为使天然气达到管输或商品气质量要求，需要对天然气原料气进行脱水、脱硫和脱除二氧化碳等酸性气体的净化处理。由于甲基二乙醇胺（MDEA）溶液具有蒸汽压较低，在酸性气体吸收过程中溶剂损失较小，对设备的腐蚀微小等特点，以MDEA作为脱硫剂的湿法脱硫技术目前已广泛应用于炼厂气和油气田的天然气脱硫净化中，但MDEA溶液的再生过程消耗的动力和能量都较大，约占醇胺法能耗的90以上.所以，降低MDEA溶液再生能耗是天然气脱硫工艺节能的重要途径。
1 MDEA脱硫工艺流程夹点分析
夹点技术是以热力学为基础，从宏观角度分析过程系统中能量流沿温度的分布，从中发现系统及其用能的“瓶颈”所在，并给以“解瓶颈”的一种方法。工业应用结果证明夹点分析引起了巨大的用能改进.当给出过程系统中各物流的压力、组成、质量流量、初始温度、目标温度以及选定的小允许传热温差后，即可确定夹点.下面利用夹点技术对MDEA脱硫工艺进行分析。
MDEA溶剂再生工艺采用常规蒸汽汽提再生法，再生塔底重沸器热源采用低压蒸汽。
天然气湿法脱硫的基本工艺流程为：天然气原料气经气液分离器后，气相由吸收塔下部进入吸收塔与塔顶喷淋42℃的贫液逆流接触，净化后的天然气由塔顶流出。吸收酸性气体的MDEA富液升温至55℃，由吸收塔底流进入闪蒸罐，闪蒸至70℃释放出吸收的烃类气体；闪蒸后的富胺液由富液泵加压后，进入贫富液换热器与再生塔底出来的贫胺液换热升温至99℃，再由塔顶进入再生塔。富液向下与148℃、0.45MPa的蒸汽逆流接触，大部分酸性气体被解吸，解吸后的酸性气体经冷却到40℃送至硫磺回收装置；半贫液由再生塔底流出进入再沸器被加热，酸性气体进一步解吸，溶液得到较完全再生。再生后的贫胺溶液由再生塔底流出，在换热器中先与富液换热并在溶液冷却器中进一步冷却后循环回吸收塔。
某天然气净化厂天然气处理量为200×104m3/d，年开工8100h.MDEA溶液循环量为100t/h，w（MDEA）=30.在过程集成原理的基础上，对MDEA再生流程进行夹点分析，取过程夹点温差5℃。
由现有流程总复合曲线形状看，在靠近夹点处，总复合曲线相距很近，因此可以利用热泵回收能量.即将45℃左右的贫液热量回收，升温后用以加热在夹点之上、温度在70℃~85℃的富液。热泵在过程中的设置跨越夹点，因此，采用热泵可起到节能的作用。在MDEA再生系统中，从再生塔底出来的高温贫液与富液换热后由33℃的冷却水冷却至40℃左右进吸收塔。而从吸收塔底出来的富液要与贫液进行两次换热和闪蒸，闪蒸罐的热量由148℃，0.45MPa的蒸汽提供。系统采用热泵后可将贫液的热量升温加热富液，这样既节省了公用工程的冷却水用量，也节省了加热闪蒸罐的蒸汽用量。
在满足热泵跨越夹点外，还应根据热泵的特性、工作范围与过程总复合曲线进行合理匹配，综合各条件选出适合的热泵形式。结合各类型热泵适宜的总复合曲线，闭式压缩机式热泵和类吸收式热泵夹点温度满足过程要求，供热与吸热温度也在两类热泵的运行范围内，因此可以采用。
2 热泵在系统中的应用方式
2.1 类吸收热泵
类吸收式热泵（增热型）以再生塔顶气为驱动热源，工质对为溴化锂—水。吸收器和冷凝器串联构成热水回路供热，吸收器入口处流进的是从吸收塔出来的吸收了酸性气体的富胺溶液，经过吸收器进行次加热，释放出烃类气体，再进入冷凝器进行第二次加热，经再次闪蒸的
富胺溶液由冷凝器出口进入再生塔顶进行再生。蒸发器通过热源水回路吸收45℃左右贫胺溶液的低品位热量。再生塔内贫液的再生是通过148℃的蒸汽与塔上流下来的贫液直接逆流接触再生，110℃左右的酸气和水蒸气的混合气体经水冷器冷却至40℃，酸气送至硫磺回收装置或火炬中燃烧，液态水回流至再生塔。再生塔顶气的冷凝过程，不仅浪费了大量的热能又消耗了冷却水。使用吸收式热泵后，以再生塔顶气作为驱动热源即回收了大量热能又节省了冷却水的使用。
2.2 压缩式热泵
2.2.1 电动热泵方案
电动压缩式热泵作为重要的节能装置在暖通空调中已得到成熟的应用，不少油田利用电动压缩热泵回收注入地下的油田污水余热，升温后对原油伴热或对油区进行供热采暖，都已经取得了较好的成效.将热泵的冷凝器与蒸发器器做成水—水换热器；蒸发器内的制冷剂吸收45℃贫液的热量蒸发形成蒸汽，蒸汽被压缩机吸入压缩后进入冷凝器冷凝放热，冷凝器内流入从吸收塔底出来的富液，在冷凝器内吸收制冷剂冷凝放出的热量升温。由于压缩机受排气温度的限制，所以在回收贫液热量的热泵系统中需要采用耐高温的螺杆压缩机，制冷剂也要选择耐高温的混合工质以满足中高温热泵系统的要求。
2.2.2 燃气热泵方案
天燃气热泵与电动热泵的原理基本相同，只是用燃气发动机驱动压缩机完成热泵工质的循环。天然气发动机运行的过程为天然气在燃气机汽缸中的燃烧过程，释放燃料的化学能造成汽缸内气体的变化，推动活塞进行输出功。
天燃气热泵突出的优点就是可回收发动机余热，余热温度有550℃，具有较高的利用价值。在供热模式下运行时，可使供热温度进一步提高.在MDEA再生系统中，可将发动机的余热回收加热贫液。
2.2.3 两种热泵方案的比较
燃气发动机热泵与电动热泵相比（热泵的输出热量与输入热量之比），燃气热泵运行成本低，初投资较高，天然气的获得容易且成本较低，发动机余热温度可回收直接利用，但COP比电动热泵低。吸收式热泵与压缩式热泵相比，利用了再生塔顶气作为驱动热源，系统的热能被更充分地利用了，与压缩式热泵相比节约了冷却塔顶气的冷却水用量；但吸收式热泵的投资费用更大，COP比燃气热泵稍低。
3 结语
天然气净化单套装置规模太小，处理量小，装置效率低，能耗也较高，投资却没有降低。目前天然气净化处理能力已显著提高，MDEA溶液采用集中再生，在一定生产规模基础上采用节能技术有助于设备投资的收回，可获得相应的经济效益。MDEA溶液热源具有连续稳定、易提取的特点，加之本文对MDEA溶液再生过程的夹点分析，理论上证明了采用热泵的可行性；并由夹点温度和各热泵特性及工作范围确定了采用热泵的形式。
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