复配离子液体同时脱除气相中水和二氧化碳的方法及系统技术方案

本发明专利技术公开了一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法及系统。所述方法包括：使待处理气体、作为吸收剂的复配离子液体分别从吸收分离装置的气相入口、液相入口输入，并在吸收分离装置内进行逆流或错流接触，从而同时脱除待处理气体中的水和二氧化碳，所述复配离子液体包括一种以上离子液体与非离子液体溶剂的组合。本发明专利技术采用超重力机、填料塔或喷淋塔等吸收分离装置，把脱除水和二氧化碳的工艺合并为一个工艺流程减小了设备投入、占地空间及能耗，采用吸收分离装置强化脱水脱碳的设备，大大提高水和二氧化碳的脱除效果，有效减小设备体积，并可根据实际脱水脱碳需要调控离子液体与非离子液体溶剂的比例，达到再次降低能耗的目的。

Method and System for Simultaneous Removal of Water and Carbon Dioxide from Gas Phase by Compound Ionic Liquids

【技术实现步骤摘要】
复配离子液体同时脱除气相中水和二氧化碳的方法及系统
本专利技术涉及一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法及相应的系统，属于气体净化技术或气体吸收

技术介绍
从地下开采出的粗天然气携带多种成分，包含多种低级烃类，含硫化合物，水，二氧化碳，水和氮气等。其中水在天然气中基本呈饱和状态，对天然气运输储存带来诸多不利影响。例如，水的存在增加天然气运输压降，使管道运输能力下降，能耗增加；水和天然气中的酸性气体形成酸液腐蚀管道、阀门，缩减其使用寿命。饱和水在高压低温条件，形成液态水，其与天然气中的烃类形成一种水化物，水化物的在管道内逐渐积累，不仅降低管道输送负荷，还会增加输送压力进而增加能耗，严重时堵塞管道发生不可控制的危险。同时，二氧化碳的存在降低了天然气的热值，若不进行脱除，单位体积天然气所产生的热量较少，在热量需求不变的前提下必须扩大运输管道，设备投入加大。目前，天然气脱水方法有溶剂吸收法、固体吸附法、膜分离法、主要以甘醇类作为吸收剂，其中应用最广的是三甘醇(TEG)，且采用多塔设备组合，存在设备体积大、能耗高、平衡度低导致水处理露点高等弊端。固体吸附法存在投入大、压降大、需要不断更换吸附剂、吸附剂易被气体中的杂质堵塞等弊端；膜分离法最大的弊端是在容易造成烃损失，并且处理能力不高；超音速分离法，气体中的固体杂质在高速运动状态下对设备造成磨损，并且操作流程严格复杂。天然脱碳方法分为低温分离法，吸附法，膜分离，溶剂法等。对于不同的除天然气参数所选用的脱碳方法不同，低温分离法适用于含碳量较大且净化程度不高的情况，该工艺需要对原料气进行深冷加工，能耗较大。吸附法利用的是吸附材料对二氧化碳的吸附性在低温或者高压下进行吸附，在高温或低压下解吸，该工艺适用于净化程度较高的天然气，压降大、需要不断更换吸附剂、吸附剂易被气体中的杂质堵塞等弊端。膜分离法最大的弊端是处理能力不高，净化程度低，操作压力高，容易造成烃损失等。溶剂法包括醇胺法(化学法)，热钾碱法、低温甲醇法等物理法，物理法有不易变质，腐蚀性小等优点，但净化程度不如化学法。目前工业成熟应用的脱碳液为MDEA，但存在运行费用高跑、冒、滴、漏现象严重，能耗大动力消耗蒸汽消耗高等现象。传统的脱水脱碳工作都是两步进行脱除的，因此一步法同时脱除水和二氧化碳的技术尚未见报道。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于提供一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法及系统，以克服现有技术中的不足。为实现前述专利技术目的，本专利技术采用的技术方案包括：本专利技术实施例提供了一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法，其包括：提供吸收分离装置，使待处理气体、作为吸收剂的复配离子液体分别从所述吸收分离装置的气相入口、液相入口输入，并在所述吸收分离装置内进行逆流或错流接触，从而同时脱除待处理气体中的水和二氧化碳；其中，所述复配离子液体包括一种以上的离子液体与非离子液体溶剂的组合，所述离子液体的阳离子包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯阳离子、4-二甲氨基吡啶阳离子或胍盐类阳离子；所述离子液体的阴离子包括三氟乙醇阴离子、苯酚阴离子、磷酸二氢根阴离子或氨基酸阴离子。本专利技术实施例还提供了一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的系统，其主要应用于前述的方法中，其包括：吸收分离装置、气液分离器、换热装置、缓冲装置、闪蒸装置和再生装置，所述吸收分离装置的气体出口连通于所述气液分离器，所述吸收分离装置、缓冲装置、换热装置、闪蒸装置、再生装置、缓冲装置、换热器、吸收分离装置之间依次连通构成吸收剂的循环回路，所述循环回路上设置有液体输送泵。与现有技术相比，本专利技术的优点在于：1)本专利技术采用超重力机、填料塔或喷淋塔等吸收分离装置，把脱除水和二氧化碳的工艺合并为一个工艺流程减小了设备投入、占地空间及能耗，采用吸收分离装置强化脱水脱碳的设备，大大提高了水和二氧化碳的脱除效果，有效减小了设备体积，并可以根据实际脱水脱碳需要调控离子液体与非离子液体溶剂的比例，达到再次降低能耗的目的。再者，本专利技术采用复配离子液体作为吸收剂，克服了单独采用离子液体粘度大、价格高等不足；2)本专利技术采用在同一设备应用腐蚀性小，脱水脱碳效果良好的质子型离子液体和甘醇混合液，有效避免了两个设备运行设备体积大和运行费用高等弊端，这一点在海洋平台天然气处理过程体现的尤为重要，缩小设备体积，较少运行成本极为重要，再者该专利技术所选用的复配离子液体吸收液不但具有良好的脱水性能，而且CO2的吸附容量和吸收效果均高于常规离子液体。附图说明为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术一典型实施案例中一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法的工艺流程图。图2是本专利技术另一典型实施案例中一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法的工艺流程图。附图标记说明：1-超重力机，2-填料塔，3-气液分离器，4-第一缓冲罐，5-第二缓冲罐，6-换热器，7-闪蒸罐，8-再生塔，9、10-液体输送泵。具体实施方式鉴于现有技术中的不足，本案专利技术人经长期研究和大量实践，得以提出本专利技术的技术方案，其主要是旨在简化传统的脱水和脱二氧化碳工艺流程，传统的原料气脱除水和脱除二氧化碳工艺需要两个设备单独脱除，本专利技术采用的复配离子液体吸收剂在同一个设备中把水和二氧化碳一并脱除，这一点在海洋平台天然气处理过程体现的尤为重要。相比传统的分离操作本专利技术在装置体积、设备投入得到等大幅度降低。下面将结合附图对本专利技术的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。在本专利技术的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。在本专利技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个组件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本专利技术中的具体含义。本专利技术实施例的一个方面提供的一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法，其包括：提供吸收分离装置，使待处理气体、作为吸收剂的复配离子液体分别从所述吸收分离装置的气相入口、液相入口输入，并在所述吸收分离装置内进行逆流或错流接触，从而同时脱除待处理气体中的水和二氧化碳；其中，所述复配离子液体包括一种以上的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法，其特征在于包括：提供吸收分离装置，使待处理气体、作为吸收剂的复配离子液体分别从所述吸收分离装置的气相入口、液相入口输入，并在所述吸收分离装置内进行逆流或错流接触，从而同时脱除待处理气体中的水和二氧化碳；其中，所述复配离子液体包括一种以上的离子液体与非离子液体溶剂的组合，所述离子液体的阳离子包括1,8‑二氮杂二环十一碳‑7‑烯阳离子、4‑二甲氨基吡啶阳离子或胍盐类阳离子；所述离子液体的阴离子包括三氟乙醇阴离子、苯酚阴离子、磷酸二氢根阴离子或氨基酸阴离子。

