專利名稱：一種離子液體再生及吸收物分離回收的工藝方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及離子液體再生及吸收物分離回收的エ藝方法。具體而言，本發(fā)明涉及離子液體與蒸汽在再生塔中相接觸，以吹掃離子液體中的吸收物，實(shí)現(xiàn)離子液體再生，并對(duì)吸收物進(jìn)行分離回收的方法。
背景技術(shù)：
離子液體是由有機(jī)陽(yáng)離子和無機(jī)或有機(jī)陰離子組成的在室溫至100°C下呈液體狀態(tài)的鹽類物質(zhì)。它由傳統(tǒng)的高溫熔鹽演變而來，但相對(duì)于常規(guī)離子化合物來說，離子液體在室溫附近很寬的溫度范圍內(nèi)呈液態(tài)。離子液體具有很多優(yōu)良的性質(zhì)液態(tài)溫度范圍寬，從低于或者接近室溫到300°C以上，具有良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性；幾乎沒有蒸氣壓 ’離子液體的結(jié)構(gòu)可調(diào)，性質(zhì)可控；對(duì)很多有機(jī)和無機(jī)物質(zhì)都表現(xiàn)出良好的溶解能力，可以溶解多種氣體?；谝陨咸匦裕x子液體被認(rèn)為是一種環(huán)境友好型的溶剤。離子液體目前廣泛應(yīng)用于合成、分離、電化學(xué)等許多領(lǐng)域，并逐步取代傳統(tǒng)溶劑成為新エ業(yè)領(lǐng)域關(guān)注的焦點(diǎn)。特別是在萃取分離領(lǐng)域，離子液體在吸收、分離S02、0)2等方面表現(xiàn)出了很好的應(yīng)用前景。雖然離子液體被看作一種綠色溶剤，并且在吸收、分離和(X)2等方面表現(xiàn)出了很好的效果，但是吸收后離子液體的再生以及吸收物的分離回收卻存在一定的難度。傳統(tǒng)的方法主要是高溫和低壓蒸餾法。該方法是在高溫加熱和低壓下，使吸收物通過擴(kuò)散的方式從離子液體中揮發(fā)出來，從而達(dá)到離子液體的再生。該方法存在著以下問題首先，該方法不能完全脫除離子液體中的吸收物，無法獲得高純度的離子液體；其次，由于離子液體粘度較大、吸收物擴(kuò)散過程比較緩慢，因此離子液體再生過程需要很長(zhǎng)的時(shí)間，再生效率低下；再次，由于離子液體的再生很大程度上取決于再生時(shí)的真空度，而エ業(yè)上實(shí)現(xiàn)較高的真空度比較困難，需要消耗大量的能量；最后，通過高溫真空處理后，離子液體中的吸收物很難被收集和利用。因此，如何提高離子液體的再生速度，降低離子液體再生過程的能量消耗，并進(jìn)ー 步分離回收離子液體中的吸收物，是離子液體在氣體脫除方面真正實(shí)現(xiàn)エ業(yè)化應(yīng)用的關(guān)鍵因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的就是為了解決現(xiàn)有離子液體再生エ藝方法中存在的問題，從節(jié)能減排、可持續(xù)發(fā)展的角度，提高離子液體再生效果，降低再生過程中的能量消耗，井分離回收離子液體中的吸收物，實(shí)現(xiàn)吸收物的資源化，降低過程成本，減少環(huán)境污染，真正實(shí)現(xiàn)綠色化工。本發(fā)明的目的是采用如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的。本發(fā)明提供了一種離子液體再生及吸收物分離回收的ェ藝方法，該方法包括使離子液體與蒸汽在再生塔中相接觸，特別是蒸汽穿過離子液體，通過氣流攪動(dòng)、降低離子液體表面吸收物的蒸汽壓，提高吸收物在離子液體中的傳質(zhì)；通過氣體流動(dòng)加大吸收物在氣相中擴(kuò)散速度。實(shí)現(xiàn)離子液體再生的步驟。本發(fā)明還包括吹掃出的氣體經(jīng)過冷凝，將蒸汽冷凝為液態(tài)，保持吸收物呈氣態(tài)，從而將吸收物分離回收的步驟。本發(fā)明還包括將冷凝的液體加熱后重新用于離子液體吹掃的步驟。本發(fā)明中提出的離子液體再生及吸收物分離回收エ藝方法包括如下步驟 ⑴使離子液體與蒸汽在再生塔中相接觸，以吹掃出離子液體中的吸收物；
⑵將步驟⑴中吹掃后的氣體通過冷凝的方法，使蒸汽液化，并保持吸收物呈氣態(tài)，從而分離回收吸收物；
