[发明专利]一种低温脱除天然气中水和CO2

权利要求书

1.一种利用低温方法脱除天然气中的水和CO₂的工艺流程，主要包括如下步骤：

a)含有水和CO₂的常温原料天然气经过第一进气阀/第二进气阀进入第一预冷脱水换热器/第二预冷脱水换热器的壳程，自下而上流动吸收来自管程内自上而下流动的冷剂提供的冷量进行降温冷却，使得天然气中含有的水分逐渐冷凝从天然气里面分离出来，冷凝后的水一部分依靠自身重力自流到第一预冷脱水换热器/第二预冷脱水换热器底部进行收集，一部分冻结并附着固定在换热器的外表面，经过第一预冷脱水换热器/第二预冷脱水换热器壳程出口并经第一排气阀/第二排气阀排出的天然气即为脱除水的低温天然气；

b)经过第一预冷脱水换热器/第二预冷脱水换热器脱除水后的低温天然气继续进入到第一深冷冷冻脱CO₂换热器/第二深冷冷冻脱CO₂换热器，沿着换热器管程自下而上进一步被管外的冷剂冷却降温，天然气被冷剂循环系统提供的冷量冷却逐渐由气态变成气液两相、直至全部转变成液态天然气，天然气中的CO₂逐步被冷却析出，其中一部分溶解在液态天然气中，而超出饱和溶解度的CO₂则析出并冻结并附着固定在换热管内表面，最终天然气被冷却变成过冷液态天然气后从第一深冷冷冻脱CO₂换热器/第二深冷冷冻脱CO₂换热器顶部的管程出口排出并经第一排液阀/第二排液阀进入排液口以生产出液态天然气(LNG)产品；

c)在为天然气液化提供冷量的冷剂循环系统中，来自主换热器冷剂回流流出口的常温低压冷剂进入到冷剂循环系统的压缩机冷剂入口增压并经冷凝器冷却后进入主换热器的冷剂入口，被返流低压冷剂冷却后通过第一冷剂节流阀/第二冷剂节流阀进入到第一切换换热器组/第二切换换热器组，进入第一切换换热器组/第二切换换热器组的冷剂经过第一深冷冷冻脱CO₂换热器/第二深冷冷冻脱CO₂换热器的壳程和第一预冷脱水换热器/第二预冷脱水换热器的管程后经第一止回阀/第二止回阀从主换热器的冷剂回流流入口再进入到主换热器，然后经主换热器冷剂回流流出口回到冷剂压缩机的冷剂入口，从而形成封闭的冷剂循环过程；

d)第一切换换热器组/第二切换换热器组复热时，高温加热气体从第一加热气进气阀/第二加热气进气阀进入，然后打开第一加热气排气阀/第二加热气排气阀进行切换换热器组复热以加热并气化存在于换热器组里面的CO₂和水。

2.根据权利要求1所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO₂的工艺流程，从主换热器流出的冷剂还可以经过第三节流阀返流回到主换热器进行换热。

3.根据权利要求1或2所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO₂的工艺流程，第一切换换热器组和第二切换换热器组的切换根据各自换热器内天然气侧的总阻力降值定期切换。

4.根据权利要求1或2所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO₂的工艺流程，在第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的壳程出口分别设置有第一温度传感器和第二温度传感器，针对不同的天然气组分，在脱除水的同时，还可以在预冷脱水换热器的底部收集到含水的混烃副产品。

5.根据权利要求4所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO₂的工艺流程，在第一深冷冷冻脱CO₂换热器和第二深冷冷冻脱CO₂换热器的管程出口分别设置有第三温度传感器和第四温度传感器，用于监测排出的液化天然气产品的温度。