CN109181799A - 一种低温脱除天然气中水和co2的装置 - Google Patents
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Abstract
一种低温脱除天然气中的水和CO2的装置，主要包括冷剂循环系统和两个切换换热器组，每个切换换热器组均包括预冷脱水换热器和深冷冷冻脱CO2换热器。冷剂循环系统用于提供天然气液化和脱除天然气中的水和CO2所需的冷量，切换换热器组根据各自换热器内天然气侧的总阻力降值定期切换工作。天然气经过预冷脱水换热器脱除水分，经过深冷冷冻脱CO2换热器脱除CO2并且获得液化天然气产品；切换换热器组复热时，加热气依次经过深冷冷冻脱CO2换热器和预冷脱水换热器，加热并气化存在于换热器中的水和CO2。
Description
技术领域
本发明属于天然气液化技术领域，具体涉及一种天然气净化、液化装置，更具体地涉及一种利用低温脱除天然气中水和CO2的装置。
背景技术
天然气的产地一般距离终端使用往往存在一定的空间上的距离，常压液化天然气的温度一般在-161℃，其密度约为标准状态下的1/600，体积能量密度可达到汽油的70％以上，因而十分有利于运输、储存和利用，目前国内天然气液化的主要目的基本上可以归结为：第一、解决长距离运输的问题；第二、解决天然气的储存问题。
开采出的天然气含有水、CO2等易于在低温环境下冻结的物质，在液化过程中，上述物质在天然气液化装置的管道和换热器中会发生冻结而造成堵塞，从而导致天然气液化装置不能连续生产，因此，必须进行天然气预处理以脱除上述杂质。
目前针对上述问题，天然气液化装置中常规采用的处理方法是将天然气的净化和液化分成两个独立系统。对于CO2的脱除国内常用的方法有物理吸附法、化学吸附法、联合吸附法、膜分离法等，但是上述方法均对应用场合有一定要求，比如干法中的物理吸附法一般只用于CO2含量小于1％以内且含量稳定的组分，湿法中的化学吸附法用于大型天然气处理经济性才明显，而膜分离法也是针对高CO2含量的天然气，且脱出精度也还不能满足天然气液化的质量指标要求，并且常规处理CO2的技术路线存在一次性投资大、操作复杂等不足。
专利文件(CN 102636002 A)提出了利用低温脱除CO2的方法，但由于该专利中CO2的低温脱除的温度范围没有达到一般液化天然气产品的温度(零下161℃)，故该方法不能保证产品液化天然气中CO2的含量达到液化天然气的含量指标(50ppm)，因而会导致该方法处理后的天然气在液化时发生CO2冻堵从而不能保证液化装置的长时间连续运行。另一方面，上述专利的方案中分离罐7的存在降低了液化天然气的液化率。与此同时，该专利仅对低温脱除CO2进行了处理，并不能同时在冷箱内对天然气中含有的水进行脱除净化，故此必须额外增加该专利中所描述的脱水干燥塔，这样势必增加了一次性投资，同时也增加了系统的运行费用。
目前市场上，无论天然气液化装置规模大小，95％以上的装置都是采用湿法对天然气中的CO2进行脱除，由此在针对小型天然气液化装置时，其经济性就变的较差。
原料气中的水发热常规脱除方法是采用物理吸附方式进行脱除，常规的物理吸附主要分为变压吸附干燥和等压吸附干燥两种方式，目前市场上均采用物理吸附法对水进行脱除。这对于小型天然气液化装置同样存在投资大、经济性欠佳的问题，而且需要定期更换吸附剂，故而增加了操作成本和物料损耗的消耗，从而整体上增加了运行成本，降低了小型液化天然气的经济性。
基于上述目前天然气净化技术的不足，本发明提出了采用低温同时脱除天然气中含有的水、CO2组分，让脱除天然气中的水、CO2组分与生产液态天然气的过程同时在冷箱内完成。
发明内容
本发明的目的是提供一种利用低温方法脱除天然气中的水、CO2杂质，从而实现天然气液化装置连续生产的装置，技术方案如下：
一种利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，主要包括：冷剂循环系统，其用于为天然气液化提供冷量，主要包括冷剂压缩机、主换热器、第一冷剂节流阀、第二冷剂节流阀；第一切换换热器组，其包括第一预冷脱水换热器、第一深冷冷冻脱CO2换热器；以及第二切换换热器组，其包括第二预冷脱水换热器、第二深冷冷冻脱CO2换热器；其中，第一切换换热器组与第二切换换热器组是互为备用的切换换热器组；
其特征在于，天然气进气口分别经第一进气阀和第二进气阀与第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器下方壳程入口连接，第一预冷脱水换热器上方的壳程出口通过第一排气阀连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第一连接阀与第一深冷冷冻脱CO2换热器的下方管程入口连接，第二预冷脱水换热器上方的壳程出口通过第二排气阀连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第二连接阀与第二深冷冷冻脱CO2换热器的下方管程入口连接；第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的上方均设置有管程出口，分别经第一排液阀和第二排液阀与用于排出经冷却脱除CO2的液化天然气排液口连接；冷剂压缩机出口与冷凝器连接，冷凝器出口与主换热器的冷剂入口连接，主换热器的冷剂出口通过第一膨胀阀和第二膨胀阀分别与第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器上方的冷剂入口连接，第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器下方的冷剂出口分别与第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器上方的管程入口连接，第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器下方的管程出口分别经第一止回阀和第二止回阀与主换热器的冷剂回流流入口连接，主换热器的冷剂回流流出口与压缩机的冷剂入口连接；第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的管程出口还分别经第一加热气进气阀和第二加热气进气阀连接有供用于复热切换换热器组的加热气体流入的进气管路，加热气体沿第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的管程、第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的壳程反向流动进行复热，最后分别经第一加热气排气阀和第二加热气排气阀从第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器下方的加热气出口排出。