⑶將步驟⑵中得到的液體重新加熱成蒸汽后與離子液體相接觸，以用于吹掃離子液體。本發(fā)明中蒸汽選自水蒸汽、乙醇蒸汽、甲醇蒸汽和乙酸乙酯蒸汽中的ー種或多種； 優(yōu)選地，所述蒸汽為水蒸汽。本發(fā)明中吹掃離子液體中吸收物的條件優(yōu)選為溫度40 200°C，壓カ0.01 2.0 MPa;更優(yōu)選為溫度80 150°C，壓カ0.05 0. 20 MPa0本發(fā)明中分離回收吸收物的條件優(yōu)選為溫度 10 100°C，壓カ0.01 2.0 MPa;更優(yōu)選為溫度0 50°C，壓カ為0.05 0. 20 MPa0本發(fā)明中所述再生塔為鼓泡塔、噴淋塔、填料塔、板式塔或組合型再生塔。本發(fā)明中所述離子液體包括胍鹽類離子液體、醇胺類離子液體、咪唑類離子液體、 季銨鹽類離子液體、季膦鹽類離子液體、多氮胺類離子液體、吡啶類離子液體、噻唑類離子液體、三氮唑類離子液體、吡咯啉類離子液體、噻唑啉類離子液體和苯并三氮唑類離子液體；優(yōu)選地，所述離子液體為咪唑類離子液體，例如1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1-丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述離子液體為胍鹽類離子液體和多氮胺類離子液體，例如四甲基胍乳酸鹽、三乙烯四胺乳酸鹽。本發(fā)明中所述離子液體中的吸收物包括ニ氧化硫、ニ氧化碳、硫化氫等；所述吸收物的含量范圍優(yōu)選為0. 01 Wt. % 50 Wt. %，更優(yōu)選為1 Wt. % 20 Wt. %。本發(fā)明中所述離子液體體積流量與蒸汽體積流量之比優(yōu)選為1:10 1:10000，更優(yōu)選為1:50 1:5000。以下將對(duì)本發(fā)明的離子液體再生及吸收物分離回收エ藝方法作更詳細(xì)的描述 本發(fā)明提供的離子液體再生及吸收物分離回收エ藝方法的原理是離子液體沒有蒸汽
壓，因此在吹掃過程中不會(huì)有損失，而吸收物的揮發(fā)性強(qiáng)，可以通過吹掃的方法去除。在吹掃過程中，蒸汽穿過離子液體，通過氣流攪動(dòng)、大大降低液體表面吸收物的蒸汽壓，提高吸收物在離子液體中的傳質(zhì)速度；以及通過蒸汽流動(dòng)攜帶溶劑的擴(kuò)散，加大了吸收物在氣相中擴(kuò)散速度。吹掃出的氣體冷凝后，蒸汽變?yōu)橐簯B(tài)，而吸收物仍然保持氣態(tài)，從而實(shí)現(xiàn)吸收物的分離回收。根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式，本發(fā)明提供的離子液體再生及吸收物分離回收的エ 藝流程及操作方法如下
如圖1所示，將需要再生的離子液體加入到離子液體儲(chǔ)罐2中，用泵將離子液體輸送到再生塔1的頂部進(jìn)液ロ 5，再生塔1上方可配有噴淋裝置，將離子液體分散，離子液體通過填料層或塔板與蒸汽接觸后脫除吸收物，浄化后的離子液體到達(dá)再生塔的底部，達(dá)到凈化標(biāo)
4準(zhǔn)的可以直接將離子液體排出，沒有達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)的再次循環(huán)進(jìn)入離子液體儲(chǔ)罐2。經(jīng)過預(yù)處理溫度在40 200°C之間的蒸汽，從再生塔1左下方的進(jìn)氣ロ 7進(jìn)入塔內(nèi)，塔內(nèi)有布?xì)庋b置， 壓カ為0.01 2.0 (絕對(duì)壓力)MPa，氣體穿過填料層或者塔板，從再生塔1上方的出氣ロ 8 將吹掃后的蒸汽排出。排出后的氣體進(jìn)入冷凝器3，通過冷凝將其中的蒸汽冷凝為液態(tài)，通過回收儲(chǔ)罐4收集后再次用于離子液體的吹掃，氣態(tài)吸收物則通過排氣ロ 9排出進(jìn)行回收。在上述離子液體再生及吸收物分離回收エ藝中，再生時(shí)間取決于離子液體中吸收物的含量和類型、離子液體種類、溫度、壓力、蒸汽與離子液體體積流量之比以及填料的效果等因素。與傳統(tǒng)離子液體再生方法相比，本發(fā)明提供的エ藝方法至少具有以下優(yōu)點(diǎn)首先， 該方法可以最大程度的去除離子液體中的吸收物，獲得高純度的離子液體；其次，可以在短時(shí)間內(nèi)完成再生，大幅提高了再生效率；再次，該方法避免了使用較高的真空度，解決了エ 業(yè)應(yīng)用中離子液體再生難的問題，降低了能耗；最后，本發(fā)明可以有效回收離子液體中的吸收物，減少污染排放，有望實(shí)現(xiàn)資源化，同時(shí)通過吹掃蒸汽的循環(huán)利用，有效地節(jié)約了能源和資源。


圖1為根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施方式的離子液體再生及吸收物分離回收エ藝流程圖；其中，1.再生塔；2.離子液體儲(chǔ)罐；3.冷凝器；4.回收儲(chǔ)罐；5.進(jìn)液ロ；6.出液ロ； 7.進(jìn)氣ロ；8.出氣ロ；9.排氣ロ。
具體實(shí)施例方式下面將結(jié)合實(shí)施例對(duì)本發(fā)明提供的離子液體再生及吸收物分離回收エ藝方法作進(jìn)ー步詳細(xì)的說明，但并不因此而限制本發(fā)明。實(shí)施例1
