[發明專利]復配離子液體同時脫除氣相中水和二氧化碳的方法及系統

有效

• 申請號: 201910409855.2
• 申請日: 2019-05-16
• 公開（公告）號: CN110124466B
• 公開（公告）日: 2021-09-07
• 發明（設計）人: 趙宏;鄧俊寶;高立東
• 申請（專利權）人: 北京化工大學蘇州（相城）研究院
• 主分類號: B01D53/26
• 分類號: B01D53/26;B01D53/14;B01D53/18
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王茹;王鋒

本發明公開了一種復配離子液體同時脫除氣相中的水和二氧化碳的方法及系統。所述方法包括：使待處理氣體、作為吸收劑的復配離子液體分別從吸收分離裝置的氣相入口、液相入口輸入，并在吸收分離裝置內進行逆流或錯流接觸，從而同時脫除待處理氣體中的水和二氧化碳，所述復配離子液體包括一種以上離子液體與非離子液體溶劑的組合。本發明采用超重力機、填料塔或噴淋塔等吸收分離裝置，把脫除水和二氧化碳的工藝合并為一個工藝流程減小了設備投入、占地空間及能耗，采用吸收分離裝置強化脫水脫碳的設備，大大提高水和二氧化碳的脫除效果，有效減小設備體積，并可根據實際脫水脫碳需要調控離子液體與非離子液體溶劑的比例，達到再次降低能耗的目的。

技術領域

本發明涉及一種復配離子液體同時脫除氣相中的水和二氧化碳的方法及相應的系統，屬于氣體凈化技術或氣體吸收技術領域。

背景技術

從地下開采出的粗天然氣攜帶多種成分，包含多種低級烴類，含硫化合物，水，二氧化碳，水和氮氣等。其中水在天然氣中基本呈飽和狀態，對天然氣運輸儲存帶來諸多不利影響。例如，水的存在增加天然氣運輸壓降，使管道運輸能力下降，能耗增加；水和天然氣中的酸性氣體形成酸液腐蝕管道、閥門，縮減其使用壽命。飽和水在高壓低溫條件，形成液態水，其與天然氣中的烴類形成一種水化物，水化物的在管道內逐漸積累，不僅降低管道輸送負荷，還會增加輸送壓力進而增加能耗，嚴重時堵塞管道發生不可控制的危險。同時，二氧化碳的存在降低了天然氣的熱值，若不進行脫除，單位體積天然氣所產生的熱量較少，在熱量需求不變的前提下必須擴大運輸管道，設備投入加大。

目前，天然氣脫水方法有溶劑吸收法、固體吸附法、膜分離法、主要以甘醇類作為吸收劑，其中應用最廣的是三甘醇(TEG)，且采用多塔設備組合，存在設備體積大、能耗高、平衡度低導致水處理露點高等弊端。固體吸附法存在投入大、壓降大、需要不斷更換吸附劑、吸附劑易被氣體中的雜質堵塞等弊端；膜分離法最大的弊端是在容易造成烴損失，并且處理能力不高；超音速分離法，氣體中的固體雜質在高速運動狀態下對設備造成磨損，并且操作流程嚴格復雜。天然脫碳方法分為低溫分離法，吸附法，膜分離，溶劑法等。對于不同的除天然氣參數所選用的脫碳方法不同，低溫分離法適用于含碳量較大且凈化程度不高的情況，該工藝需要對原料氣進行深冷加工，能耗較大。吸附法利用的是吸附材料對二氧化碳的吸附性在低溫或者高壓下進行吸附，在高溫或低壓下解吸，該工藝適用于凈化程度較高的天然氣，壓降大、需要不斷更換吸附劑、吸附劑易被氣體中的雜質堵塞等弊端。膜分離法最大的弊端是處理能力不高，凈化程度低，操作壓力高，容易造成烴損失等。溶劑法包括醇胺法(化學法)，熱鉀堿法、低溫甲醇法等物理法，物理法有不易變質，腐蝕性小等優點，但凈化程度不如化學法。目前工業成熟應用的脫碳液為MDEA，但存在運行費用高跑、冒、滴、漏現象嚴重，能耗大動力消耗蒸汽消耗高等現象。

傳統的脫水脫碳工作都是兩步進行脫除的，因此一步法同時脫除水和二氧化碳的技術尚未見報道。

發明內容

本發明的主要目的在于提供一種復配離子液體同時脫除氣相中的水和二氧化碳的方法及系統，以克服現有技術中的不足。

為實現前述發明目的，本發明采用的技術方案包括：

本發明實施例提供了一種復配離子液體同時脫除氣相中的水和二氧化碳的方法，其包括：

提供吸收分離裝置，

使待處理氣體、作為吸收劑的復配離子液體分別從所述吸收分離裝置的氣相入口、液相入口輸入，并在所述吸收分離裝置內進行逆流或錯流接觸，從而同時脫除待處理氣體中的水和二氧化碳；

其中，所述復配離子液體包括一種以上的離子液體與非離子液體溶劑的組合，所述離子液體的陽離子包括1,8-二氮雜二環十一碳-7-烯陽離子、4-二甲氨基吡啶陽離子或胍鹽類陽離子；所述離子液體的陰離子包括三氟乙醇陰離子、苯酚陰離子、磷酸二氫根陰離子或氨基酸陰離子。

本發明實施例還提供了一種復配離子液體同時脫除氣相中的水和二氧化碳的系統，其主要應用于前述的方法中，其包括：