随着川东老气田已步入中后期开发阶段,原料气气质条件变化较大,同时近年新获高含硫气井增加,高含硫气占比逐年增加。这就使得进入该地区净化厂的原料气气质条件出现偏离设计值的情况,包括了原料气中酸性组分的变化,以及原料气温度、压力和处理量的变化。此外,气田产能呈逐年下降趋势,使得该地区净化厂负荷普遍偏低。本文针对该地区问题较为明显的某净化厂展开研究,该净化厂自2005年投产以来,运行状态良好,但随着川东老气田开发阶段的改变,净化厂从2013年至今原料气处理量始终保持在原设计值的60%以下,长期处于低负荷运行状态,使得部分设备存在大马拉小车的现象,导致能耗增加,部分操作参数偏离原设计参数工作,引起振动增大,故障增加,检修频繁,影响装置正常运行。同时原料气气质偏离原设计值,生产能耗和化工原料消耗较大,造成单位操作成本增加。针对以上问题,本文提出对该净化厂开展了脱硫单元系统建模、装置适应性分析、影响因素分析、操作参数优化,提出低负荷运行状态下装置最优操作参数,实现节能降耗,为净化厂适应气源波动和新国标指标变化而进行优化调整提供有力支撑。通过提出解决本净化厂存在问题的研究思路,为川东地区老气田净化厂实现整体优化调整打下坚实基础。本文针对该净化装置进行全面的分析,就原料气的变化对脱硫装置进行适应性研究,希望通过调整操作参数从而保证生产运行的稳定。利用优化操作参数的措施达到节能降耗的目的。通过核算分析可以更好利用净化厂现有装置,在改善净化厂低负荷运行状态的同时又可以适应原料气气质的变化。具体研究内容如下:（1）天然气脱硫装置流程模拟分析研究。对天然气脱硫系统主要单体设备建立工艺单元过程模拟模型,优选了ProMax化工模拟软件,针对流程中各单元进行分块,装置进行模块选择等实现了天然气脱硫装置优化建模;（2）基于流程模型的脱硫工艺适应性分析研究。针对原料气气质变化中,原料气酸性组分、原料气温度、原料气压力、原料气处理量四个因素的改变,通过改变贫胺液入口位置和循环量来分析脱硫装置的适应能力。在贫胺液循环量满负荷运行下,得出装置针对四种气质条件变化的处理极限。基于Design-Exper数学统计软件,进行胺液循环量与各参数的非线性关系拟合,实现多参数变化的敏感性分析,完成天然气脱硫装置多参数交互作用下的适应性分析。（3）脱硫装置操作参数敏感性分析研究。选择了四个对净化效果和能耗影响较明显的操作参数:胺液循环量,吸收塔塔板数、吸收塔压力、贫液进口温度,并分别进行了敏感性分析;采用User-Defined试验设计方法,进行试验设计,完成净化效果和能耗的影响分析,利用Design-Exper进行响应面分析,并完成四个因素与净化效果和能耗之间的多项式拟合;（4）脱硫装置操作参数优化研究。采用两种优化方案,方案一:利用Design-Exper优化模块进行操作参数最优值预测;方案二:基于BP-GA建立装置能耗优化模型完成操作参数优化。通过对比两种方案的优化结果,选择效果更好,能耗更低的优化值。研究结果表明:（1）优选ProMax模拟软件搭建了天然气脱硫装置流程模拟模型,基于现场实际生产数据完成了模型校核,关键运行参数误差小于11.2%,该模型为进一步研究装置的适应性和最优操作参数奠定了基础。（2）针对原料气气质条件偏离设计值问题,开展了脱硫装置适应性分析研究,确定了胺液最大循环量为55m³/h和吸收塔塔板数最大为16的条件下,脱硫装置的处理极限,当原料气中H₂S含量为12 g/m³时,原料气温度应小于13.5℃,压力应大于4.7MPa,最大处理量为290×10⁴m³/d。（3）通过开展脱硫装置影响参数敏感性分析,确定了H₂S脱除效果影响因素的重要度排序为胺液循环量>吸收塔塔板数>吸收塔压力>贫液进口温度,CO₂脱除效果影响因素重要度排序为胺液循环量>吸收塔压力>贫液进口温度>吸收塔塔板数;当考虑因素间交互作用时,胺液循环量和吸收塔塔板数对净化效果的线性影响极显著,平方和立方影响显著,吸收塔温度对净化效果线性影响极显著,四因素对装置能耗的影响极为显著。（4）针对目前装置低负荷运行的问题,分别采用Design-Exper和BP-GA对装置操作参数进行了优化,结果表明基于BP-GA优化后的操作参数运行可得到更好的净化效果和更低的能耗,即胺液循环量为26.75m³/h?吸收塔塔板数为16块?吸收塔压力为5.98MPa?吸收塔温度为24.48℃,可降低能耗18.22%。将论文研究结论应用到现场后发现该装置净化后天然气中酸性组分及总硫含量远低于新标要求,可及时根据原料气气质条件改变,做出适宜的生产运行调整,实现负荷50⁶0%的稳定生产,参数优化后系统运行年节约耗电量16.8%,节约耗气量19.2%,为该净化厂生产运行节约成本。