一種離子液體用于脫除氣體中揮發性有機物的方法
【技術領域】
[0001]本發明采用吸收的方法，以離子液體(IL)為吸收劑脫除氣體中的揮發性有機物(VOCs) ο屬于氣體分離純化技術領域。
【背景技術】
[0002]揮發性有機物(Volatile Organic Compounds)，即VOCs在常溫下很容易揮發，多數具有刺激性氣味，對人體和環境產生危害。VOCs是二次污染的前體物，能夠引起光化學煙霧和霧霾天氣，同時引發溫室效應和臭氧層破壞等環境問題。石油化工和煤化工行業中煉油、煉焦等生產過程是VOCs的排放源之一，在這些行業中天然氣、合成氣、二氧化碳、空氣等氣體產品中的含有VOCs，包括苯，甲醇，乙醇等，脫除方法有吸附法，吸收法，膜分離法等。在工業中常采用三甘醇(TEG)作為吸收劑脫除氣體中的VOCs氣體，吸收塔塔頂產品中會夾帶少量三甘醇，溶劑回收要采用精餾塔來脫除溶劑中的三甘醇，并且三甘醇會腐蝕設備和壓縮機。本發明采用離子液體作為吸收劑，離子液體具有無毒，幾乎不揮發，化學穩定性和熱穩定性，對VOCs溶解度高等優點，采用離子液體作為吸收劑時，吸收塔塔頂產品純度高(離子液體不夾帶到產品氣之中)，吸收塔壓降小，壽命長。在溶劑回收階段，由于離子液體幾乎不揮發，通過簡單的閃蒸就可以回收再利用，流程簡單，能耗低，符合工業上節能減排小型化的要求，故本發明采用離子液體作為吸收劑脫除氣體中的VOCs。
【發明內容】
[0003]本發明的目的在于提供一種離子液體用作溶劑脫除氣體中VOCs的方法，應用吸收的方法以離子液體作為吸收劑且離子液體可循環利用，氣體產品中的VOCs含量小于2000ppmo
[0004]離子液體作為吸收劑用于脫除氣體中揮發性有機物。
[0005]離子液體作為吸收劑用于脫除氣體中揮發性有機物的方法，其特征在于，以離子液體(IL)作為吸收劑脫除氣體(二氧化碳、天然氣、合成氣、空氣等)中的揮發性有機物(VOCs)，揮發性有機物(VOCs)為甲醇、乙醇、甲苯等中的一種或幾種。吸收劑可以是一種離子液體或兩種離子液體的混合溶液，離子液體陽離子選自咪唑類、吡啶類、季銨鹽類等，陰離子選自雙三氟甲磺酰亞胺、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、硫酸二乙酯等。
[0006]本發明提出了一種以離子液體為吸收劑脫除氣體中VOCs的方法，該方法采用離子液體作為吸收劑，吸收塔操作條件為溫度0-100°C、壓力0.1-1OMPa(—般0.1-0.6為常壓，0.6-10為高壓，0.6屬于高壓范圍)、理論塔板數為5-20;原料氣從吸收塔塔底進入，離子液體作為吸收劑從塔頂加入，吸收塔塔底富含VOCs的離子液體的進入氣液分離器進行氣液分離，氣液分離器在常溫常壓下操作，脫除離子液體中的少量原料氣體，氣液分離器的釜殘液流入閃蒸罐中進行閃蒸脫除離子液體中的VOCs;或吸收塔塔底富含VOCs的離子液體進入流入閃蒸罐中進行閃蒸，脫除離子液體中的少量原料氣體以及VOCs。
[0007]閃蒸罐的操作條件為溫度50-200°C，壓力0.01_0.9atm，閃蒸罐底部采出的離子液體循環使用。
[0008]所述的氣體、原料氣指的是含甲烷的混合氣、碳四氣體混合物、二氧化碳混合物或合成氣混合物等;在脫除氣體中甲苯、苯、甲醇、三甘醇、乙醇等中的一種或幾種VOCs。
[0009]吸收劑可以是單一離子液體或兩種離子液體的混合溶液等，離子液體的類型可以包括:陽離子是咪唑類、吡啶類、季銨鹽類等，陰離子是雙三氟甲磺酰亞胺、四氟硼酸根、六氟磷酸根、乙酸根、硫酸二乙酯等。
[0010]原料氣中VOCs甲醇、乙醇、甲苯等含量均為0.0I % -5 % (摩爾分數)，溶劑比為0.1-20(溶劑比為加入吸收塔IL與原料氣質量流量之比)，從塔頂得到的產品中甲醇、乙醇、甲苯含量都小于2000ppm。
【附圖說明】
[0011]圖1為本發明離子液體脫除氣體中VOCs的一種工藝流程圖。
[0012]其中，BI—吸收塔;B2—氣液分離器;B3—閃蒸罐;S—吸收劑進料;F—原料氣進料;D—塔頂產品;G1—少量原料氣;G2—水蒸氣及VOCs
[0013]W—脫除雜質的吸收劑
[0014]另外，在氣液分離器和閃蒸罐之間添加換熱器為最優選流程，此工藝優選用于高壓下離子液體脫除氣體中水分和VOCs工藝。
[0015]圖2為本發明離子液體脫除氣體中VOCs另一種工藝流程圖。
[0016]其中，B1一吸收塔;B2—閃蒸罐；S—吸收劑進料;F—原料氣進料;D—塔頂產品；Gl—少量原料氣;W—脫除雜質的吸收劑；
[0017]另外，在吸收塔和閃蒸罐之間添加換熱器為最優選流程，此工藝優選用于常壓下離子液體脫除氣體中水分和VOCs工藝。
【具體實施方式】
[0018]本發明用以下實施例說明采用離子液體脫除氣體中VOCs的效果，但本發明并不限于下述實施例，在不脫離前后所述宗旨的范圍下，變化實施例都包含在本發明的技術范圍內。