本實(shí)施例說明使用水蒸汽對(duì)含有的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽進(jìn)行再生及 SO2分離回收，采用填料塔作為再生塔，吹掃條件為110°C，0. 10 MPa0將含量12. 0%的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到110°c，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為填料塔，內(nèi)裝有拉西環(huán)作為填料。再生塔的上部安裝有布液裝置，下部為有布?xì)庋b置。將塔內(nèi)溫度控制到110°C，調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與水蒸汽體積比為1:2000，壓カ為0. 10 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂噴淋下來，同時(shí)蒸汽從塔底進(jìn)入，塔頂排出，蒸汽與離子液體在填料表面進(jìn)行接觸傳質(zhì)，通過逆流接觸吹掃0. 5小時(shí)后，離子液體中Sh含量能夠降低至0. 01%,離子液體得到再生。將排出的氣體通過冷凝器，降溫至20°C，水蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，SO2,體通過氣體浄化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的水重新加熱至110°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。實(shí)施例2
本實(shí)施例說明使用乙醇蒸汽對(duì)含有的1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽進(jìn)行再生及SO2分離回收，采用板式塔作為再生塔，吹掃條件為溫度90°C，壓カ0. 10 MPa0將SO2含量10%的1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到90°C，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為板式塔。將塔內(nèi)溫度控制到90°C， 調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與乙醇蒸汽體積比為1:2500，壓カ為0. 10 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂噴淋下來，同時(shí)氣體從塔底進(jìn)入，塔頂排出，蒸汽與離子液體進(jìn)行接觸傳質(zhì)，通過逆流接觸吹掃1小時(shí)后，離子液體中SO2含量能夠降低至0. 03%，離子液體得到再生。將排出的蒸汽通過冷凝器，降溫至10°C，乙醇蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，SO2,體通過氣體浄化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的乙醇重新加熱至90°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。實(shí)施例3
本實(shí)施例說明使用水蒸汽對(duì)含有的四甲基胍乳酸鹽進(jìn)行再生及分離回收，采用鼓泡塔作為再生塔，吹掃條件為溫度120°c，壓カ0.10 MPa0并且與傳統(tǒng)方法進(jìn)行了對(duì)比， 顯示出了本方法的優(yōu)勢(shì)。將SO2含量15.0%的四甲基胍乳酸鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到 120°C，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為鼓泡塔。將塔內(nèi)溫度控制到120°C，調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與水蒸汽體積比為1:5000，壓カ為0. 10 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂注入，同時(shí)氣體從塔底進(jìn)入，塔頂排出，吹掃氣與離子液體進(jìn)行接觸傳質(zhì)，通過鼓泡法吹掃1小時(shí)后，離子液體中含量能夠降低至0. 57%，離子液體得到再生。將排出的氣體通過冷凝器，降溫至50°C，水蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，SO2氣體通過氣體浄化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的水重新加熱至120°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。采用傳統(tǒng)方法對(duì)含量15. 0%的四甲基胍乳酸鹽進(jìn)行再生，操作條件為120°C， 真空脫除，真空度為0. 09 MPa,脫除6小時(shí)后，離子液體中SO2含量為4. 3%，24小時(shí)后，離子液體中含量仍為1. 1。與本發(fā)明中方法相比，該方法再生效率過低。實(shí)施例4
