专利名称：一种离子液体再生及吸收物分离回收的工艺方法
技术领域：
本发明涉及离子液体再生及吸收物分离回收的エ艺方法。具体而言，本发明涉及离子液体与蒸汽在再生塔中相接触，以吹扫离子液体中的吸收物，实现离子液体再生，并对吸收物进行分离回收的方法。
背景技术：
离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子組成的在室温至100°C下呈液体状态的盐类物质。它由传统的高温熔盐演变而来，但相对于常规离子化合物来说，离子液体在室温附近很宽的温度范围内呈液态。离子液体具有很多优良的性质液态温度范围宽，从低于或者接近室温到300°C以上，具有良好的热稳定性和化学稳定性；几乎没有蒸气压 ’离子液体的结构可调，性质可控；对很多有机和无机物质都表现出良好的溶解能力，可以溶解多种气体。基于以上特性，离子液体被认为是一种环境友好型的溶剤。离子液体目前广泛应用于合成、分离、电化学等许多领域，并逐步取代传统溶剂成为新エ业领域关注的焦点。特别是在萃取分离领域，离子液体在吸收、分离S02、0)2等方面表现出了很好的应用前景。虽然离子液体被看作一种绿色溶剤，并且在吸收、分离和(X)2等方面表现出了很好的效果，但是吸收后离子液体的再生以及吸收物的分离回收却存在一定的难度。传统的方法主要是高温和低压蒸馏法。该方法是在高温加热和低压下，使吸收物通过扩散的方式从离子液体中挥发出来，从而达到离子液体的再生。该方法存在着以下问题首先，该方法不能完全脱除离子液体中的吸收物，无法获得高纯度的离子液体；其次，由于离子液体粘度较大、吸收物扩散过程比较缓慢，因此离子液体再生过程需要很长的时间，再生效率低下；再次，由于离子液体的再生很大程度上取决于再生时的真空度，而エ业上实现较高的真空度比较困难，需要消耗大量的能量；最后，通过高温真空处理后，离子液体中的吸收物很难被收集和利用。因此，如何提高离子液体的再生速度，降低离子液体再生过程的能量消耗，并进ー 步分离回收离子液体中的吸收物，是离子液体在气体脱除方面真正实现エ业化应用的关键因素。
发明内容
本发明的目的就是为了解决现有离子液体再生エ艺方法中存在的问题，从节能减排、可持续发展的角度，提高离子液体再生效果，降低再生过程中的能量消耗，井分离回收离子液体中的吸收物，实现吸收物的资源化，降低过程成本，减少环境污染，真正实现绿色化工。本发明的目的是采用如下技术方案来实现的。本发明提供了一种离子液体再生及吸收物分离回收的ェ艺方法，该方法包括使离子液体与蒸汽在再生塔中相接触，特別是蒸汽穿过离子液体，通过气流搅动、降低离子液体表面吸收物的蒸汽压，提高吸收物在离子液体中的传质；通过气体流动加大吸收物在气相中扩散速度。实现离子液体再生的步骤。本发明还包括吹扫出的气体经过冷凝，将蒸汽冷凝为液态，保持吸收物呈气态，从而将吸收物分离回收的步骤。本发明还包括将冷凝的液体加热后重新用于离子液体吹扫的步骤。本发明中提出的离子液体再生及吸收物分离回收エ艺方法包括如下步骤 ⑴使离子液体与蒸汽在再生塔中相接触，以吹扫出离子液体中的吸收物；
⑵将步骤⑴中吹扫后的气体通过冷凝的方法，使蒸汽液化，并保持吸收物呈气态，从而分离回收吸收物；
⑶将步骤⑵中得到的液体重新加热成蒸汽后与离子液体相接触，以用于吹扫离子液体。本发明中蒸汽选自水蒸汽、乙醇蒸汽、甲醇蒸汽和乙酸乙酯蒸汽中的ー种或多种； 优选地，所述蒸汽为水蒸汽。本发明中吹扫离子液体中吸收物的条件优选为温度40 200°C，压カ0.01 2.0 MPa;更优选为温度80 150°C，压カ0.05 0. 20 MPa0本发明中分离回收吸收物的条件优选为温度 10 100°C，压カ0.01 2.0 MPa;更优选为温度0 50°C，压カ为0.05 0. 20 MPa0本发明中所述再生塔为鼓泡塔、喷淋塔、填料塔、板式塔或組合型再生塔。本发明中所述离子液体包括胍盐类离子液体、醇胺类离子液体、咪唑类离子液体、 季铵盐类离子液体、季膦盐类离子液体、多氮胺类离子液体、吡啶类离子液体、噻唑类离子液体、三氮唑类离子液体、吡咯啉类离子液体、噻唑啉类离子液体和苯并三氮唑类离子液体；优选地，所述离子液体为咪唑类离子液体，例如1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；进一步优选地，所述离子液体为胍盐类离子液体和多氮胺类离子液体，例如四甲基胍乳酸盐、三乙烯四胺乳酸盐。本发明中所述离子液体中的吸收物包括ニ氧化硫、ニ氧化碳、硫化氢等；所述吸收物的含量范围优选为0. 01 Wt. % 50 Wt. %，更优选为1 Wt. % 20 Wt. %。本发明中所述离子液体体积流量与蒸汽体积流量之比优选为1:10 1:10000，更优选为1:50 1:5000。以下将对本发明的离子液体再生及吸收物分离回收エ艺方法作更详细的描述 本发明提供的离子液体再生及吸收物分离回收エ艺方法的原理是离子液体没有蒸汽