进一步，主换热器的冷剂出口连接有第三节流阀，经该节流阀节流后的冷剂返回到主换热器。
进一步，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，可以通过调节预冷脱水换热器出口排出的天然气的温度，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。
进一步，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。
进一步，在第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的管程出口分别设置有第五温度传感器和第六温度传感器。
进一步，冷剂循环系统为采用多种介质的冷剂循环，例如，膨胀制冷循环、混合冷剂制冷循环。
进一步，当冷剂循环采用氮气膨胀或氮甲烷膨胀时，在主换热器的出口设置有透平膨胀机，其用于为脱除水和CO2以及生产液化天然气提供冷量。
进一步，第一和第二预冷脱水换热器中的换热管可以采用翅片管，在提高天然气侧的换热面积的同时更有利于天然气中的水分在翅片表面冷凝，从而加快天然气中的水分析出。
进一步，第一止回阀和第二止回阀可以更换为切换阀。
本发明优点为：
1.提高小型天然气液化装置的经济性，与传统胺法脱CO2、物理吸附脱除水相比一次性设备投资降低至少15～20％以上；
2.脱水分离过程不涉及任何吸附剂，故系统没有废气固态吸附剂产生；
3.与常规脱水和脱CO2相比，系统不需要额外的用于加热再生脱水吸附剂和脱CO2吸附剂的高温和中温再生热源；
4.与常规吸附相比，本阀门脱除水、CO2的冻结过程不受水、CO2含量和分压的影响；
5.天然气液化装置流程简单高效，可实现装置在脱水、脱CO2时利用程序控制实现无人操作，极大降低运行人工成本；
6.去除了常规天然气液化装置中预处理脱CO2和水流程中转动设备，装置故障率降低；
7.可连续生产LNG产品，去除杂质后的天然气可以全部变成液态天然气(LNG)产品，故天然气液化率高；
8.加热气可采用原料天然气、氮气、空气，来源获取简单；
9.切换换热器采用缠绕管式换热器，有利于切换换热器复热时增加复热内部温差，降低切换换热器组的复热时间；
10.加热气体的热源可以采用冷剂压缩机出口高温气体作为热源；
11.根据原料气组分合理调节切换换热器组中预冷脱水换热器出口温度，可以在预冷脱水换热器底部收集混烃副产品。
附图说明
图1：根据本发明的实施例1的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置及其工艺流程。
图2：根据本发明的实施例2的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置及其工艺流程，其中冷剂循环采用氮气膨胀或氮甲烷膨胀。
图3：根据本发明的实施例3利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置及其工艺流程
附图标记：
SHEA/SHEB：第一/第二切换换热器组；HE1A/HE1B：第一/第二预冷脱水换热器；HE2A/HE2B：第一/第二深冷冷冻脱CO2换热器；MHE：主换热器；V1A/V1B：第一/第二进气阀；V2A/V2B：第一/第二排气阀；V3A/V3B：第一/第二连接阀；V4A/V4B：第一/第二排液阀；V5A/V5B：第一/第二冷剂节流阀；V6A/V6B：第一/第二加热气排气阀；V7A/V7B：第一/第二加热气进气阀；V8：第三节流阀；V9：第一止回阀；V10：第二止回阀；M1：主换热器冷剂入口；M2：主换热器冷剂出口；M3：主换热器冷剂返流口；M4：冷剂流出口；M5：冷剂回流口；T1A/T1B：第一/第二温度传感器；T2A/T2B：第三/第四温度传感器；T3A/T3B：第五/第六温度传感器。
具体实施方式
下面结合图1-3及相应的附图标记详细说明本发明的装置及其流程。
实施例1：
图1所示的根据本发明的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置主要包括：冷剂循环系统，其用于为天然气液化提供冷量，主要包括冷剂压缩机、主换热器MHE、第一冷剂节流阀V5A、第二冷剂节流阀V5B；第一切换换热器组SHEA，其包括第一预冷脱水换热器HE1A和第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A；以及第二切换换热器组SHEB，其包括第二预冷脱水换热器HE1B和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B；其中，第一切换换热器组SHEA与第二切换换热器组SHEB是互为备用的切换换热器组。