【技术特征摘要】
1.一种复配离子液体同时脱除气相中的水和二氧化碳的方法，其特征在于包括：提供吸收分离装置，使待处理气体、作为吸收剂的复配离子液体分别从所述吸收分离装置的气相入口、液相入口输入，并在所述吸收分离装置内进行逆流或错流接触，从而同时脱除待处理气体中的水和二氧化碳；其中，所述复配离子液体包括一种以上的离子液体与非离子液体溶剂的组合，所述离子液体的阳离子包括1,8-二氮杂二环十一碳-7-烯阳离子、4-二甲氨基吡啶阳离子或胍盐类阳离子；所述离子液体的阴离子包括三氟乙醇阴离子、苯酚阴离子、磷酸二氢根阴离子或氨基酸阴离子。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述复配离子液体中离子液体与非离子液体溶剂以任意比例混合，优选的，所述复配离子液体中离子液体的含量为20～60％；和/或，所述非离子液体溶剂包括乙二醇、二甘醇、三甘醇、四甘醇中的任意一种或两种以上的组合。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述待处理气体包括原料气，优选的，所述原料气包括需要净化脱除水和二氧化碳的天然气、有机合成混合气、工作场所混合气中的任意一种或两种以上的组合。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于：所述待处理气体中二氧化碳的含量在20vol％以下，优选为0.04～20vol％，尤其优选为0.04～10vol％，尤其优选为0.4～8vol％；优选的，所述原料气的温度在50℃以下。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于具体包括：(1)复配离子液体由液相入口进入所述吸收分离装置，待处理气体由气相入口进入所述吸收分离装置，待处理气体与复配离子液体在吸收分离装置内发生逆流或错流接触，处理后的气体经气相出口排出并进入气液分...

【专利技术属性】
技术研发人员：赵宏，邓俊宝，高立东，
申请(专利权)人：北京化工大学苏州相城研究院，
类型：发明
国别省市：江苏,32