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長慶氣田的天然氣凈化廠主要生產單元包括脫硫單元、脫水單元和硫磺回收單元。
（一）、脫硫單元
1、天然氣脫硫的原因和意義
天然氣中含有的H2S、CO2和有機硫等酸性組分，在水存在的情況下會腐蝕金屬; 含硫組分有難聞的臭味、劇毒、使催化劑中毒等缺點。CO2為不可燃氣體，影響天然氣熱值的同時，也影響管輸效率。特別是，H2S是一種具有令人討厭的臭雞蛋味，有很大毒性的氣體�？諝庵蠬2S含量達到幾十mg/m3就會使人流淚、頭痛，高濃度的硫化氫對人有生命危險；H2S在有水及高溫（400℃以上）下對設備、管線腐蝕嚴重；還對某些鋼材產生氫脆，在天然氣凈化廠曾發生閥桿斷裂、閥板脫落現象。有機硫中毒會產生惡心、嘔吐等癥狀，嚴重時造成心臟衰竭、呼吸麻痹而死亡。
因此天然氣脫硫有保護環境、 保護設備、管線、儀表免受腐蝕及有利于下游用戶的使用等益處。
同時還可以化害為利，回收資源。將天然氣中的硫化氫分離后經克勞斯反應制成硫（亮黃色，純度可達99.9），可生產硫和含硫產品，在工業、農業等各個領域都有著廣泛的用途。
從高含量CO2的天然氣中分離出來的高純度的CO2可用于制備干冰，也可用于采油上回注地層以提高原油的采收率。
2、天然氣脫硫、脫碳的方法
關于天然氣中酸性氣體的脫除，開發了許多處理方法，這些方法可分成濕法和干法兩大類。干法脫硫目前工業上已很少應用，工業大型裝置以濕法為主。濕法脫硫按照溶液的吸收和再生方法，可分為化學吸收法、物理吸收法和氧化還原法三類。
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2.1化學吸收法
化學吸收法是以可逆的化學反應為基礎，以弱堿性溶劑為吸收劑，溶劑與原料氣中的酸性組分（主要是H2S和CO2）反應而生成某種化合物；吸收了酸氣的富液在升高溫度、降低壓力的條件下，該化合物又能分解而放出酸氣。主要有代表醇胺法、改良熱鉀堿法、氨基酸鹽法。
改良熱鉀堿法已成功地用于從氣體中脫除大量CO2，也可用來脫除天然氣中的CO2和H2S酸性氣體。基本原理為：
K2CO3+ CO2+H2O→2KHCO3
K2CO3+ H2S→2KHCO3+KHS
改良熱鉀堿法適用于含酸氣量8%以上，CO2/H2S比高的氣體凈化。壓力對操作影響較大，吸收壓力不宜低于2MPa。
美國和日本合成氨廠很多采用這種方法脫CO2。美國裝置數超過100套，日本裝置數超過500套。
2.2物理吸收法
物理吸收法是基于有機溶劑對原料氣中酸性組分的物理吸收而將它們脫除，溶劑的酸氣負荷正比于氣相中酸性組分的分壓。富液壓力降低時，隨即放出所吸收的酸性組分。物理吸收一般在高壓和較低的溫度下進行。
物理吸收法的主要代表有冷甲醇法、碳酸丙烯酯法、N-甲基吡咯烷酮法、聚乙二醇二甲醚法和磷酸三丁酯法。
物理吸收法具有如下特點：
1) 一般在高壓和較低的溫度下進行；
2) 溶劑酸氣負荷高，適宜于處理酸氣分壓高的原料氣；
3) 溶劑不易變質，腐蝕性小，能脫除有機硫化物；
但物理吸收法不宜用于重烴含量高的原料氣，且受溶劑再生程度的限制，凈化率較化學吸收法低。
① 冷甲醇法
冷甲醇法是以甲醇為吸收劑，在低溫（低于-50℃）下吸收酸性氣體的物理吸收法。 甲醇在高壓低溫下CO2和H2S有很高的溶解度，適宜于酸氣分壓大于1.0MPa的原料氣，可選擇性地脫除H2S并可同時脫除有機硫化物。
② 聚乙二醇二甲醚法