本實(shí)施例說明使用乙酸乙酯蒸汽對(duì)含有CO2的四乙基胺丙氨酸鹽進(jìn)行再生井分離回收 CO2,采用鼓泡塔作為再生塔，吹掃條件為90°C，0. 05 MPa0將(X)2含量2. 0%的四乙基胺丙氨酸鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到 90°C，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為鼓泡塔。將塔內(nèi)溫度控制到90°C，調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與乙酸乙酯蒸汽體積比為在1:1500，壓カ為0.05 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂注入，同時(shí)氣體從塔底進(jìn)入，塔頂排出，乙酸乙酯蒸汽與離子液體通過鼓泡的方式接觸傳質(zhì)，通過吹掃0. 5小時(shí)后，離子液體中(X)2含量能夠降低至0. 05%,離子液體得到再生。將排出的氣體通過冷凝器，降溫至 10°C，乙酸乙酯蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，CO2氣體通過氣體浄化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的乙酸乙酯重新加熱至90°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。實(shí)施例5
本實(shí)施例說明使用水蒸汽對(duì)含有H2S的三乙烯四胺乳酸鹽進(jìn)行再生并分離回收H2S,采用鼓泡塔作為再生塔，吹掃條件為110°C，0. 10 MPa0將吐3含量3. 的三乙烯四胺乳酸鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到 110°c，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為鼓泡塔。將塔內(nèi)溫度控制到110°C，調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與水蒸汽體積比為1:2000，壓カ為0. 10 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂注入，同時(shí)氣體從塔底進(jìn)入，塔頂排出，水蒸汽與離子液體通過鼓泡的方式接觸傳質(zhì)，通過吹掃0. 5小時(shí)后，離子液體中含量能夠降低至0. 03%,離子液體得到再生。 將排出的氣體通過冷凝器，降溫至25°C，水蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，H2S氣體通過氣體凈化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的水重新加熱至110°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。實(shí)施例6
本實(shí)施例說明使用水蒸汽對(duì)含有CO2的三乙烯四胺乳酸鹽進(jìn)行再生井分離回收CO2,采用鼓泡塔作為再生塔，吹掃條件為120°c，0. 10 MPa0將(X)2含量17. 6%的三乙烯四胺乳酸鹽加入到離子液體儲(chǔ)罐中，將儲(chǔ)罐加熱到 120°C，通過泵把離子液體輸送到再生塔中，再生塔為鼓泡塔。將塔內(nèi)溫度控制到120°C，調(diào)節(jié)氣體流量使離子液體體積與水蒸汽體積比為1:3500，壓カ為0. 10 MPa，將離子液體通過循環(huán)泵從塔頂注入，同時(shí)氣體從塔底進(jìn)入，塔頂排出，水蒸汽與離子液體通過鼓泡的方式接觸傳質(zhì)，通過吹掃2. 5小時(shí)后，離子液體中(X)2含量能夠降低至0. 12%，離子液體得到再生。 將排出的氣體通過冷凝器，降溫至40°C，水蒸汽冷凝為液態(tài)進(jìn)入儲(chǔ)罐，CO2氣體通過氣體凈化裝置后排出收集。儲(chǔ)罐中的水重新加熱至120°C回到再生塔中，對(duì)離子液體進(jìn)行吹掃。
權(quán)利要求
