[發(fā)明專利]氣體預(yù)純化方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200910258550.2
• 申請(qǐng)日: 2009-12-10
• 公開（公告）號(hào): CN102091502A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 翟素玲;呂亞平
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 琳德股份公司
• 主分類號(hào): B01D53/14
• 分類號(hào): B01D53/14
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 31100
• 代理人: 朱黎明;張靜

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及除去空氣中雜質(zhì)的領(lǐng)域。具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及利用離子性液體除去空氣中的雜質(zhì)。

背景技術(shù)

現(xiàn)代空氣分離單元(ASU)設(shè)備通常利用吸附床來(lái)除去進(jìn)料空氣中的雜質(zhì)，再進(jìn)行低溫蒸餾。這些預(yù)純化單元(PPU)通常除去空氣中可能不利于恰當(dāng)?shù)牡蜏乜諝夥蛛x作業(yè)的成分。這些雜質(zhì)包括水、二氧化碳、一氧化碳、氫和烴類，比如丁烷、丙烯和乙炔。其它烴類如丙烷和乙烯以及一氧化二氮在PPU中部分除去。除去這些雜質(zhì)能提高ASU的工藝安全性并且無(wú)需使用低溫吸附劑。

通過(guò)將雜質(zhì)吸附在吸附劑上，比如包含在PPU容器中的活性氧化鋁和分子篩的表面上來(lái)純化進(jìn)料空氣。氧、氮和氬不吸附而流過(guò)這些容器。PPU容器的吸附容量有限，必須再生，因此通常要有2或3個(gè)PPU床交替使用。當(dāng)一個(gè)PPU床達(dá)到其飽和點(diǎn)，空氣切換流過(guò)另一PPU床。在再生期間，對(duì)PPU減壓，并將再生空氣流過(guò)該無(wú)氣流(off-stream)容器以除去吸附的成分。如下文所述，圖1描述了典型的兩床、雙層PPU裝置。

PPU中的吸附床可包含兩個(gè)以上的層以便除去進(jìn)料空氣中的其它雜質(zhì)。例如，通常在吸附床中加入鈀和Carulite催化劑層，通過(guò)將氫和一氧化碳分別轉(zhuǎn)化成水和二氧化碳而將其除去，然后進(jìn)料流再進(jìn)行低溫蒸餾。

本發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，與利用諸如活性氧化鋁和分子篩等傳統(tǒng)吸附劑相比，在進(jìn)行低溫蒸餾之前將離子性液體應(yīng)用在空氣預(yù)純化中產(chǎn)生許多優(yōu)點(diǎn)。這些優(yōu)點(diǎn)包括能夠更有效地除去進(jìn)料空氣中的雜質(zhì)以實(shí)現(xiàn)連續(xù)操作，因而能簡(jiǎn)化工藝設(shè)計(jì)；更有效的催化劑-產(chǎn)物分離；降低容器的容積和相關(guān)成本；降低能耗及其相當(dāng)?shù)某杀荆缓蜏p少吸附床因高速氣流和壓力迅速變化而導(dǎo)致的吸附劑損壞所造成的故障。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供除去進(jìn)料氣流中的雜質(zhì)的方法，包括將該進(jìn)料氣流送入含有離子性液體的吸附容器。

本發(fā)明提供在低溫蒸餾進(jìn)料氣流之前對(duì)其預(yù)純化的方法，例如在空氣分離單元中。

本發(fā)明除去的雜質(zhì)選自下組：二氧化碳、硫化氫、二氧化硫、氫、一氧化碳和烴類。所述烴類選自下組：丁烷、丙烯、乙炔、丙烷和乙烯。

在另一實(shí)施方式中，本發(fā)明提供除去含雜質(zhì)的進(jìn)料氣流中的雜質(zhì)的方法，包括以下步驟：

a)將所述進(jìn)料氣流送入含有離子性液體的第一吸附容器，其中除去所述進(jìn)料氣流中的雜質(zhì)；

b)將不含雜質(zhì)的進(jìn)料氣流中的一部分引至第二床，其中所述不含雜質(zhì)的氣流再生所述第二床中的離子性液體；和

c)將不含雜質(zhì)的進(jìn)料氣流的其余部分引至低溫蒸餾單元。

該實(shí)施方式可以是一次完成式的(once?through)，也可以是循環(huán)式的，從而在一個(gè)容器吸附進(jìn)料氣流中的雜質(zhì)之時(shí)，第二容器進(jìn)行再生。

離子性液體是純離子性的鹽樣物質(zhì)，它們通常在-96到200℃寬的溫度范圍內(nèi)是液態(tài)。離子性液體還是非揮發(fā)性的，從而能更好地通過(guò)組合陽(yáng)離子和陰離子來(lái)配制。

在本發(fā)明的一個(gè)方面，優(yōu)選的離子性液體選自下組：基于咪唑鎓、吡啶鎓、吡咯烷鎓、胍鎓、銨、磷鎓和锍的離子性液體、或它們的混合物。這些離子性液體是任務(wù)特異性的離子性液體(task-specific?ionic?liquid)(TSIL)。這些化合物具有以下結(jié)構(gòu)：

陽(yáng)離子

陰離子

等。

指定為R₁、R₂、R₃和R₄的各基團(tuán)是不同的烷基和烯基。這些基團(tuán)可選自下組：氫和具有1-12個(gè)碳原子的直鏈或支鏈烷基和烯基。也可將某些胺基團(tuán)，例如硫脲或氨基加入離子性液體的陽(yáng)離子中以提高其螯合CO₂的能力。此外，可將羥基加入陽(yáng)離子。對(duì)于具體應(yīng)用，為獲得吸附容量高且熱穩(wěn)定性高的離子性液體，需要考慮優(yōu)化陽(yáng)離子和陰離子的組合。

可將離子性液體涂布到基材表面，所述基材結(jié)合在待純化的進(jìn)料氣體要引至的PPU床中。

還可通過(guò)涂布到多孔性珠和/或團(tuán)粒上或包封在其中的方式來(lái)采用離子性液體。可將經(jīng)涂布的珠和/或團(tuán)粒裝載入容器，并放在固定床、移動(dòng)床或流化床中。