CN103265988B - 天然气净化处理方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种天然气净化处理方法，其包括：第一步，天然气脱硫；第二步，脱硫后的天然气脱除二氧化碳；第三步，脱除二氧化碳的天然气进行脱水处理，获得纯净的天然气。其可以显著降低生产成本，提高脱硫和净化效率，且不会对环境造成任何污染。
Description
技术领域
本发明涉及天然气技术领域，尤其涉及一种天然气的净化处理方法。
背景技术
天然气作为世界公认的最清洁的化石能源，在各国的能源消费结构中扮演着越来越重要的角色。据世界BP能源统计2011年资料,天然气在美国2010年能源总消费所占比例已高达27.17%,而我国仅占4.03%。随着我国经济持续稳定增长以及节能减排、低碳环保的动力驱使下，天然气产业发展将进入一个前所未有的持续高峰期。
一直以来，我国受到各种煤烟型污染的困扰，约有60%以上的城市位于二级或更低的大气污染水平。因此，如何以能源机构改变为着眼点，优化环境水平，实现可持续发展目标，已成为我国当前必须思考的问题。虽然我国天然气资源较为丰富，但是约30%左右的天然气中含有硫化氢、硫醇类、二氧化碳、饱和水以及其它杂质，天然气中硫化物和氰化物的存在，会造成设备和管道的腐蚀，引起化学反应催化剂的中毒失活，直接影响最终产品的收率和质量。当其作为民用燃料时，产生的排放废气中的硫化物，污染环境，危害人的健康，因此需将其中的有害成分脱除，以满足工厂生产和民用商品气的使用要求，在脱硫的同时还需脱除天然气中的游离水。因此如何实现脱硫技术，已成为天然气净化的首要问题。随着社会的不断进步和工业的持续发展，能源需求与日俱增，如何解决能源问题成为全世界关注的焦点。根据我国可持续发展战略和环境保护国策的要求，高含硫天然气清洁开采和净化成为我国能源开发的主导方向之一。
目前，在天然气中常用的脱硫技术主要有物理法、生物法、膜分离法和化学法。采取物理方法实现脱硫技术，其吸收剂为有机复合物，通过吸收剂将硫化物溶解，完成脱硫过程，不需要任何化学反应。应该注意的是，在采取物理法过程中存在共吸现象，也就是说，吸收剂除了吸收硫化物以外，还吸收了部分重烃，不利于净化器中硫磺的质量以及满足净化器热值，因此一般在重烃含量低、酸气分压在0.30Mpa以上的天然气。但是同时物理法也存在诸多优势，如利于再生、处理的容量较大，可将其中大部分酸气减压闪蒸，系统应用简单、方便，造价较低，一般溶剂不含有腐蚀性，不会产生大量的泡沫，稳定性较佳。常用的物理法主要有磷酸三丁酯法、低温甲醛法、多乙二醇二甲醚法，等等。但是由于该方法存在共吸现象，再加上溶剂的成本较高，因此应用范围有限。
采取生物脱硫技术，应用微生物的新陈代谢作用，可实现硫元素的脱除目标，在较为温和的条件下进行，操作流程简单明了、成本较低，因此应用广泛。由于采取生物酶催化反应形式，具有专一性特征。因此针对各种形态的硫，采用的脱硫细菌有所不同。在有氧条件下，可以通过硫、硫化氢、氧化铁等获得能量，达到固定二氧化碳的目标，实现繁殖发展，在酸性或者碱性条件下持续生长。应用生物法完成脱硫工作，一般在含硫量较低的天然气中进行净化处理，具有明显的经济技术优势。有关含硫天然气的处理，一般为5t/d左右；而生物脱硫工艺的流程较为简单，操作便捷，化学品的消耗量不大，不需要额外的催化剂，脱硫效果较为满意。应用生物法进行脱硫的处理装置，不会产生溶液发泡、硫堵等问题，且产生的硫磺具有极强亲水性，不会对管线造成堵塞。这样，既便于实现天然气脱硫目标，也方便回收硫磺，因此在硫回收装置和再生酸气处理中也可应用。应该意识到，在天然气净化中采取生物脱硫方法，也存在诸多弊端。例如，该方法依赖于细菌的生化，以此实现脱硫目标。但是由于溶液硫的负荷量较低，再加上较长的反应时间，因此增大循环量与生物反应器的体积，不利于成本的控制。为了确保天然气中的硫全部转化，在反应器中的氧气充足，约5%左右的硫化氢转变成硫酸盐，将废液处理之后，达到环保目标，方可排放；而对于较为分散的含硫气井来说，需要进行外运处理，或者采取集中处理方法。
