一種氣體低溫凍幹脫水工藝及其裝置的製作方法
2023-04-26 11:33:11
本發明涉及氣體乾燥處理技術領域，特別涉及一種天然氣低溫凍幹脫水工藝及其裝置。
背景技術：
當要求氣體露點溫度低於0℃以下時，採用低溫脫水方法時就會結冰，特別是天然氣當露點要求0℃以下時還會生成水合物造成管道堵塞、甚至造成超壓、嚴重影響設備和管道安全和人身安全；因此對氣體直接降溫的低溫脫水法對氣體脫水時，只適合0℃以上的露點溫度。
目前國內氣體採用低溫法脫水溫度高於0℃以上，否則就需要加入水合物抑制劑。天然氣脫水的方法按照中華人民共和國石油天然氣標準SY/T0076-2008《天然氣脫水設計規範》的規定實行。標準規定天然氣低溫法脫水的原理為：1、向天然氣內注入水合物抑制劑；2、對天然氣進行冷卻冷凝天然氣中的水蒸氣；3、分離氣體和水合物抑制劑溶液；4、分離水合物抑制劑和凝結水。
正是由於加入了水合物抑制劑，增加了向天然氣內加水合物抑制劑和對水合物抑制劑與凝結水進行分離的工序，由於水合物抑制劑和水均為液態，較難分離，因此需要採用蒸餾法或精餾法進行分離，帶來有如下缺點：1、消耗能量；2、水合物抑制劑不可能完全分離出來，使部分的水合物抑制劑被氣體帶走，既汙染天然氣又造成水合物抑制劑損失；3、流程複雜，增加了運行成本。
專利號為201210102739.4的發明公開了一種壓縮空氣乾燥器，包括壓縮機，壓縮機的一端通過管道與冷凝器的一端相連，冷凝器的另一端通過管道與乾燥過濾器的一端相連，乾燥過濾器的另一端通過管道與膨脹閥的一端相連，壓縮機的另一端通過管道與蒸發器一端相連，蒸發器的另一端通過管道與膨脹閥的另一端相連，靠近蒸發器的一端設有膨脹閥傳感器，膨脹閥傳感器與膨脹閥相連，蒸發器中設有進風口和出風口，出風口處設有液位開關，蒸發器的底部連有出水管，出水管上設有電磁閥。該發明雖然提出了通過在工作壓力下的溫度達到露點溫度從而將空氣中的水蒸氣凝結出來，達到乾燥的目的。但它只適用於露點要求在0℃以上的氣體，不適用露點溫度要求低於0℃以下的氣體。更不適用於天然氣，因為露點溫度低於0℃時，水會結冰，損壞設備和管道。天然氣中還存在一定的重烴， 直接降溫會生成水合物，堵塞管道和設備，帶來安全隱患。
技術實現要素：
本發明的目的是改變目前所使用的向天然氣內加水合物抑制劑低溫脫水的複雜工藝，節省能耗，且不會帶來水合物抑制劑消耗和汙染天然氣，簡化脫水流程，降低運行費用。技術路線是將天然氣中所含的水蒸氣直接凍結成固態冰附著於冷凍器內換熱器的翅片上 ，天然氣中的部分氣態重烴液化為液態重烴流入重烴儲罐，天然氣成為乾燥天然氣氣態輸出；將分離工藝改為固態冰、液態重烴和氣態天然氣的分離，極大簡化分離工藝。
為實現該目的本發明採取的技術方案是：
一種天然氣低溫凍幹脫水工藝，包括如下步驟：
a.天然氣去除雜質和明水；
b. 去除雜質和明水的天然氣進入低溫凍幹脫水器中冷卻到露點溫度以下，使天然氣中所含的水蒸氣直接凝華成冰附著於容器內換熱器芯的翅片上 ，天然氣中的部分氣態重烴液化為液態重烴，容器中的天然氣成為乾燥天然氣；
c. 液態重烴轉移到另一容器，乾燥天然氣作為成品排出；
d. 步驟b的容器升溫使附著於容器內換熱器芯的翅片上的冰液化為水作為廢水排出；
e. 步驟c的另一容器的液態重烴作為副產品排出或升溫後氣化為氣態重烴補入乾燥天然氣中；
f.進入下一循環。
進一步地，還包括將乾燥天然氣回熱到比其原始溫度低5-10°C的溫度狀態的步驟。