天然气进气口分别经第一进气阀V1A/第二进气阀V2A与第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B下方的壳程入口连接，第一预冷脱水换热器HE1A上方的壳程出口通过第一排气阀V2A连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第一连接阀V3A与第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A的下方管程入口连接，第二预冷脱水换热器上方的壳程出口通过第二排气阀V2B连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第二连接阀V3B与第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的下方管程入口连接；第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的上方均设置有管程出口，分别经第一排液阀V4A和第二排液阀V4B与用于排出经冷却后脱除CO2的液化天然气排液口连接；冷剂压缩机出口与冷凝器连接，冷凝器出口与主换热器MHE的冷剂入口M1连接，主换热器的冷剂出口M2通过第一膨胀阀V5A和第二膨胀阀V5B分别与第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B上方的冷剂入口连接，第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B下方的冷剂出口分别与第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器上方的管程入口连接，第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器下方的管程出口分别经第一止回阀V9和第二止回阀V10与主换热器的冷剂回流流入口M5连接，主换热器的冷剂回流流出口M4与压缩机的冷剂入口连接；第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的管程出口还分别经第一加热气进气阀V7A和第二加热气进气阀V7B连接有供用于复热切换换热器组的加热气体流入的进气管路，加热气体沿第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A/第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的管程和第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B的壳程流动进行复热，最后经第一加热气排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B从第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B下方的加热气出口排出。
进一步，主换热器的冷剂出口连接有第三节流阀V8，经该节流阀节流后的冷剂返回到主换热器MHE。
进一步，冷剂循环系统为采用多种介质的冷剂循环，例如，膨胀制冷循环、混合冷剂制冷循环。
进一步，在第一预冷脱水换热器HE1A和第二预冷脱水换热器HE1B的壳程出口分别设置有第一温度传感器T1A和第二温度传感器T1B，针对不同的天然气组分，可以通过调节预冷脱水换热器出口排出的天然气的温度，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。
进一步，在第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的管程出口分别设置有第三温度传感器T2A和第四温度传感器T2B，用于监测排出的液化天然气产品的温度。在切换换热器组加热复温后的预冷流程中，在正常运行的切换换热器组天然气侧的阻力降数值达到设计预冷数值后，开始对完成复热置换后的切换换热器组进行预冷，比如第一切换换热器组SHEA在生产，此时逐渐打开第二节流阀，并根据第三温度传感器T2A监测到的液化天然气产品的温度调整第一排液阀V4A的开度，维持装置连续生产以及产量稳定。
进一步，在第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的管程出口分别设置有第五温度传感器T3A和第六温度传感器T3B。
进一步，第一和第二预冷脱水换热器HE1A，HE1B中的换热管可以采用翅片管，在提高天然气侧的换热面积的同时更有利于天然气中的水分在翅片表面冷凝，从而加快天然气中的水分析出。
根据本发明图1所示的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置的工艺流程，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V1A/第二进气阀V1B进入第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B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HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B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HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B壳程出口并经第一排气阀V2A/第二排气阀V2B排出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HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B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HE2A/第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B，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状态、最终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HE2A/第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B顶部的管程出口排出并经第一排液阀V4A/第二排液阀V4B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M4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MH3的冷剂入口M1，然通过第一冷剂节流阀V5A/第二冷剂节流阀V5B进入到第一切换换热器组SHEA/第二切换换热