压，因此在吹扫过程中不会有损失，而吸收物的挥发性強，可以通过吹扫的方法去除。在吹扫过程中，蒸汽穿过离子液体，通过气流搅动、大大降低液体表面吸收物的蒸汽压，提高吸收物在离子液体中的传质速度；以及通过蒸汽流动携带溶剂的扩散，加大了吸收物在气相中扩散速度。吹扫出的气体冷凝后，蒸汽变为液态，而吸收物仍然保持气态，从而实现吸收物的分离回收。根据本发明的一个实施方式，本发明提供的离子液体再生及吸收物分离回收的エ 艺流程及操作方法如下
如图1所示，将需要再生的离子液体加入到离子液体储罐2中，用泵将离子液体输送到再生塔1的顶部进液ロ 5，再生塔1上方可配有喷淋装置，将离子液体分散，离子液体通过填料层或塔板与蒸汽接触后脱除吸收物，浄化后的离子液体到达再生塔的底部，达到净化标
4准的可以直接将离子液体排出，没有达到标准的再次循环进入离子液体储罐2。经过预处理温度在40 200°C之间的蒸汽，从再生塔1左下方的进气ロ 7进入塔内，塔内有布气装置， 压カ为0.01 2.0 (绝对压力)MPa，气体穿过填料层或者塔板，从再生塔1上方的出气ロ 8 将吹扫后的蒸汽排出。排出后的气体进入冷凝器3，通过冷凝将其中的蒸汽冷凝为液态，通过回收储罐4收集后再次用于离子液体的吹扫，气态吸收物则通过排气ロ 9排出进行回收。在上述离子液体再生及吸收物分离回收エ艺中，再生时间取决于离子液体中吸收物的含量和类型、离子液体种类、温度、压力、蒸汽与离子液体体积流量之比以及填料的效果等因素。与传统离子液体再生方法相比，本发明提供的エ艺方法至少具有以下优点首先， 该方法可以最大程度的去除离子液体中的吸收物，获得高纯度的离子液体；其次，可以在短时间内完成再生，大幅提高了再生效率；再次，该方法避免了使用较高的真空度，解决了エ 业应用中离子液体再生难的问题，降低了能耗；最后，本发明可以有效回收离子液体中的吸收物，減少污染排放，有望实现资源化，同时通过吹扫蒸汽的循环利用，有效地节约了能源和资源。
图1为根据本发明的一个实施方式的离子液体再生及吸收物分离回收エ艺流程图；其中，1.再生塔；2.离子液体储罐；3.冷凝器；4.回收储罐；5.进液ロ；6.出液ロ； 7.进气ロ；8.出气ロ；9.排气ロ。
具体实施例方式下面将结合实施例对本发明提供的离子液体再生及吸收物分离回收エ艺方法作进ー步详细的说明，但并不因此而限制本发明。实施例1
本实施例说明使用水蒸汽对含有的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐进行再生及 SO2分离回收，采用填料塔作为再生塔，吹扫条件为110°C，0. 10 MPa0将含量12. 0%的1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到110°c，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为填料塔，内装有拉西环作为填料。再生塔的上部安装有布液装置，下部为有布气装置。将塔内温度控制到110°C，调节气体流量使离子液体体积与水蒸汽体积比为1:2000，压カ为0. 10 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶喷淋下来，同时蒸汽从塔底进入，塔顶排出，蒸汽与离子液体在填料表面进行接触传质，通过逆流接触吹扫0. 5小时后，离子液体中Sh含量能够降低至0. 01%,离子液体得到再生。将排出的气体通过冷凝器，降温至20°C，水蒸汽冷凝为液态进入储罐，SO2,体通过气体浄化装置后排出收集。储罐中的水重新加热至110°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。实施例2
本实施例说明使用乙醇蒸汽对含有的1- 丁基-3-甲基咪唑溴盐进行再生及SO2分离回收，采用板式塔作为再生塔，吹扫条件为温度90°C，压カ0. 10 MPa0将SO2含量10%的1- 丁基-3-甲基咪唑溴盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到90°C，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为板式塔。将塔内温度控制到90°C， 调节气体流量使离子液体体积与乙醇蒸汽体积比为1:2500，压カ为0. 10 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶喷淋下来，同时气体从塔底进入，塔顶排出，蒸汽与离子液体进行接触传质，通过逆流接触吹扫1小时后，离子液体中SO2含量能够降低至0. 03%，离子液体得到再生。将排出的蒸汽通过冷凝器，降温至10°C，乙醇蒸汽冷凝为液态进入储罐，SO2,体通过气体浄化装置后排出收集。储罐中的乙醇重新加热至90°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。实施例3
