[发明专利]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

说明书

本发明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。

技术领域

本发明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领域。

背景技术

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。

发明内容

本发明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。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明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。

本发明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：