膜分离法在天然气脱硫中具有可操作性，并将其中硫含量控制到5mg/m3。但是应用该种技术，也存在一些问题有待解决，如脱硫过程采取单级膜组件，脱硫过程中带来一定量的烃损失，经济价值不理想。实际上，烃回收率与脱硫率存在矛盾关系，很难同时满足。因此在进行天然气净化过程中，只能尽量控制烃损失率。通过加大进气的流量，更利于硫化氢的传质，对膜两侧产生压差影响。如果将进气的温度降低，则可提高脱硫率并控制烃损失，加大硫化氢的浓度。应用单级膜分离法，很难实现预定的回收率或者产品纯度目标，可采取若干分离器联合操作方法，以此提高产品的回收纯度。
相对而言，化学方法是目前最为常用，最成熟且效果最为明显的一种脱硫方法，其不具有上述方法做存在的各种缺陷，目前国内天然气采用的化学脱硫方法主要有湿法工艺和干法工艺，湿法脱硫是指通过气-液接触，将天然气中的硫化氢转移至液相，天然气得到净化，而后对脱硫液进行再生循环使用，最常用的湿法脱硫法为醇胺法，是当前天然气净化中最常采用的脱硫方法，常见脱硫剂主要为：一乙醇胺、二乙醇胺、二甘醇按、三乙醇胺，等等。利用醇胺溶液实现酸气吸收，也就是将硫化氢和二氧化碳进入到液相状态，同时和醇胺溶液产生化学反应。过去，应用一乙醇胺、二乙醇胺方法较多，由于该方法的反应速度较快、碱性较强，再加上脱硫能力显著，因此在一段时间内应用较多；但是由于这种溶剂的选择性不多，再加上由于容易吸收热量并降解，对设备产生腐蚀作用，因此为了改善缺点，开始应用性能更佳的甲基二乙醇胺或二异丙醇胺等作为脱硫剂在工业中应用，以二乙醇胺为例，其节能效果十分理想，再加上腐蚀度较弱、使用的浓度高、选择性高等优势，在国内外快速发展起来。当前，在脱硫技术中应用醇胺法，已由单一的水溶液过度到多元化的溶剂复配，以此提高可操作性和应用范围，降低生产成本，实现节能目标，采用该方法的一个弊端在于大量的碱液废水造成了环境污染。
干法脱硫是指将原料气以一定空速通过装有固体脱硫剂的固定床，经过气-固接触交换，将气相中的硫化氢吸附到脱硫剂上，从而达到净化的目的，当前常用的固体脱硫剂主要有氧化锌、活性炭、氧化铁等，其生产和使用成本较高。
采用脱硫剂进行化学脱硫是天然气化学法脱硫的关键所在，选择一种好的脱硫剂可以降低生产成本，提高脱硫效率，本发明就是在此基础上提出一种干法脱硫技术和天然气净化处理方法，通过提供一种固体脱硫剂，可以显著降低生产成本，提高脱硫和净化效率，且不会对环境造成任何污染。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种新型的干法脱硫技术和天然气净化处理方法，可以显著降低生产成本，提高脱硫和净化效率，且不会对环境造成大量污染。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种天然气净化处理方法，其步骤为：
第一步，天然气脱硫；
第二步，脱硫后的天然气脱除二氧化碳；
第三步，脱除二氧化碳的天然气进行脱水处理，获得纯净的天然气。
其中，所述第一步具体为将待净化的天然气首先通入气液分离器进行初步气液分离，随后依次通过旋流分离器和过滤分离器将天然气中的液体和气体分离完全，分离后的天然气通入装有脱硫剂的脱硫塔中，在脱硫剂的催化作用下发生反应，反应过程中维持温度为20℃～40℃，压力为常压～3.0MPa，天然气的空速为400h-1～2000h-1，实现天然气的脱硫，当脱硫剂被反应接近完全时，向反应塔中通入空气，在空气中氧气的氧化作用下，维持温度为40℃～80℃，使脱硫剂再生和循环利用。
