本发明专利技术提供了采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，针对乙烷和二氧化碳二元共沸物现有技术分离能耗高、工艺复杂的现状，以1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体为萃取剂，实现了从二元混合物中分离产品乙烷和二氧化碳的目标。采用单塔萃取精馏操作，与传统分离方法相比，大幅降低了能耗，节省了设备费用。利用萃取剂1‑乙基‑3‑甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体的不挥发性，实现了高纯度分离，可回用至萃取精馏塔，节省了原料成本。
【技术实现步骤摘要】
一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法
本专利技术属于精馏分离
，具体涉及一种离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法。
技术介绍
乙烷是油采收过程中的常见成分，是生产乙烯的重要原料。在化工工业中，乙烷主要用于蒸汽裂解生产乙烯，对乙烯需求的日益增长，乙烷氧化脱氢制乙烯的研究越来越受到关注，并可以作为制冷剂用于冷冻设施中。二氧化碳作为主要的温室气体之一，二氧化碳的捕获非常重要。乙烷和二氧化碳的标准沸点分别为194.7K和184.55K，两种化合物在不同压力下形成最低沸点的均相二元共沸物，使用传统分离方法无法实现有效的分离。专利(CN201810020014)涉及一种从乙烷气体中脱除二氧化碳的装置及方法，该专利技术能大幅度降低下游装置的氢氧化钠的消耗，同时极大地提高乙烷产品的纯度，但是工艺过程和工艺装置复杂，能耗消耗大。专利(CN201210288030)涉及一种石油采出中二氧化碳回收的方法，其工艺简单、操作方便，但是二氧化碳的回收率低。专利(CN201710418571)涉及一种管道天然气中回收乙烷脱二氧化碳的装置及方法，本专利技术脱除二氧化碳的工艺流程相对复杂。本专利技术采用萃取精馏塔-闪蒸罐实现了乙烷和二氧化碳混合物的有效分离，以1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体为萃取剂，实现分离后的二氧化碳纯度高达99.90％-99.99％，乙烷的纯度达到99.90％-99.99％；经过闪蒸罐的闪蒸，使萃取剂能够实现回收再利用，降低了分离成本；仅利用单塔就从含有共沸组成的二元混合物中分离出高纯度组分，相比于传统的工艺，能耗低、工艺简单而且成本低。
技术实现思路
[要解决的技术问题]本专利技术的目的是提供一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法。[技术方案]本专利技术针对乙烷和二氧化碳二元混合物，现有技术分离能耗高、工艺复杂的现状，提供萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法。以1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体为萃取剂，实现分离后的二氧化碳纯度高达99.90％-99.99％，乙烷的纯度达到99.90％-99.99％。经过闪蒸罐的闪蒸，使萃取剂能够实现回收再利用，降低了分离成本；仅利用单塔就从含有共沸组成的二元混合物中分离出高纯度组分，相比于传统的工艺，大幅降低能耗且工艺简单易行。本专利技术是一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，其特征在于该方法所用装置如下：萃取精馏塔(T)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)再沸器(R)、换热器(H)、闪蒸罐(F)、出料泵(P1)、出料泵(P2)；其中再沸器(R)和冷凝器(C)分别连接在萃取精馏塔(T)塔底和塔顶；所述一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，包括以下步骤：(1)乙烷和二氧化碳混合物经管路1从萃取精馏塔(T)的下部进入塔内，萃取剂经管路6从萃取精馏塔(T)的上部进入塔内，高纯度的乙烷产品从塔顶物流经管路3采出，塔釜物流经管路2进入闪蒸罐(F)；(2)萃取精馏塔(T)塔釜物流在闪蒸罐(F)内进行闪蒸，产品二氧化碳从闪蒸罐(F)顶部经冷凝器(C2)冷凝后经管路4采出；(3)萃取剂流经管路5经换热器(H)换热之后与补充的新鲜萃取剂混合，输送至萃取精馏塔(T)，进行回收利用；萃取精馏塔(T)操作压力为24atm，回流比为1.0-5.0，塔板数为33块，混合物进料板为19-25块，萃取剂进料板为1-5块，塔顶温度为252-255℃，塔底温度为131-133℃。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取剂为1-乙基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺离子液体。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：所述萃取剂与乙烷和二氧化碳混合物的进料摩尔流量比为0.3-0.6。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：所述的乙烷和二氧化碳混合液中乙烷0.538mol％，二氧化碳0.462mol％。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：分离的乙烷和二氧化碳的纯度分别高达99.90％-99.99％和99.90％-99.99％。根据本专利技术的另一优选实施方式，其特征在于：萃取剂经闪蒸罐(F)回收的离子液体可重复利用于萃取精馏塔(T)。