這種天然氣低溫凍幹脫水裝置，包括與待處理的天然氣輸入管道相連的用於去除雜質和明水的旋風除汙器1，第一低溫凍幹脫水器2，第二低溫凍幹脫水器3，低溫冷水機組4，氣液分離器5，重烴儲液器6，凝水儲液器7；低溫載冷劑泵10和融冰載冷劑泵10』。所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的殼體上設置天然氣進口21、31，天然氣出口22、32，重烴及凝結水出口23、33，第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的冷凍器200殼體內設置換熱器器芯100，在回熱器內設置回熱器器芯100』，所述的低溫凍幹脫水器換熱器器芯100上設置載冷劑進口1202，1302和載冷劑出口1201,1301；所述的回熱器器芯100』上設置載冷劑進口1201』，1301』和載冷劑出口1202』,1302』所述的低溫冷水機組4包括餘熱回收器41、蒸發器42、冷凝器43；旋風除汙器1與第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的天然氣進口21、31通過電磁閥8相連接，天然氣出口22、32通過電磁閥8與氣液分離器5的進氣口相連，氣液分離器5的出氣口與處理後的天然氣輸出管道相連；重烴及凝結水出口23、33通過電磁閥8分別與重烴儲液器6和凝水儲液器7的進液口相連；
換熱器芯100的進口1202和第二低溫凍幹脫水器換熱器芯100的進口1302密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後通過電磁閥8分別與低溫載冷劑泵10的出口1401和融冰載冷劑泵10』的出口1501相連接；換熱器芯上設置的載冷劑出口1201、1301密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後分別與回熱器器芯100』的進口1201』、1301』相連接；回熱器器芯100』的出口1202』、1302』密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後通過電磁閥8、分別與蒸發器42的載冷劑進口1402餘熱回收器41的進口1502相連接。餘熱回收器41和蒸發器42的出口1503、1403分別與溶冰載冷劑泵10』的進口1504和低溫載冷劑水泵10的進口1404相連接。
進一步地，所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3由左半部分的冷凍器200、300和右半部分的回熱器210、310組成，冷凍器200、300的殼體內設置換熱器器芯100，回熱器210、310的殼體內設置回熱器器芯100』，換熱器器芯100上設置載冷劑進口1202、1302和載冷劑出口1201、1301；回熱器器芯100』上設置載冷劑進口1201』、1301』和載冷劑出口1202』、1302』；換熱器器芯100上設置載冷劑進口1202、1302密封穿過左半部分的冷凍器200、300的殼體後通過電磁閥8與低溫載冷劑水泵10的出口1401和融冰載冷劑泵10』的出口1501相連接 ；換熱器器芯100上設置載冷劑出口1201、1301密封穿過左半部分的冷凍器200、300的殼體後與回熱器器芯100』進口1201』1301』相連接，回熱器器芯100』上設置的載冷劑出口1202』、1302』密封穿過右半部分回熱器210、310的殼體後通過電磁閥8與餘熱回收器41進口1502和蒸發器42進口1402相連接。
進一步地，所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3下方設置排汙口24、34，排汙口24、34下設置截止閥9；重烴儲液器6和凝水儲液器7上設置液位計61、71。
進一步地，所述的一種天然氣低溫凍幹脫水工藝，其特徵在於，脫水的方法為將天然氣中所含的水蒸氣直接凍結成（固態）冰附著於冷凍器內換熱器的翅片上 ，天然氣中的部分氣態重烴液化為液態重烴流入重烴儲罐，天然氣成為乾燥天然氣（氣態）輸出；將分離工藝改為固態冰、液態重烴和氣態天然氣的分離.