其中，所述第二步通过循环泵向二氧化碳吸收塔中送入二氧化碳脱除剂，使脱除剂的循环流量保持在9000kg/h，将脱硫后的天然气通入吸收塔中，使二氧化碳脱除剂和脱硫后的天然气逆流接触，维持温度为40℃～50℃，压力为0.7～1.0MPa的情况下进行二氧化碳的脱除；
其中，所述脱水处理可以采用三甘醇TEG脱水法、固态吸附法或膜分离法。
其中，所述脱硫剂为介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料。
其中，所述脱硫剂的制备方法具体为：
第一步，氧化石墨的制备，将天然石墨用5%的HC1处理两次，过滤，然后用蒸馏水彻底清洗，在110℃下干燥24h，取处理后的石墨10g置于230mL浓H2SO4中，在冰水浴中缓慢加入30gKMn04，不断搅拌，使溶液的温度不超过20℃。此时，将混合溶液放在35±3℃机械揽拌40min，然后将460mL蒸馈水缓慢加入到混合溶液中，此时温度迅速上升到98℃。保持混合溶液在35±3℃下继续搅拌20min，待反应结束后，将1.4L蒸馏水和100mLH202加入溶液中。静止放置24h，最后用5%HC1清洗过滤，直到滤液中检测不到S04 2-为止。最后将过滤的产物放在真空干燥箱中50℃真空干燥，待用；
第二步，热剥离石墨稀纳米片(GNS)的制备，将第一步制的干燥的氧化石墨在空气气氛下置于预先加热至300℃的的管式炉中5min，进行热剥离。接着将热剥离的样品在Ar保护气氛下900℃下高温热处理5h，管式炉的升温速率为20℃/min，所制得的产物即为最终的石墨烯纳米片；
第三步，介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料的制备，将505mgFe(NO3)3·9H2O溶解于35mL的乙醇中，再入50mg第二步制备的热剥离石墨稀纳米片，通过10分钟的超声使得热剥离石墨稀纳米片均匀的分散在溶液中，接着在通风橱内进行磁力搅拌，直到乙醇挥发完全，把收集到的固体样品在40℃下处理24小时。将Fe(NO3)3·9H2O/GNS复合物在空气中，200℃下热处理10小时，该过程的反应原理为：4Fe(NO3)3·9H2O---2Fe2O3+12NO2+3O2+9H2O，得到最终的介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料12g。
其中，所述二氧化碳吸收剂包括离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水，所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐在吸收剂中的重量百分比浓度为10%～15%，N-甲基二乙醇胺的重量百分比浓度为17%～26%，一乙醇胺的中联百分比浓度为30%～45%，余量为水。
其中，所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐的制备方法具体为：
第一步，将1-乙烯基咪唑1g溶解于10ml的乙酸乙酯溶剂中，置于250ml三口烧瓶中，然后滴加1ml的溴乙烷，滴加完毕后加热至60℃保持温度恒定，进行搅拌反应10～12h，反应结束后将反应体系抽滤，抽滤后的滤饼用乙酸乙酯洗涤，得到淡黄色的固体中间体，真空干燥至恒重；
第二步，取1g真空干燥后的固体中间体，加入20ml去离子水，置于三口烧瓶中，取2g四氟硼酸钠加入到三口烧瓶中，磁力搅拌，加热至60℃保持温度恒定，反应24h，反应结束后旋蒸除去水分，在剩余液体中加入丙酮，直至出现无机盐NaBr沉淀，抽滤除去NaBr，最后旋转蒸发除去丙酮，得到黄色液体即为1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐。