本专利技术的萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法具体描述如下：47℃下，乙烷和二氧化碳混合物经管路1从萃取精馏塔(T)的下部进入塔内，萃取剂经管路6从萃取精馏塔(T)的上部进入塔内，产品乙烷从塔顶经管路3采出，塔釜物流经管路2进入闪蒸罐(F)；萃取精馏塔(T)塔釜物流在闪蒸罐(F)内进行闪蒸，产品二氧化碳从顶部经管路4采出；萃取剂经管路5经换热器(H)换热之后与补充的新鲜萃取剂混合，输送至萃取精馏塔(T)，进行回收利用。[有益效果]本专利技术与现有技术相比，主要有以下有益效果：(1)采用简单的单塔与闪蒸单元操作实现了从二元混合物中分离高纯度组分，工艺简单易行；(2)分离后的乙烷纯度高达99.90％-99.99％，二氧化碳纯度高达99.90％-99.99％；(3)萃取剂很好地实现了回收再利用，降低了分离成本。【附图说明】图1是本专利技术的流程示意图，其中：P1，P2-出料泵；F-闪蒸罐；T-萃取精馏塔；C-冷凝器；R-再沸器；H-换热器；数字表示各物流管路。【具体实施方式】实施例1如图1所示的萃取精馏流程中萃取精馏塔具有33块理论塔板(塔板数从上往下数)，以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑为萃取剂从第2块板加入，流量为1.6kmol/s，乙烷和二氧化碳的混合物从第22块理论板加入，组成乙烷0.538mol％，二氧化碳0.462mol％，流量为4kmol/s。萃取精馏塔在24atm下操作，塔顶回流比为4.0。闪蒸罐的压力为10kPa，闪蒸温度为100℃，分离后乙烷的摩尔分数为99.2％，二氧化碳的摩尔分数为99.93％。实施例2如图1所示的萃取精馏流程中萃取精馏塔具有33块理论塔板(塔板数从上往下数)，以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑为萃取剂从第4块板加入，流量为1.6kmol/s，乙烷和二氧化碳的混合物从第20块理论板加入，组成乙烷0.538mol％，二氧化碳0.462mol％，流量为4kmol/s。萃取精馏塔在24atm下操作，塔顶回流比为4.0。闪蒸罐的压力为10kPa，闪蒸温度为100℃，分离后乙烷的摩尔分数为99.0％，二氧化碳的摩尔分数为99.96％。实施例3如图1所示的萃取精馏流程中萃取精馏塔具有33块理论塔板(塔板数从上往下数)，以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑为萃取剂从第3块板加入，流量为1.6kmol/s，乙烷和二氧化碳的混合物从第24块理论板加入，组成乙烷0.538mol％，二氧化碳0.462mol％，流量为4kmol/s。萃取精馏塔在24atm下操作，塔顶回流比为4.0。闪蒸罐的压力为10kPa，闪蒸温度为100℃，分离后乙烷的摩尔分数为99.1％，二氧化碳的摩尔分数为99.93％。实施例4如图1所示的萃取精馏流程中萃取精馏塔具有33块理论塔板(塔板数从上往下数)，以离子液体1-乙基-3-甲基咪唑为萃取剂从第1块板加入，流量为1.6kmol/s，乙烷和二氧化碳的混合物从第23块理论板加入，组成乙烷0.538mol％，二氧化碳0.462mol％，流量为4kmol/s。萃取精馏塔在24atm下操作，塔顶回流比为4本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，其特征在于该方法所用装置如下：萃取精馏塔(T)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)、再沸器(R)、换热器(H)、闪蒸罐(F)、出料泵(P1)、出料泵(P2)；其中再沸器(R)和冷凝器(C)分别连接在萃取精馏塔(T)塔底和塔顶；所述一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，包括以下步骤：(1)乙烷和二氧化碳混合物经管路1从萃取精馏塔(T)的下部进入塔内，萃取剂经管路6从萃取精馏塔(T)的上部进入塔内，产品乙烷从塔顶物流经管路3采出，塔釜物流经管路2进入闪蒸罐(F)；(2)萃取精馏塔(T)塔釜物流在闪蒸罐(F)内进行闪蒸，产品二氧化碳从闪蒸罐(F)顶部经冷凝器(C2)冷凝后经管路4采出；(3)萃取剂经管路5经换热器(H)换热之后与补充的新鲜萃取剂混合，输送至萃取精馏塔(T)，进行回收利用；萃取精馏塔(T)操作压力为24atm，回流比为1.0‑5.0，塔板数为33块，混合物进料板为19‑25块，萃取剂进料板为1‑5块，塔顶温度为252‑255℃，塔底温度为131‑133℃。
【技术特征摘要】
1.一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，其特征在于该方法所用装置如下：萃取精馏塔(T)、冷凝器(C1)、冷凝器(C2)、再沸器(R)、换热器(H)、闪蒸罐(F)、出料泵(P1)、出料泵(P2)；其中再沸器(R)和冷凝器(C)分别连接在萃取精馏塔(T)塔底和塔顶；所述一种采用离子液体萃取精馏分离乙烷和二氧化碳的方法，包括以下步骤：(1)乙烷和二氧化碳混合物经管路1从萃取精馏塔(T)的下部进入塔内，萃取剂经管路6从萃取精馏塔(T)的上部进入塔内，产品乙烷从塔顶物流经管路3采出，塔釜物流经管路2进入闪蒸罐(F)；(2)萃取精馏塔(T)塔釜物流在闪蒸罐(F)内进行闪蒸，产品二氧化碳从闪蒸罐(F)顶部经冷凝器(C2)冷凝后经管路4采出；(3)萃取剂经管路5经换热器(H)换热之后与补充的新鲜萃取剂混合，输送至萃取精馏塔(T)，进行回收利用；萃取精馏塔(T)操作压力为24atm，回流比为1.0-5.0，塔板数为33块，混合物进料板为19-25块，萃取剂...
【专利技术属性】
技术研发人员：王英龙，亓鹏超，戴姚，朱兆友，崔培哲，
申请(专利权)人：青岛科技大学，
类型：发明
国别省市：山东,37
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