聚乙二醇二甲醚法（Selexol法）用聚乙二醇二甲醚作溶劑，旨在脫除氣體中的CO2和H2S。由于聚乙二醇二甲醚具有吸水性能，因而該法還能同時產生一定的脫水效果。
2.3化學-物理吸收法
化學-物理吸收法是一種將化學吸收劑與物理吸收劑聯合應用的酸氣脫除法，目前以環丁砜法為常用。物理吸收溶劑是環丁砜，化學吸收溶劑可以用任何一種醇胺化合物，但常用的是二異丙醇胺（DIPA）和甲基二乙醇胺（MDEA）。
2.4濕式氧化法
這類方法的研究始于本世紀二十年代，至今已發展到百余種，其中有工業應用價值的就有二十多種。主要濕式氧化法有改良的ADA法 （蒽醌法）、 螯合鐵法、 PDS法。
濕式氧化法具有以下特點：
1) 脫硫效率高，可使凈化后的氣體含硫量低于 5.0 mg/m3；
2) 可將H2S轉化為單質疏，無二次污染；
3) 可在常溫和加壓狀態下操作；
4) 大多數脫硫劑可以再生，運行成本低。
2.5 干法脫除酸性氣體
所謂干法，是應用固體材料吸附、化學反應、氣體分離等技術脫除天然氣中H2S和CO2組分。干法主要包括氧化鐵法、活性炭法、分子篩、膜分離法等。
干法脫除酸氣技術通常用于低含硫氣體處理，特別是用于氣體精細脫硫。大部分干法脫硫工藝由于需要更換脫硫劑而不能連續操作，還有一些干法如錳礦法、氧化鋅法等，脫硫劑均不能再生，脫硫飽和后要廢棄，一方面會造成環境問題，另一方面會增加脫硫成本。
① 氧化鐵法
氧化鐵法是用氧化鐵（即人們熟知的海綿鐵）脫H2S，是一種古老而知名的氣體脫硫方法，迄今仍在許多特殊用途的領域中廣泛應用。
②分子篩法
分子篩對極性分子的吸附選擇性，對硫化物產生了高的容量。由于它對有機硫化物，同對硫化氫一樣具有很大的化學親合力，因此，分子篩不僅可以除去H2S，而且對CS2、硫醇等其它含硫化合物也有較好的去除效率，處理后氣體硫含量降至0.4 ppm（0.53 mg/m3）以下�，F在，美國已經有多個工業分子篩裝置在運轉。
3、甲基二乙醇胺、二乙醇胺的脫硫、脫碳原理
醇胺類化合物（MEA、DEA、MDEA等）中至少含有一個羥基（OH）和一個胺基（NH2）。羥基的作用是降低化合物的蒸汽壓，并增加在水中的溶解度；而胺基則為水溶液提供必要的堿度，促進酸性組分的吸收。
天然氣脫酸性氣體常用的醇胺有一乙醇胺（MEA)、二乙醇胺（DEA)、二甘醇胺（DGA)、二異丙醇胺（DIPA)、甲基二乙醇胺（MDEA）等。
3.1 一乙醇胺（MEA）
MEA是工業用醇胺中的堿性最強的，它與酸性組分迅速反應，能容易地使原料氣中H2S含量降到5mg/m3以下。它既可脫H2S，也可脫CO2，一般情況下對兩者無選擇性。MEA在醇胺中相對摩爾質量最小，因而以單位重量或體積計具有最大的酸氣負荷。
3.2 二乙醇胺（DEA）
DEA和MEA的主要區別是它與COS及CO2的反應速度較慢，因而DEA與有機化合物反應而造成的溶劑損失量少。對有機硫化物含量較高的原料氣，用DEA脫硫較有利。DEA對CO2 對H2S也沒有選擇性。
3．3甲基二乙醇胺（MDEA）
MDEA是用于天然氣脫硫的烷醇胺類化合物中受到普遍關注的一種溶劑。該法在五十年代初就已通過工業放大試驗，被證實具有對H2S優良的選擇脫除能力和抗降解性強、反應熱較低、腐蝕傾向小、蒸氣壓較低等優點。
長慶氣田目前使用的脫硫溶劑主要有甲基二乙醇胺（MDEA）和二乙醇胺（DEA）。這兩種溶液在工業上廣泛使用。主要的物理化學性質見下表：
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