其中，所述二氧化碳吸收剂的制备方法为将离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水在常温常压下按比例混合搅拌均匀，获得。
本发明的有益效果:
采用本发明提供的干法脱硫技术和天然气净化处理方法，可以显著降低生产成本，提高脱硫和净化效率，且不会对环境造成大量污染。
具体实施方式
本发明提供了一种天然气净化处理方法，具体为：
第一步，天然气脱硫，将待净化的天然气首先通入气液分离器进行初步气液分离，随后依次通过旋流分离器和过滤分离器将天然气中的液体和气体分离完全，分离后的天然气通入装有脱硫剂的脱硫塔中，在脱硫剂的催化作用下发生反应，反应过程中维持温度为20℃～40℃，压力为常压～3.0MPa，天然气的空速为400h-1～2000h-1，实现天然气的脱硫，当脱硫剂被反应接近完全时，向反应塔中通入空气，在空气中氧气的氧化作用下，维持温度为40℃～80℃，使脱硫剂再生和循环利用；
第二步，二氧化碳的脱除，通过循环泵向二氧化碳吸收塔中送入二氧化碳脱除剂，使脱除剂的循环流量保持在9000kg/h，将脱硫后的天然气通入吸收塔中，使二氧化碳脱除剂和脱硫后的天然气逆流接触，维持温度为40℃～50℃，压力为0.7～1.0MPa的情况下进行二氧化碳的脱除；
第三步，经过第二步脱除二氧化碳的天然气进行脱水处理，所述脱水处理可以采用三甘醇TEG脱水法、固态吸附法或膜分离法。
所述脱硫剂为介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料，该脱硫剂的制备方法具体为：
第一步，氧化石墨的制备，将天然石墨用5%的HC1处理两次，过滤，然后用蒸馏水彻底清洗，在110℃下干燥24h，取处理后的石墨10g置于230mL浓H2SO4中，在冰水浴中缓慢加入30gKMn04，不断搅拌，使溶液的温度不超过20℃。此时，将混合溶液放在35±3℃机械揽拌40min，然后将460mL蒸馈水缓慢加入到混合溶液中，此时温度迅速上升到98℃。保持混合溶液在35±3℃下继续搅拌20min，待反应结束后，将1.4L蒸馏水和100mLH202加入溶液中。静止放置24h，最后用5%HC1清洗过滤，直到滤液中检测不到S04 2-为止。最后将过滤的产物放在真空干燥箱中50℃真空干燥，待用；
第二步，热剥离石墨稀纳米片(GNS)的制备，将第一步制的干燥的氧化石墨在空气气氛下置于预先加热至300℃的的管式炉中5min，进行热剥离。接着将热剥离的样品在Ar保护气氛下900℃下高温热处理5h，管式炉的升温速率为20℃/min，所制得的产物即为最终的石墨烯纳米片；
第三步，介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料的制备，将505mgFe(NO3)3·9H2O溶解于35mL的乙醇中，再入50mg第二步制备的热剥离石墨稀纳米片，通过10分钟的超声使得热剥离石墨稀纳米片均匀的分散在溶液中，接着在通风橱内进行磁力搅拌，直到乙醇挥发完全，把收集到的固体样品在40℃下处理24小时。将Fe(NO3)3·9H2O/GNS复合物在空气中，200℃下热处理10小时，该过程的反应原理为：4Fe(NO3)3·9H2O---2Fe2O3+12NO2+3O2+9H2O，得到最终的介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料12g。
当天然气中含有凝析油、水及其他固体颗粒时会对本发明提供的脱硫剂造成污染，影响催化效果，因此天然气在进入脱硫塔前必须预脱水、脱烃、去除固体颗粒。原料气的分离分为气液初步分离和深化分离两部分：初步分离采用气液分离器，气相进入下一级深化分离，液相进行单独处理，不进入固体脱硫系统；深化分离采用分离精度较高的旋流分离器和过滤分离器。