進一步地，所述的低溫冷水機組為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機；低溫載冷劑和高溫載冷劑使用同一種類和同一濃度的載冷劑，載冷劑使用乙二醇或鹽水。
進一步地，低溫載冷劑從蒸發器抽出經加壓後經電磁閥進入低溫凍幹脫水器入口，在低溫凍幹脫水器中被加熱後經低溫凍幹脫水器出口進入回熱器載冷劑入口，在回熱器中載冷劑被出低溫凍幹脫水器的天然氣冷卻，回收天然氣的冷量，溫度降低後經自動切換閥回到低溫冷水機組蒸發器再次降溫。
進一步地，通過壓差和溫度的測定來判斷，當第一低溫凍幹脫水器結冰量達到一定值時，第一低溫凍幹脫水器進入融冰分離水過程，凍結在低溫凍幹脫水器上的冰被融冰載冷劑加熱融化後排出低溫凍幹脫水器後進入凝結水儲罐；同時第二低溫凍幹脫水器進入低溫凍幹脫水過程，凍結天然氣中的水蒸氣生產乾燥的天然氣；以此循環使用，連續生產乾燥天然氣。
進一步地，所述的換熱器器芯100和回熱器器芯100』用銅管或不鏽鋼管101外套翅片102製成，折流板103的間距按實際的氣體流量確定，相鄰兩個翅片或翅片與折流板之間的間距K>3mm。
與現有技術相比，本發明的有益效果是：
1、不需要添加水合物抑制劑，不會造成水合物抑制劑的浪費，避免了水合物抑制劑對天然氣的汙染；
2、不需要對水合物抑制劑和水進行分離，工藝簡單，節能環保；
3、可同時分離出被冷凝的重烴
4、由於是氣態天然氣、固態水和液態重烴的分離，工藝簡單，容易分離。
附圖說明
為了更清楚地說明本發明具體實施方式或現有技術中的技術方案，下面將對具體實施方式或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖是本發明的一些實施方式，對於本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。
圖1是實施例2、3的結構示意圖。
圖2是實施例1的結構示意圖。
圖3是實施例2、3第一低溫凍幹脫水器或第二低溫凍幹脫水器的結構示意圖。
圖4是實施例1第一低溫凍幹脫水器或第二低溫凍幹脫水器的結構示意圖。
圖5是實施例3的結構示意圖。
具體實施方式
下面將結合附圖對本發明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。基於本發明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬於本發明保護的範圍。
在本發明的描述中，需要說明的是，術語「中心」、「上」、「下」、「左」、「右」、「豎直」、「水平」、「內」、「外」等指示的方位或位置關係為基於附圖所示的方位或位置關係，僅是為了便於描述本發明和簡化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構造和操作，因此不能理解為對本發明的限制。此外，術語「第一」、「第二」、「第三」僅用於描述目的，而不能理解為指示或暗示相對重要性。
在本發明的描述中，需要說明的是，除非另有明確的規定和限定，術語「安裝」、「相連」、「連接」應做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接;可以是機械連接，也可以是電連接;可以是直接相連，也可以通過中間媒介間接相連，可以是兩個元件內部的連通。對於本領域的普通技術人員而言，可以具體情況理解上述術語在本發明中的具體含義。
實施方式1 參見附圖2、4。
本例為管輸天然氣實施方法
整個裝置包括與待處理的天然氣輸入管道相連的用於去除雜質和明水的旋風除汙器1，第一低溫凍幹脫水器2，第二低溫凍幹脫水器3，低溫冷水機組4，氣液分離器5，重烴儲液器6，凝水儲液器7，低溫載冷劑泵10，融冰載冷劑泵10』；所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的殼體上設置天然氣進口21、31，天然氣出口22、32，重烴及凝結水出口23、33，第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的冷凍器200殼體內設置換熱器器芯100，在回熱器內設置回熱器器芯100』，所述的低溫凍幹脫水器換熱器器芯100上設置載冷劑進口1202，1302和載冷劑出口1201,1301；所述的回熱器器芯100』上設置載冷劑進口1201』，1301』和載冷劑出口1202』,1302』所述的低溫冷水機組4包括餘熱回收器41、蒸發器42、冷凝器43；旋風除汙器1與第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3的天然氣進口21、31通過電磁閥8相連接，天然氣出口22、32通過電磁閥8與氣液分離器5的進氣口相連，氣液分離器5的出氣口與處理後的天然氣輸出管道相連；重烴及凝結水出口23、33通過電磁閥8分別與重烴儲液器6和凝水儲液器7的進液口相連；