本实施例说明使用水蒸汽对含有的四甲基胍乳酸盐进行再生及分离回收，采用鼓泡塔作为再生塔，吹扫条件为温度120°c，压カ0.10 MPa0并且与传统方法进行了对比， 显示出了本方法的优势。将SO2含量15.0%的四甲基胍乳酸盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到 120°C，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为鼓泡塔。将塔内温度控制到120°C，调节气体流量使离子液体体积与水蒸汽体积比为1:5000，压カ为0. 10 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶注入，同时气体从塔底进入，塔顶排出，吹扫气与离子液体进行接触传质，通过鼓泡法吹扫1小时后，离子液体中含量能够降低至0. 57%，离子液体得到再生。将排出的气体通过冷凝器，降温至50°C，水蒸汽冷凝为液态进入储罐，SO2气体通过气体浄化装置后排出收集。储罐中的水重新加热至120°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。采用传统方法对含量15. 0%的四甲基胍乳酸盐进行再生，操作条件为120°C， 真空脱除，真空度为0. 09 MPa,脱除6小时后，离子液体中SO2含量为4. 3%，24小时后，离子液体中含量仍为1. 1。与本发明中方法相比，该方法再生效率过低。实施例4
本实施例说明使用乙酸乙酯蒸汽对含有CO2的四乙基胺丙氨酸盐进行再生井分离回收 CO2,采用鼓泡塔作为再生塔，吹扫条件为90°C，0. 05 MPa0将(X)2含量2. 0%的四乙基胺丙氨酸盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到 90°C，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为鼓泡塔。将塔内温度控制到90°C，调节气体流量使离子液体体积与乙酸乙酯蒸汽体积比为在1:1500，压カ为0.05 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶注入，同时气体从塔底进入，塔顶排出，乙酸乙酯蒸汽与离子液体通过鼓泡的方式接触传质，通过吹扫0. 5小时后，离子液体中(X)2含量能够降低至0. 05%,离子液体得到再生。将排出的气体通过冷凝器，降温至 10°C，乙酸乙酯蒸汽冷凝为液态进入储罐，CO2气体通过气体浄化装置后排出收集。储罐中的乙酸乙酯重新加热至90°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。实施例5
本实施例说明使用水蒸汽对含有H2S的三乙烯四胺乳酸盐进行再生并分离回收H2S,采用鼓泡塔作为再生塔，吹扫条件为110°C，0. 10 MPa0将吐3含量3. 的三乙烯四胺乳酸盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到 110°c，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为鼓泡塔。将塔内温度控制到110°C，调节气体流量使离子液体体积与水蒸汽体积比为1:2000，压カ为0. 10 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶注入，同时气体从塔底进入，塔顶排出，水蒸汽与离子液体通过鼓泡的方式接触传质，通过吹扫0. 5小时后，离子液体中含量能够降低至0. 03%,离子液体得到再生。 将排出的气体通过冷凝器，降温至25°C，水蒸汽冷凝为液态进入储罐，H2S气体通过气体净化装置后排出收集。储罐中的水重新加热至110°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。实施例6