所述第二步中的二氧化碳吸收剂由离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水组成，所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐在吸收剂中的重量百分比浓度为10%～15%，N-甲基二乙醇胺的重量百分比浓度为17%～26%，一乙醇胺的中联百分比浓度为30%～45%，余量为水。
所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐的制备方法具体为：
第一步，将1-乙烯基咪唑1g溶解于10ml的乙酸乙酯溶剂中，置于250ml三口烧瓶中，然后滴加1ml的溴乙烷，滴加完毕后加热至60℃保持温度恒定，进行搅拌反应10～12h，反应结束后将反应体系抽滤，抽滤后的滤饼用乙酸乙酯洗涤，得到淡黄色的固体中间体，真空干燥至恒重；
第二步，取1g真空干燥后的固体中间体，加入20ml去离子水，置于三口烧瓶中，取2g四氟硼酸钠加入到三口烧瓶中，磁力搅拌，加热至60℃保持温度恒定，反应24h，反应结束后旋蒸除去水分，在剩余液体中加入丙酮，直至出现无机盐NaBr沉淀，抽滤除去NaBr，最后旋转蒸发除去丙酮，得到黄色液体即为1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐。
所述二氧化碳吸收剂的制备方法为将离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水在常温常压下按比例混合搅拌均匀，获得。
以下采用实施例来详细说明本发明的实施方式，借此对本发明如何应用技术手段来解决技术问题，并达成技术效果的实现过程能充分理解并据以实施。
实施例1脱硫剂的制备
将天然石墨用5%的HC1处理两次，过滤，然后用蒸馏水彻底清洗，在110℃下干燥24h，取处理后的石墨10g置于230mL浓H2SO4中，在冰水浴中缓慢加入30gKMn04，不断搅拌，使溶液的温度不超过20℃。此时，将混合溶液放在35±3℃机械揽拌40min，然后将460mL蒸馈水缓慢加入到混合溶液中，此时温度迅速上升到98℃。保持混合溶液在35±3℃下继续搅拌20min，待反应结束后，将1.4L蒸馏水和100mLH202加入溶液中。静止放置24h，最后用5%HC1清洗过滤，直到滤液中检测不到S04 2-为止。最后将过滤的产物放在真空干燥箱中50℃真空干燥，待用；将制备的干燥的氧化石墨在空气气氛下置于预先加热至300℃的的管式炉中5min，进行热剥离。接着将热剥离的样品在Ar保护气氛下900℃下高温热处理5h，管式炉的升温速率为20℃/min，所制得的产物即为最终的石墨烯纳米片，将505mgFe(NO3)3·9H2O溶解于35mL的乙醇中，再入50mg前面制备的热剥离石墨稀纳米片，通过10分钟的超声使得热剥离石墨稀纳米片均匀的分散在溶液中，接着在通风橱内进行磁力搅拌，直到乙醇挥发完全，把收集到的固体样品在40℃下处理24小时，将Fe(NO3)3·9H2O/GNS复合物在空气中，200℃下热处理10小时，得到最终的脱硫剂12g。
实施例2离子液体的制备
将1-乙烯基咪唑1g溶解于10ml的乙酸乙酯溶剂中，置于250ml三口烧瓶中，然后滴加1ml的溴乙烷，滴加完毕后加热至60℃保持温度恒定，进行搅拌反应12h，反应结束后将反应体系抽滤，抽滤后的滤饼用乙酸乙酯洗涤，得到淡黄色的固体中间体，真空干燥至恒重，取1g真空干燥后的固体中间体，加入20ml去离子水，置于三口烧瓶中，取2g四氟硼酸钠加入到三口烧瓶中，磁力搅拌，加热至60℃保持温度恒定，反应24h，反应结束后旋蒸除去水分，在剩余液体中加入丙酮，直至出现无机盐NaBr沉淀，抽滤除去NaBr，最后旋转蒸发除去丙酮，得到黄色液体即为1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐离子液体。