第一低溫凍幹脫水器換熱器芯100的進口1202和第二低溫凍幹脫水器換熱器芯100的進口1302密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後通過電磁閥8分別與低溫載冷劑泵10的出口1401和融冰載冷劑泵10』的出口1501相連接；換熱器芯上設置的載冷劑出口1201、1301密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後分別與回熱器器芯100』的進口1201』、1301』相連接；回熱器器芯100』的出口1202』、1302』密封穿過第一低溫凍幹脫水器2或第二低溫凍幹脫水器3的殼體後通過電磁閥8、分別與蒸發器42的載冷劑進口1402餘熱回收器41的進口1502相連接。餘熱回收器41和蒸發器42的出口1503、1403分別與溶冰載冷劑泵10』的進口1504和低溫載冷劑水泵10的進口1404相連接。
所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3下方設置排汙口24、34，排汙口24、34下設置截止閥9；重烴儲液器6和凝水儲液器7上設置液位計61、71。
所述的低溫冷水機組為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機；低溫載冷劑和高溫載冷劑使用同一種類和同一濃度的載冷劑，載冷劑使用乙二醇或鹽水。
低溫載冷劑從蒸發器抽出經，低溫載冷劑泵加壓後經電磁閥進入低溫凍幹脫水器入口，在低溫凍幹脫水器中被加熱後經低溫凍幹脫水器出口進入回熱器載冷劑入口，在回熱器中載冷劑被出低溫凍幹脫水器的天然氣冷卻，回收天然氣的冷量，溫度降低後經自動切換閥回到低溫冷水機組蒸發器再次降溫。
通過壓差和溫度的測定來判斷，當第一低溫凍幹脫水器結冰量達到一定值時，第一低溫凍幹脫水器進入融冰分離水過程，凍結在低溫凍幹脫水器上的冰被融冰載冷劑加熱融化後排出低溫凍幹脫水器後進入凝結水儲罐；同時第二低溫凍幹脫水器進入低溫凍幹脫水過程，凍結天然氣中的水蒸氣生產乾燥的天然氣；以此循環使用，連續生產乾燥天然氣。
所述的換熱器器芯100用銅管或不鏽鋼管101外套翅片102製成，折流板103的間距按實際的氣體流量確定，相鄰兩個翅片或翅片與折流板之間的間距K>3mm。
具體的工藝過程是：
1、天然氣經過旋風除汙器去除雜質和明水，防止汙物進入裝置；
2、旋風除汙器出口經自動切換閥門接入低溫凍幹脫水器進口，在低溫凍幹脫水器中被低溫載冷劑冷卻到要求的露點溫度，將所含的水蒸氣直接凍結成冰粘結在低溫凍幹脫水器上，部分重烴被冷凝為液態重烴，天然氣為氣態，三種狀態的固態冰、液態重烴和氣態天然氣自然分離，重烴流入重烴儲罐，輸出低溫乾燥的天然氣。融冰時冰融化後流入凝結水儲罐，達到天然氣脫水的目的。低溫凍幹脫水器進、出口設有壓力表、溫度探頭和溼度計測量進出口狀態參數，並設有自動閥門。
3、天然氣出低溫凍幹脫水器經過氣液分離器，分離出殘餘液滴輸送出乾燥天然氣。
4、低溫載冷劑降溫使用的低溫冷水機組可以為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑可以使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機可以使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機。低溫載冷劑和溶霜載冷劑使用同一種類和同一濃度的載冷劑，載冷劑可以使用乙二醇或鹽水。
5、低溫載冷劑循環
低溫載冷劑從低溫冷水機組蒸發器抽出經低溫載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被加熱溫度升高後經低溫凍幹脫水器換熱器器芯出口接入相應的回熱器入口，回收天然氣的冷量，溫度降低後經回熱器出口經自動切換閥回到低溫冷水機組蒸發器再次降溫。
6、低溫凍幹脫水器設置兩組，當第一低溫凍幹脫水器結冰量達到一定值時通過壓差和溫度的測定來判斷，第一低溫凍幹脫水器進入融冰分離水過程，凍結在低溫凍幹脫水器上的冰被融冰載冷劑加熱融化後排出低溫凍幹脫水器後進入凝結水儲罐；同時第二低溫凍幹脫水器進入低溫凍幹脫水過程，凍結天然氣中的水蒸氣生產乾燥的天然氣。以此循環使用，連續生產乾燥天然氣。
