近年来,天然气作为一种优质清洁的能源获得了空前的发展,不同含碳量的天然气净化工艺不同,需要根据天然气中CO2含量进行合理选择,常规全贫液胺法脱碳工艺多应用于要求深度脱碳的场合,采用一段吸收一段再生工艺,系统胺液再生热量全由再沸器提供,热耗大;而当天然气含碳量较高（CO2大于10%）且对净化效果要求不高时,为节能降耗,多采用分段吸收即贫液-半贫液天然气脱碳工艺。目前,我国对贫液-半贫液天然气脱碳工艺的研究,集中于高含碳领域,更多的通过模拟手段将现有工艺改造成贫液-半贫液循环工艺达到节能降耗的效果。而随着高含碳气田的大量开发,贫液-半贫液脱碳工艺技术的应用研究就显得尤为重要。本文基于某贫液-半贫液天然气脱碳装置,采用机理实验和HYSYS模拟相结合的方法,开展贫液-半贫液脱碳装置问题诊断及优化运行,确定了半贫液工艺下优化运行的关键因素,建立了半贫液工艺下三元胺液筛选及评价方法。通过单因素下工艺参数敏感性分析,得到再沸器温度与汽提蒸汽量、汽提蒸汽温度、半贫液进塔温度、富液温度及胺液配方存在相互制约的关系。通过机理实验和HYSYS模拟确定了半贫液工艺胺液筛选评价指标,在不同总胺浓度及吸收再生温度下进行现有胺液配方优化,在优化配方基础上进行HYSYS模拟工艺参数优化,结果表明优化配方下较优贫液循环量超出设备能力,优化空间有限。为降本增效,进一步进行半贫液工艺下三元高效胺液吸收剂优选,形成半贫液工艺下三元胺液筛选评价指标:以吸收速率、吸收负荷、解吸率为主,解吸速率、CO2相对再生能耗、饱和容量为辅,综合循环性能与发泡性能,得到综合性能最优的三元复配胺液配方。