实施例3二氧化碳吸收剂的制备
将实施例2制备的120g离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、200gN-甲基二乙醇胺(MDEA)、410g一乙醇胺(MEA)和270g去离子水在常温常压下按比例混合搅拌均匀，获得二氧化碳吸收剂。
实施例4脱硫脱碳实验
将实施例1制备的脱硫剂等比例进行工业放大实验，获得2吨脱硫剂。
将实施例3制备的二氧化碳吸收剂等比例进行工业放大实验，获得20吨二氧化碳吸收剂。
将待净化的天然气首先通入气液分离器进行初步气液分离，随后依次通过旋流分离器和过滤分离器将天然气中的液体和气体分离完全，分离后的天然气通入装有2吨实施例1制备的脱硫剂的脱硫塔中，在脱硫剂的催化作用下发生反应，反应过程中维持温度为40℃，压力为2.0MPa，天然气的空速为400h-1～2000h-1，实现天然气的脱硫，当脱硫剂被反应接近完全时，向反应塔中通入空气，在空气中氧气的氧化作用下，维持温度为60℃，使脱硫剂再生和循环利用，通过循环泵向二氧化碳吸收塔中送入二氧化碳脱除剂，使脱除剂的循环流量保持在9000kg/h，将脱硫后的天然气通入吸收塔中，使二氧化碳脱除剂和脱硫后的天然气逆流接触，维持温度为50℃，压力为01.0MPa的情况下进行二氧化碳的脱除，经过第二步脱除二氧化碳的天然气进行脱水处理，所述脱水处理采用三甘醇TEG脱水法，获得纯净的天然气。
对天然气的处理从2012年9月16日上午8:00开始，至9月23日上午8:00结束，累计生产时间168h，处理天然气量28×104m3/d，原料气平均硫化氢含量为16730mg/m3，CO2含量为4.7%(体积百分比)，经过处理后检测出的净化后的天然气的硫化氢含量为16mg/m3，CO2含量为1.3%(体积百分比)，具有良好的脱硫脱碳效果。
所有上述的首要实施这一知识产权，并没有设定限制其他形式的实施这种新产品和/或新方法。本领域技术人员将利用这一重要信息，上述内容修改，以实现类似的执行情况。但是，所有修改或改造基于本发明新产品属于保留的权利。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。
Claims (5)
1. 一种天然气净化处理方法，其特征在于，包括：
第一步，天然气脱硫，具体为将待净化的天然气首先通入气液分离器进行初步气液分离，随后依次通过旋流分离器和过滤分离器将天然气中的液体和气体分离完全，分离后的天然气通入装有脱硫剂的脱硫塔中，在脱硫剂的催化作用下发生反应，反应过程中维持温度为20℃~40℃，压力为常压~3.0MPa，天然气的空速为400h-1~2000 h-1，实现天然气的脱硫，当脱硫剂被反应接近完全时，向脱硫塔中通入空气，在空气中氧气的氧化作用下，维持温度为40℃~80℃，使脱硫剂再生和循环利用；
第二步，脱硫后的天然气脱除二氧化碳，具体为通过循环泵向二氧化碳吸收塔中送入二氧化碳脱除剂，使脱除剂的循环流量保持在9000kg/h，将脱硫后的天然气通入吸收塔中，使二氧化碳脱除剂和脱硫后的天然气逆流接触，维持温度为40℃~50℃，压力为0.7~1.0MPa的情况下进行二氧化碳的脱除；
第三步，脱除二氧化碳的天然气进行脱水处理，获得纯净的天然气；
所述脱硫剂为介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料，其制备方法具体为，