7、低溫凍幹脫水器的融冰載冷劑由低溫冷水機組的餘熱回收器提供熱量對其加熱，融冰載冷劑經過餘熱回收器，回收壓縮機排氣餘熱被加熱到40-50℃，作為加熱融冰的熱源。融冰時由融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器對其升溫，融化低溫凍幹脫水器的結冰，節省能耗。
8、融冰載冷劑循環：
融冰載冷劑從低溫冷水機組餘熱回收器抽出，經融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被冷卻溫度降低，融化天然氣側的結冰後經低溫凍幹脫水器換熱器芯出口接入相應的回熱器入口，對回熱器加熱後出回熱器出口經自動切換閥回到低溫冷水機組餘熱回收器進行再次升溫。
9、切換低溫凍幹脫水器的工作狀態由PKC自動控制各個低溫載冷劑和融冰載冷劑與低溫凍幹脫水器切換閥門實現自動運行，當低溫凍幹脫水器處於融冰工作狀態時，同時關閉該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。當低溫凍幹脫水器處於凍幹脫水工作狀態時，同時開啟該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。
實施例2，參見附圖1、3。
本實例為天然氣液化廠實施方法。
其它同實施例1，不同的是所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3隻有左半部分的冷凍器200、300，沒有右半部分的回熱器210、310，冷凍器200、300的殼體內設置換熱器器芯100， 換熱器器芯100上設置載冷劑進口201、301和載冷劑出口202、302； 換熱器器芯100上設置載冷劑進口201、301密封穿過左半部分的冷凍器200、300的殼體後通過電磁閥8與低溫載冷劑水泵10的出口1401和融冰載冷劑泵10』的出口1501相連接 ；換熱器器芯100上設置載冷劑出口202、302密封穿過左半部分的冷凍器200、300殼體後通過電磁閥8與餘熱回收器41進口1502和蒸發器42進口1402相連接。
具體的工藝過程是：
1、天然氣經過旋風除汙器去除雜質和明水，防止汙物進入裝置；
2、旋風除汙器出口經自動切換閥門接入低溫凍幹脫水器進口，在低溫凍幹脫水器中被低溫載冷劑冷卻到要求的露點溫度，將所含的水蒸氣直接凍結成冰粘結在低溫凍幹脫水器上，部分重烴被冷凝為液態重烴，天然氣為氣態，三種狀態的固態冰、液態重烴和氣態天然氣自然分離，重烴流入重烴儲罐，輸出低溫乾燥的天然氣。融冰時冰融化後流入凝結水儲罐，達到天然氣脫水的目的。低溫凍幹脫水器進、出口設有壓力表、溫度探頭和溼度計測量進出口狀態參數，並設有自動閥門。
3、天然氣出低溫凍幹脫水器經過氣液分離器，分離出殘餘液滴輸送出低溫乾燥天然氣。
4、低溫載冷劑降溫使用的低溫冷水機組可以為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑可以使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機可以使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機。低溫載冷劑和溶霜載冷劑使用同一種類和同一濃度的載冷劑，載冷劑可以使用乙二醇或鹽水。
5、低溫載冷劑循環
低溫載冷劑從低溫冷水機組蒸發器抽出經低溫載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被加熱，溫度升高後經低溫凍幹脫水器換熱器器芯出口經自動切換閥回到低溫冷水機組蒸發器再次降溫。
6、低溫凍幹脫水器設置兩組，當第一低溫凍幹脫水器結冰量達到一定值時通過壓差和溫度的測定來判斷，第一低溫凍幹脫水器進入融冰分離水過程，凍結在低溫凍幹脫水器上的冰被融冰載冷劑加熱融化後排出低溫凍幹脫水器後進入凝結水儲罐；同時第二低溫凍幹脫水器進入低溫凍幹脫水過程，凍結天然氣中的水蒸氣生產乾燥的天然氣。以此循環使用，連續生產乾燥天然氣。
7、低溫凍幹脫水器的融冰載冷劑由低溫冷水機組的餘熱回收器提供熱量對其加熱，融冰載冷劑經過餘熱回收器，回收壓縮機排氣餘熱被加熱到40-50℃，作為加熱融冰的熱源。融冰時由融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器對其升溫，融化低溫凍幹脫水器的結冰，節省能耗。
8、融冰載冷劑循環：
