一種離子液體用于氣體干燥脫水的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種離子液體溶劑用吸收的方法脫除氣體混合物中的水分(包括可凝性有機(jī)物)。吸收劑可以是單一離子液體或兩種離子液體的混合溶液等，屬于氣體干燥(或吸收)技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]工業(yè)中氣體脫水主要包括二氧化碳脫水，天然氣脫水，合成氣脫水等。例如，為了阻止水合物的形成，防止0)2溶于水后對管道、設(shè)備的腐蝕，在輸送之前需要對主體為CO 2的混合氣體進(jìn)行脫水處理；含有0)2和H2S的天然氣在有水存在的情況下形成酸而腐蝕管路和設(shè)備，在一定條件下形成天然氣水合物而堵塞閥門、管道和設(shè)備，降低管道輸送能力，造成不必要的動力消耗；以CO為原料氣相催化偶聯(lián)制草酸二乙酯，要求CO中水含量小于10ppmo因此，脫水作為氣體凈化工藝中必不可少的一步，占有舉足輕重的地位。
[0003]目前，脫除氣體中水分通?？梢杂玫蜏胤蛛x法、溶劑吸收法、固體吸附法、膜分離法。其中溶劑吸收法通常采用三甘醇(TEG)作為吸收劑，但是系統(tǒng)復(fù)雜，再生能耗大；TEG易損失、易被污染、被氧化生成腐蝕性有機(jī)酸。近年來，由于離子蒸汽壓低，幾乎不揮發(fā)，液態(tài)溫度范圍寬(-100-200°C )，熱穩(wěn)定性好，不易燃燒，電化學(xué)穩(wěn)定性高，選擇性的溶解能力，陰陽離子組合，可設(shè)計(jì)性，可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用在催化反應(yīng)、分離、材料制備、生物、環(huán)境、能源、電化學(xué)等領(lǐng)域。研宄表明離子液體對某些氣體具有良好的溶解能力，并且可以針對特定氣體的分子結(jié)構(gòu)，優(yōu)選組合陰陽離子結(jié)構(gòu)，構(gòu)建出具有高選擇性的離子液體而實(shí)現(xiàn)氣體的高效分離，由于離子液體蒸氣壓低，可以通過減壓或升溫的方式進(jìn)行回收；另外，離子液體用于氣體吸收時，可避免使用傳統(tǒng)溶劑吸收氣體所帶來的高消耗量和環(huán)境污染等問題。因此在氣體分離領(lǐng)域，離子液體具有較好的應(yīng)用前景。
[0004]鑒于離子液體在吸收氣體中水分時表現(xiàn)出良好特性:化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、選擇性溶解能力、低能耗、可以循環(huán)使用、不污染環(huán)境，本發(fā)明采用離子液體脫除氣體中的水分(包括可凝性有機(jī)物)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種離子液體用于氣體干燥的方法，該方法采用離子液體作為吸收劑，得到氣體產(chǎn)品中水分含量小于20ppm，并且離子液體可以循環(huán)利用。
[0006]本發(fā)明提出一種離子液體用于氣體干燥的方法，其特征在于，離子液體作為干燥吸附劑，吸收塔的操作條件為溫度0-100°C，壓力0.Ι-lOMPa，理論塔板數(shù)為8-17。原料氣從吸收塔底部進(jìn)料，離子液體作為吸收劑從塔頂加入，原料氣中水含量(摩爾分?jǐn)?shù))為0.01%-5%,溶劑比為0.1-13 (溶劑比為進(jìn)入吸收塔的吸收劑與原料氣質(zhì)量流量之比)，塔頂?shù)玫綒怏w產(chǎn)品中水含量小于20ppm，塔底富含離子液體的萃余相進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器在常溫常壓下操作，脫除離子液體中的少量氣體，氣液分離器釜?dú)堃毫魅腴W蒸罐中脫除離子液體中的水分，閃蒸罐在溫度50-200°C，壓力0.01-0.9atm條件下操作，閃蒸罐底部采出的離子液體循環(huán)使用。
[0007]離子液體的類型可以包括但不限于以下:陽離子是咪唑類、吡啶類、季銨鹽類等，陰離子是雙三氟甲磺酰亞胺、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、硫酸二乙酯等。吸附劑選擇一種或兩種離子液體。
[0008]另外，在氣液分離器和閃蒸罐之間添加換熱器為最優(yōu)選流程。
[0009]原料氣優(yōu)選指的是含二氧化碳的混合氣、碳四氣體混合物、天然氣混合物或合成氣混合物等；脫除的水份中也可包括可凝性有機(jī)物(同時脫水、脫油)。