第一步，氧化石墨的制备，将天然石墨用5%的HC1处理两次，过滤，然后用蒸馏水彻底清洗，在110 ℃下干燥24h，取处理后的石墨10g置于230mL浓H2SO4中，在冰水浴中缓慢加入30gKMnO4，不断搅拌，使溶液的温度不超过20 ℃，此时，将混合溶液放在35±3 ℃机械揽拌40 min，然后将460 mL蒸馏水缓慢加入到混合溶液中，此时温度迅速上升到98 ℃，保持混合溶液在35±3℃下继续搅拌20min，待反应结束后，将1.4L蒸馏水和100mLH2O2加入溶液中，静止放置24 h，最后用5% HC1清洗过滤，直到滤液中检测不到SO4 2-为止，最后将过滤的产物放在真空干燥箱中50℃真空干燥，待用；
第二步，热剥离石墨烯纳米片(GNS)的制备，将第一步制的干燥的氧化石墨在空气气氛下置于预先加热至300℃的的管式炉中5 min，进行热剥离；接着将热剥离的样品在Ar保护气氛下900℃下高温热处理5h，管式炉的升温速率为20℃/min，所制得的产物即为最终的石墨烯纳米片；
第三步，介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料的制备，将505 mgFe(NO3)39H2O溶解于35mL的乙醇中，再入50mg第二步制备的热剥离石墨烯纳米片，通过10分钟的超声使得热剥离石墨烯纳米片均匀的分散在溶液中，接着在通风橱内进行磁力搅拌，直到乙醇挥发完全，把收集到的固体样品在40℃下处理24小时；将Fe(NO3)39H2O/GNS复合物在空气中，200℃下热处理10小时，该过程的反应原理为：4Fe(NO3)39H2O---2Fe2O3+12NO2 + 3O2 + 9H2O，得到最终的介孔氧化铁/石墨烯纳米片复合材料12g。
2.如权利要求1所述的天然气净化处理方法，其特征在于：所述脱水处理采用三甘醇TEG脱水法、固态吸附法或膜分离法。
3.如权利要求1所述的天然气净化处理方法，其特征在于：所述二氧化碳脱除剂包括离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水，所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐在脱除剂中的重量百分比浓度为10%~15%，N-甲基二乙醇胺的重量百分比浓度为17%~26%，一乙醇胺的重量百分比浓度为30%~45%，余量为水。
4.如权利要求3所述的天然气净化处理方法，其特征在于：所述离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐的制备方法具体为，
第一步，将1-乙烯基咪唑1g溶解于10ml的乙酸乙酯溶剂中，置于250ml三口烧瓶中，然后滴加1ml的溴乙烷，滴加完毕后加热至60℃保持温度恒定，进行搅拌反应10~12h，反应结束后将反应体系抽滤，抽滤后的滤饼用乙酸乙酯洗涤，得到淡黄色的固体中间体，真空干燥至恒重；
第二步，取1g真空干燥后的固体中间体，加入20ml去离子水，置于三口烧瓶中，取2g四氟硼酸钠加入到三口烧瓶中，磁力搅拌，加热至60℃保持温度恒定，反应24h，反应结束后旋蒸除去水分，在剩余液体中加入丙酮，直至出现无机盐NaBr沉淀，抽滤除去NaBr，最后旋转蒸发除去丙酮，得到黄色液体即为1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐。
5.如权利要求3或4所述的天然气净化处理方法，其特征在于：所述二氧化碳脱除剂的制备方法为将离子液体1-乙基-3-乙烯基咪唑四氟硼酸盐、N-甲基二乙醇胺(MDEA)、一乙醇胺(MEA)和水在常温常压下按比例混合搅拌均匀，获得。
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