硫活性炭使汞与硫产生化学反应生成硫化汞并吸附在活性炭上。前者成本高，适用于汞含量高的场合；后者运行成本低，适用于汞含量低的场合。

一方面，HgSIV分子筛运行成本很高；另一方面，本装置的原料气中汞含量比较低。因此，采用浸硫活性炭脱汞，此种工艺本公司已有有成功的使用经验。