[0010]本發(fā)明塔頂?shù)玫綒怏w產(chǎn)品中水含量小于20ppm。與現(xiàn)有技術(shù)相比，當(dāng)采用該離子液體及其混合溶劑吸收氣體中水分時，具有較好的脫水效果，同時離子液體呈中性可以避免壓縮機(jī)腐蝕、避免使用傳統(tǒng)溶劑吸收氣體所帶來的高消耗量和環(huán)境污染等問題，設(shè)備簡單，投資少，能耗低。
【附圖說明】
[0011]附圖1為離子液體吸收氣體中水分工藝流程圖。其中為吸收塔；B2為氣液分離器；B3為閃蒸罐；吸收劑為單一離子液體或兩種離子液體的混合物。BI—吸收塔；B2—?dú)庖悍稚衅鳎籅3—閃蒸??? ；S一吸收劑進(jìn)料，F(xiàn)一原料氣進(jìn)料；D—塔頂廣品；G1—少量原料氣；G2—水蒸氣；W—脫除水分的吸收劑
【具體實(shí)施方式】
[0012]本發(fā)明用以下實(shí)施例說明采用離子液體脫除氣體中水分的效果，但本發(fā)明并不限于下述實(shí)施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實(shí)施例都包含在本發(fā)明的技術(shù)范圍內(nèi)。
[0013]如圖1所示，本發(fā)明采用包括吸收塔、氣液分離器(常壓)、溶劑閃蒸罐的吸收工藝。吸收劑從吸收塔塔頂進(jìn)入，原料氣從吸收塔塔底進(jìn)入。從吸收塔塔底采出的物流進(jìn)入氣液分離器脫除離子液體中的氣體，從氣液分離器底部采出的物流進(jìn)入閃蒸罐，閃蒸罐閃蒸脫除離子液體中吸收的水分，高純度的離子液體從閃蒸罐底部采取，可以循環(huán)使用。
[0014]實(shí)施例1
[0015]如圖1所示的吸收流程。吸收塔的操作條件為溫度25°C，壓力2.5MPa，吸收塔具有10塊理論塔板，原料氣為含水0.2% (摩爾分?jǐn)?shù))的CO2氣體，從塔底進(jìn)料，質(zhì)量流量為3890kg/h，以離子液體[EMM]+ [Tf2N]-(1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺)為吸收劑從塔頂加入，質(zhì)量流量為2000kg/h，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為19.3ppm，塔底富含[EMIM] + [Tf2N]_的萃余相進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器在常溫常壓下操作，脫除[EMM]+ [Tf2N]_中的少量CO2氣體，釜?dú)堃毫魅腴W蒸罐中脫除[EMM] +[Tf2N]_中的水分，閃蒸罐在溫度140°C，壓力0.05atm下操作，閃蒸罐底部采出的[EMM] + [Tf2N]_循環(huán)使用。
[0016]改變吸收塔理論板數(shù)為11，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0017]改變吸收塔理論板數(shù)為12，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0018]改變吸收塔理論板數(shù)為13，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0019]改變吸收塔理論板數(shù)為14，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0020]改變吸收塔理論板數(shù)為15，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0021]改變吸收塔理論板數(shù)為16，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0022]改變吸收塔理論板數(shù)為17，其他條件不變，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.6ppm0
[0023]實(shí)施例2
[0024]如圖1所示的吸收流程。吸收塔的操作條件為溫度25°C，壓力2.5MPa，吸收塔具有10塊理論塔板，原料氣為含水0.2% (摩爾分?jǐn)?shù))的CO2氣體，從塔底進(jìn)料，質(zhì)量流量為3890kg/h，以離子液體[EMM] + [Tf2N]_為吸收劑從塔頂加入，質(zhì)量流量為2500kg/h，塔頂?shù)玫?)2產(chǎn)品中水含量為18.8ppm，塔底富含[EMIM] +[Tf2N]_的萃余相進(jìn)入氣液分離器，氣液分離器在常溫常壓下操作，脫除[EMIM] + [Tf2N]_中的少量CO2氣體，釜?dú)堃毫魅腴W蒸罐中脫除[EMM]+ [Tf2N]-中的水分，閃蒸罐在溫度140°C，壓力0.05atm下操作，閃蒸罐底