器组SHEB，进入第一切换换热器组SHEA/第二切换换热器组SHEB的冷剂依次经过第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A/第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B和第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B后经第一止回阀V9/第二止回阀V10从主换热器MHE的冷剂回流流入口M5进入到主换热器MHE，然后换热经主换热器冷剂流出口M4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SHEA/第二切换换热器组SHEB复热时，首先打开第一加热器排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B排除预冷脱水换热器底部的液体后，再让外部高温加热气体从第一加热气进气阀V7A/第二加热气进气阀V7B进入，关闭第一预冷脱水换热器HE1A/第二预冷脱水换热器HE1B的第一/第二排气阀V2A/V2B，然后打开第一加热气排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B进行切换换热器复热以加热并气化存在于换热器组里面的CO2和水。
进一步，从主换热器流出的冷剂还可以经过第三节流阀V8返流回到主换热器MHE进行换热。
进一步，冷剂循环系统为采用多种介质的冷剂循环，例如，膨胀制冷循环、混合冷剂制冷循环。
进一步，在第一预冷脱水换热器HE1A和第二预冷脱水换热器HE1B的壳程出口分别设置有第一温度传感器T1A和第二温度传感器T1B，针对不同的天然气组分和含水量，可以通过调节预冷脱水换热器出口排出的天然气的温度，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。正常运行时，只有当第一温度传感器T1A和第二温度传感器T1B的温度值达到设定数值时才能打开第一/第二连接阀V3A/V3B并关闭第一/第二排气阀V2A/V2B让第一预冷脱水换热器HE1A和第二预冷脱水换热器HE1B脱除水分的天然气进入到第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B下方的管程入口。
进一步，在第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2A和第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2B的壳程出口分别设置有第三温度传感器T2A和第四温度传感器T2B，用于监测排出的液化天然气产品的温度，以及控制第一切换换热器组SHEA和第二切换换热器组SHEB在切换前的预冷流程中的降温速率。
进一步，在第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的管程出口分别设置有第五温度传感器T3A和第六温度传感器T3B。在第一切换换热器组SHEA和第二切换换热器组SHEB切换前的预冷流程中，正常运行的切换换热器组天然气侧的阻力降数值达到预冷流程的阻力降数值后，开始对完成复热置换后的切换换热器组进行预冷，先关闭第一加热气进气阀V7A/第二加热气进气阀V7B、关闭第一加热器排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B，然后根据第一深冷冷冻脱CO2换热器HE2B/第二深冷冷冻脱CO2换热器HE2A管程出口处的第三温度传感器T2A/第四温度传感器T2B的温度值逐渐开启第一节流阀V5A/第二节流阀V5B、打开第一连接阀V3A/第二连接阀V3B，分别对第一切换换热器组SHEA和第二切换换热器组SHEB进行降温预冷直至第五温度传感器T3A/第六温度传感器T3B达到预冷温度值要求时，第一切换换热器组SHEA和第二切换换热器组SHEB的预冷流程结束。
进一步，第一/第二预冷脱水换热器HE1A/HE1B中的换热管可以采用翅片管，在提高天然气侧的换热面积的同时更有利于天然气中的水分在翅片表面冷凝，从而加快天然气中的水分析出。
进一步，第一切换换热器组SHEA和第二切换换热器组SHEB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。如由第一切换换热器组SHEA切换到第二切换换热器组SHEB工作时，首先打开第二节流阀V5B、打开第二进气阀V1B，关闭第一节流阀V5A、关闭第一进气阀V1A，监控第二温度传感器T1B的温度值，当T1B温度值高于设定值时，关闭第二连接阀V3B、打开第二排气阀V2B；当第二温度传感器T1B温度低于设定值时，打开第二连接阀V3B、关闭第二排气阀V2B并监控第四温度传感器T2B的温度值，当第四温度传感器T2B的温度值大于设定温度值则关闭第二排液阀V4B，当第二温度传感器T1B温度值小于等于设定温度值则打开第二排液阀V4B。
进一步，在切换换热器组复热时，高温加热气体也可从切换换热器组中间进入，此时，打开第一排气阀V2A/第二排气阀V2B，同时打开第一加热气排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B和第一加热气进气阀V7A/第二加热气进气阀V7B。
进一步，在切换换热器组复热时，高温加热气体也可从切换换热器组底部进入，此时，打开第一加热气排气阀V6A/第二加热气排气阀V6B，同时，打开第一加热气进气阀V7A/第二加热气进气阀V7B。
实施例2：
图2是根据本发明的实施例2的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置及其工艺流程，该实施例中，装置及工艺流程与实施例1基本相同，不同之处在于冷剂循环采用氮气膨胀或者氮甲烷膨胀，此时，冷凝冻结脱除水和冻结脱除CO2的冷量以及生产液化天然气产品的冷量主要来自于透平膨胀机Tu，即在主换热器MHE的冷剂出口设置有透平膨胀机，Tu，冷剂在流出主换热器后由透平膨胀机Tu对冷剂进行膨胀降温产生冷量供给系统。
实施例3：