[0019]如圖1所示，本發明的工藝流程包括吸收塔、氣液分離器(常溫常壓)、溶劑閃蒸罐。吸收劑從吸收塔塔頂進入，原料氣從吸收塔塔底進入。從吸收塔塔底采出的物流進入氣液分離器脫除離子液體中夾帶的原料氣，從氣液分離器底部采出的物流進入閃蒸罐，閃蒸罐閃蒸脫除離子液體中吸收的VOCs，高純度的離子液體從閃蒸罐底部采出，并循環使用。
[0020]實施例1
[0021]如圖1所示的吸收流程。吸收塔的操作條件為溫度25°C，壓力2.5MPa，吸收塔具有10塊理論塔板，原料氣為含VOCs甲醇、乙醇、甲苯均為0.3 % (摩爾分數)的CO2氣體，從塔底進料，質量流量為5000kg/h，離子液體1-乙基-3-甲基咪唑雙三氟甲磺酰亞胺([EMIM] +[Tf2N] — )為吸收劑從塔頂加入，質量流量為4000kg/h，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯23ppm，塔底富含[EM頂]+ [Tf2N]—的物料進入常溫常壓的氣液分離器，主要脫除離子液體[EMIM] + [Tf 2N] —中夾帶的少量CO2，釜殘液進入閃蒸罐脫除[EMIM] +[Tf2N] —中所吸收的VOCs，閃蒸罐的操作條件為溫度140 °C，壓力0.05atm，其底部采出的EMnC+ [Tf2N]-可以循環使用。
[0022]改變吸收塔理論板數為8，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯36ppm。
[0023]改變吸收塔理論板數為9，其他條件不變，塔頂產品CO 2中V O C s的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯28ppm。
[0024]改變吸收塔理論板數為10，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯23ppm。
[0025]改變吸收塔理論板數為11，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 19ppm。
[0026]改變吸收塔理論板數為12，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 17ppm。
[0027]改變吸收塔理論板數為13，其他條件不變，塔頂產品CO 2中V O C s的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 15ppm。
[0028]改變吸收塔理論板數為14，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 14ppm。
[0029]改變吸收塔理論板數為15，其他條件不變，塔頂產品CO2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 14ppm。
[0030]改變吸收塔理論板數為16，其他條件不變，塔頂產品CO 2中V O C s的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 13ppm。
[0031 ]改變吸收塔理論板數為17，其他條件不變，塔頂產品⑶2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 13ppm。
[0032]實施例2
[0033]如圖1所示的吸收流程。吸收塔的操作條件為溫度25°C，壓力2.5MPa，10塊理論塔板，原料氣為含VOCs甲醇、乙醇、甲苯均為0.3% (摩爾分數)的CO2氣體，從塔底進料，質量流量為5000kg/h，離子液體[EMIM] + [Tf2N]—為吸收劑從塔頂加入，質量流量為4000kg/h，塔頂產品⑶2中VOCs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯23ppm，塔底富含[EM頂]+ [Tf2N]—的物料進入常溫常壓的氣液分離器，主要脫除離子液體[EMM] + [Tf2N] —中夾帶的少量⑶2，釜殘液進入閃蒸罐脫除離子液體[EMM] + [Tf2N] —中所吸收的VOCs，閃蒸罐的操作條件為溫度140°C，壓力0.05atm，其底部采出的離子液體[EMIM] + [Tf2N]—可以循環使用。
[0034]改變吸收劑的流量為4500kg/h，其他條件不變，塔頂產品C02*V0Cs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 17ppm。
[0035]改變吸收劑的流量為5000kg/h，其他條件不變，塔頂產品C02*V0Cs的含量為甲醇lOppm、乙醇6ppm、甲苯 14ppm。
[0036]改變吸收劑的流量為5500kg/h，其他條件不變，塔頂產品C