融冰載冷劑從低溫冷水機組餘熱回收器抽出，經融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被冷卻溫度降低，融化天然氣側的結冰後經低溫凍幹脫水器換熱器芯出口經自動切換閥回到低溫冷水機組餘熱回收器進行再次升溫。
9、切換低溫凍幹脫水器的工作狀態由PKC自動控制各個低溫載冷劑和融冰載冷劑與低溫凍幹脫水器切換閥門實現自動運行，當低溫凍幹脫水器處於融冰工作狀態時，同時關閉該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。當低溫凍幹脫水器處於凍幹脫水工作狀態時，同時開啟該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。
實施例3，參見附圖3、5。
本實例為壓縮空氣脫水實施方法。
其它同實施例1，不同的是所述的第一低溫凍幹脫水器2和第二低溫凍幹脫水器3隻有左半部分的冷凍器200、300，沒有右半部分的回熱器210、310，冷凍器200、300的殼體內設置換熱器器芯100， 換熱器器芯100上設置載冷劑進口201、301和載冷劑出口202、302； 換熱器器芯100上設置載冷劑進口201、301密封穿過左半部分的冷凍器200、300的殼體後通過電磁閥8與低溫載冷劑水泵10的出口1401和融冰載冷劑泵10』的出口1501相連接 ；換熱器器芯100上設置載冷劑出口202、302密封穿過左半部分的冷凍器200、300殼體後通過電磁閥8與餘熱回收器41進口1502和蒸發器42進口1402相連接。
具體的工藝過程是：
1、壓縮空氣經自動切換閥門接入低溫凍幹脫水器進口，在低溫凍幹脫水器中被低溫載冷劑冷卻到要求的露點溫度，將所含的水蒸氣直接凍結成冰粘結在低溫凍幹脫水器上，輸出低溫乾燥的壓縮空氣。融冰時冰融化後排出，達到壓縮空氣脫水的目的。低溫凍幹脫水器進、出口設有壓力表、溫度探頭和溼度計測量進出口狀態參數，並設有自動閥門。
2、壓縮空氣出低溫凍幹脫水器經過氣液分離器，分離出殘餘液滴輸送出低溫乾燥壓縮空氣。
3、低溫載冷劑降溫使用的低溫冷水機組可以為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑可以使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機可以使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機。低溫載冷劑和高溫載冷劑使用同一種類和同一濃度的載冷劑，載冷劑可以使用乙二醇或鹽水。
4、低溫載冷劑降溫使用的低溫冷水機組可以為水冷低溫冷水機組或風冷低溫冷水機組；製冷劑可以使用氟利昂、氨或丙烷作製冷劑；壓縮機可以使用活塞式壓縮機、渦旋式壓縮機、螺杆式壓縮機或離心式壓縮機。
5、低溫載冷劑循環
低溫載冷劑從低溫冷水機組蒸發器抽出經低溫載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被加熱溫度升高後經低溫凍幹脫水器換熱器器芯出口經自動切換閥回到低溫冷水機組蒸發器再次降溫。
6、低溫凍幹脫水器設置兩組，當第一低溫凍幹脫水器結冰量達到一定值時通過壓差和溫度的測定來判斷，第一低溫凍幹脫水器進入融冰分離水過程，凍結在低溫凍幹脫水器上的冰被融冰載冷劑加熱融化後排出低溫凍幹脫水器；同時第二低溫凍幹脫水器進入低溫凍幹脫水過程，凍結天然氣中的水蒸氣生產乾燥的空氣。以此循環使用，連續生產乾燥空氣。
7、低溫凍幹脫水器的融冰載冷劑由低溫冷水機組的餘熱回收器提供熱量對其加熱，融冰載冷劑經過餘熱回收器，回收壓縮機排氣餘熱被加熱到40-50℃，作為加熱融冰的熱源。融冰時由融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器對其升溫，融化低溫凍幹脫水器的結冰，節省能耗。
8、融冰載冷劑循環：
融冰載冷劑從低溫冷水機組餘熱回收器抽出，經融冰載冷劑泵加壓經自動切換閥進入低溫凍幹脫水器換熱器器芯入口，在低溫凍幹脫水器中被冷卻溫度降低，融化天然氣側的結冰後經低溫凍幹脫水器換熱器器芯出口經自動切換閥回到低溫冷水機組餘熱回收器進行再次升溫。
9、切換低溫凍幹脫水器的工作狀態由PKC自動控制各個低溫載冷劑和融冰載冷劑與低溫凍幹脫水器切換閥門實現自動運行，當低溫凍幹脫水器處於融冰工作狀態時，同時關閉該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。當低溫凍幹脫水器處於凍幹脫水工作狀態時，同時開啟該低溫凍幹脫水器氣體的出氣閥門。