图3是根据本发明的实施例3的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置及其工艺流程，该实施例中，装置及工艺流程与实施例1基本相同，不同之处在于第一止回阀V9和第二止回阀V10更换为切换阀V9、V10，止回阀更换为切换阀后切换时的阀门时序控制数量增加，但实质上仍没有脱离本发明的保护范围。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，但是，可以理解的是，上述实施例仅是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域普通技术人员可以在本发明的范围内对上述实施例进行变化、修改或替换而不会脱离本发明要求保护的范围。
Claims (9)
1.一种低温脱除天然气中水和CO2的装置，包括：
冷剂循环系统，其用于为天然气液化提供冷量，主要包括冷剂压缩机、主换热器、第一冷剂节流阀、第二冷剂节流阀；
第一切换换热器组，其包括第一预冷脱水换热器和第一深冷冷冻脱CO2换热器；以及，
第二切换换热器组，其包括第二预冷脱水换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器；
其中，第一切换换热器组与第二切换换热器组是互为备用的切换换热器组；
其特征在于，
天然气进气口分别经第一进气阀和第二进气阀与第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的下方壳程入口连接，第一预冷脱水换热器上方的壳程出口通过第一排气阀连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第一连接阀与第一深冷冷冻脱CO2换热器的下方管程入口连接，第二预冷脱水换热器上方的壳程出口通过第二排气阀连接有用于排出脱除水的天然气的排放口并且该壳程出口经第二连接阀与第二深冷冷冻脱CO2换热器的下方管程入口连接；第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的上方均设置有管程出口，分别经第一排液阀和第二排液阀与用于排出经冷却脱除CO2的液化天然气排液口连接；
冷剂压缩机出口与冷凝器连接，冷凝器出口与主换热器的冷剂入口连接，主换热器的冷剂出口通过第一膨胀阀和第二膨胀阀分别与第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器上方的冷剂入口连接，第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器下方的冷剂出口分别与第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的上方管程入口连接，第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的下方管程出口分别经第一止回阀和第二止回阀与主换热器的冷剂回流流入口连接，主换热器的冷剂回流流出口与压缩机的冷剂入口连接；
第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的管程出口还分别经第一加热气进气阀和第二加热气进气阀连接有供用于复热切换换热器组的加热气体流入的进气管路，加热气体沿第一深冷冷冻脱CO2换热器和第二深冷冷冻脱CO2换热器的管程、第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的壳程反向流动进行复热，最后分别经第一加热气排气阀和第二加热气排气阀从第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器下方的加热气出口排出。
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的装置，还包括第三节流阀，其设置在主换热器的冷剂出口，经该节流阀节流后的冷剂返回主换热器。
3.根据权利要求1-2任一项所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，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，可以通过调节预冷脱水换热器出口排出的天然气的温度，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。
4.根据权利要求3所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，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。
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的装置，在第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器的管程出口分别设置有第五温度传感器和第六温度传感器。
6.根据权利要求1-5任一项所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，其中冷剂循环系统为采用多种介质的冷剂循环系统，优选地可以为混合冷剂制冷循环或者膨胀制冷循环。
7.根据权利要求6所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，当冷剂循环采用氮气膨胀或者氮甲烷膨胀时，在主换热器的出口设置有透平膨胀机，其用于为脱除水和CO2以及生产液化天然气提供冷量。
8.根据权利要求1-5任一项所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，第一预冷脱水换热器和第二预冷脱水换热器中的换热管可以采用翅片管，在提高天然气侧的换热面积的同时更有利于天然气中的水分在翅片表面冷凝，从而加快天然气中的水分析出。
9.根据权利要求1-5任一项所述的利用低温方法脱除天然气中的水和CO2的装置，第一止回阀和第二止回阀可以更换为切换阀。
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