1.一種離子液體再生及吸收物分離回收的エ藝方法，該方法包括使離子液體與蒸汽在再生塔中相接觸，以吹掃離子液體中吸收物的步驟。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ藝方法，其特征在干，所述方法還包括吹掃出的氣體經(jīng)過冷凝，將蒸汽冷凝為液態(tài)，保持吸收物呈氣態(tài)，從而將吸收物分離回收的步驟。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ藝方法，其特征在干，所述方法還包括將冷凝的液體加熱后重新用于離子液體吹掃的步驟。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的エ藝方法，其特征在干，所述方法包括如下步驟⑴使離子液體與蒸汽在再生塔中相接觸，以吹掃出離子液體中的吸收物；⑵將步驟⑴中吹掃后的氣體通過冷凝的方法，使蒸汽液化，并保持吸收物呈氣態(tài)，從而分離回收吸收物；⑶將步驟⑵中得到的液體重新加熱成蒸汽后與離子液體相接觸，再次用于吹掃離子液體。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ藝方法，其特征在干，吹掃離子液體中吸收物的條件優(yōu)選為溫度40 200°C，壓カ0.01 2.0 MPa ；更優(yōu)選為溫度80 150°C，壓カ0.05 0. 20 MPa ；分離回收吸收物的條件優(yōu)選為溫度 10 100°C，壓カ0. 01 2. 0 MPa ；更優(yōu)選為溫度 0 50°C，壓カ 0.05 0. 20 MPa0
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ藝方法，其特征在干，所述再生塔為鼓泡塔、噴淋塔、填料塔、板式塔或組合型再生塔；所述氣液接觸方法包括鼓泡和氣液逆流接觸。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ藝方法，其特征在干，所述離子液體包括胍鹽類離子液體、醇胺類離子液體、咪唑類離子液體、季銨鹽類離子液體、季膦鹽類離子液體、多氮胺類離子液體、吡啶類離子液體、噻唑類離子液體、三氮唑類離子液體、吡咯啉類離子液體、噻唑啉類離子液體和苯并三氮唑類等離子液體；優(yōu)選地，所述離子液體為咪唑類離子液體，例如 1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽、1- 丁基-3-甲基咪唑溴鹽、1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽；進(jìn)一步優(yōu)選地，所述離子液體為胍鹽類離子液體和多氮胺類離子液體，例如四甲基胍乳酸鹽、三乙烯四胺乳酸鹽。
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ藝方法，其特征在干，所述的離子液體中的吸收物包括ニ 氧化硫、ニ氧化碳、硫化氫等；所述吸收物的含量范圍優(yōu)選為0.01 wt. % 50 wt.%，更優(yōu)選為 1 wt. % 20 wt. %。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的エ藝方法，其特征在干，所述離子液體體積流量與蒸汽的體積流量之比優(yōu)選為1:10 1:10000，更優(yōu)選為1:50 1:5000。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的方法，其特征在干，所述蒸汽選自水蒸汽、乙醇蒸汽、甲醇蒸汽和乙酸乙酯蒸汽中的ー種或多種；優(yōu)選地，所述蒸汽為水蒸汽。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種離子液體再生及吸收物分離回收的工藝方法，該方法是以水、乙醇等蒸汽作為吹掃氣，采用不同的塔型，在40~200℃的溫度和0.01~2.0MPa的壓力下，吹掃脫除離子液體中的吸收物，吹掃出的氣體通過冷凝將蒸汽與吸收物分離，從而實(shí)現(xiàn)離子液體再生及吸收物分離回收的方法。該工藝方法是通過鼓泡或氣液逆流接觸的方法使蒸汽通過離子液體，采用各種塔型提高傳質(zhì)效果，實(shí)現(xiàn)離子液體的再生；通過冷凝將蒸汽冷卻為液態(tài)，并且保持吸收物呈氣態(tài)，從而將吹掃出的吸收物分離回收；冷凝后的蒸汽再次加熱用于離子液體的吹掃。本發(fā)明的工藝方法在較短的時(shí)間內(nèi)能有效的對(duì)離子液體進(jìn)行再生，從而實(shí)現(xiàn)離子液體的重復(fù)利用，以及吸收物的分離回收。
文檔編號(hào)B01D53/14GK102580342SQ201110007929
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2011年1月14日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月14日
發(fā)明者任樹行, 吳衛(wèi)澤, 田士東 申請(qǐng)人:北京化工大學(xué)