本实施例说明使用水蒸汽对含有CO2的三乙烯四胺乳酸盐进行再生井分离回收CO2,采用鼓泡塔作为再生塔，吹扫条件为120°c，0. 10 MPa0将(X)2含量17. 6%的三乙烯四胺乳酸盐加入到离子液体储罐中，将储罐加热到 120°C，通过泵把离子液体输送到再生塔中，再生塔为鼓泡塔。将塔内温度控制到120°C，调节气体流量使离子液体体积与水蒸汽体积比为1:3500，压カ为0. 10 MPa，将离子液体通过循环泵从塔顶注入，同时气体从塔底进入，塔顶排出，水蒸汽与离子液体通过鼓泡的方式接触传质，通过吹扫2. 5小时后，离子液体中(X)2含量能够降低至0. 12%，离子液体得到再生。 将排出的气体通过冷凝器，降温至40°C，水蒸汽冷凝为液态进入储罐，CO2气体通过气体净化装置后排出收集。储罐中的水重新加热至120°C回到再生塔中，对离子液体进行吹扫。
权利要求
1.一种离子液体再生及吸收物分离回收的エ艺方法，该方法包括使离子液体与蒸汽在再生塔中相接触，以吹扫离子液体中吸收物的步骤。
2.根据权利要求1所述的エ艺方法，其特征在干，所述方法还包括吹扫出的气体经过冷凝，将蒸汽冷凝为液态，保持吸收物呈气态，从而将吸收物分离回收的步骤。
3.根据权利要求1所述的エ艺方法，其特征在干，所述方法还包括将冷凝的液体加热后重新用于离子液体吹扫的步骤。
4.根据权利要求1所述的エ艺方法，其特征在干，所述方法包括如下步骤⑴使离子液体与蒸汽在再生塔中相接触，以吹扫出离子液体中的吸收物；⑵将步骤⑴中吹扫后的气体通过冷凝的方法，使蒸汽液化，并保持吸收物呈气态，从而分离回收吸收物；⑶将步骤⑵中得到的液体重新加热成蒸汽后与离子液体相接触，再次用于吹扫离子液体。
5.根据权利要求4所述的エ艺方法，其特征在干，吹扫离子液体中吸收物的条件优选为温度40 200°C，压カ0.01 2.0 MPa ；更优选为温度80 150°C，压カ0.05 0. 20 MPa ；分离回收吸收物的条件优选为温度 10 100°C，压カ0. 01 2. 0 MPa ；更优选为温度 0 50°C，压カ 0.05 0. 20 MPa0
6.根据权利要求4所述的エ艺方法，其特征在干，所述再生塔为鼓泡塔、喷淋塔、填料塔、板式塔或組合型再生塔；所述气液接触方法包括鼓泡和气液逆流接触。
7.根据权利要求4所述的エ艺方法，其特征在干，所述离子液体包括胍盐类离子液体、醇胺类离子液体、咪唑类离子液体、季铵盐类离子液体、季膦盐类离子液体、多氮胺类离子液体、吡啶类离子液体、噻唑类离子液体、三氮唑类离子液体、吡咯啉类离子液体、噻唑啉类离子液体和苯并三氮唑类等离子液体；优选地，所述离子液体为咪唑类离子液体，例如 1- 丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1- 丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-胺丙基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐；进一步优选地，所述离子液体为胍盐类离子液体和多氮胺类离子液体，例如四甲基胍乳酸盐、三乙烯四胺乳酸盐。
8.根据权利要求4所述的エ艺方法，其特征在干，所述的离子液体中的吸收物包括ニ 氧化硫、ニ氧化碳、硫化氢等；所述吸收物的含量范围优选为0.01 wt. % 50 wt.%，更优选为 1 wt. % 20 wt. %。
9.根据权利要求4所述的エ艺方法，其特征在干，所述离子液体体积流量与蒸汽的体积流量之比优选为1:10 1:10000，更优选为1:50 1:5000。
10.根据权利要求4所述的方法，其特征在干，所述蒸汽选自水蒸汽、乙醇蒸汽、甲醇蒸汽和乙酸乙酯蒸汽中的ー种或多种；优选地，所述蒸汽为水蒸汽。
全文摘要
本发明提供了一种离子液体再生及吸收物分离回收的工艺方法，该方法是以水、乙醇等蒸汽作为吹扫气，采用不同的塔型，在40~200℃的温度和0.01~2.0MPa的压力下，吹扫脱除离子液体中的吸收物，吹扫出的气体通过冷凝将蒸汽与吸收物分离，从而实现离子液体再生及吸收物分离回收的方法。该工艺方法是通过鼓泡或气液逆流接触的方法使蒸汽通过离子液体，采用各种塔型提高传质效果，实现离子液体的再生；通过冷凝将蒸汽冷却为液态，并且保持吸收物呈气态，从而将吹扫出的吸收物分离回收；冷凝后的蒸汽再次加热用于离子液体的吹扫。本发明的工艺方法在较短的时间内能有效的对离子液体进行再生，从而实现离子液体的重复利用，以及吸收物的分离回收。
文档编号B01D53/14GK102580342SQ201110007929
公开日2012年7月18日 申请日期2011年1月14日 优先权日2011年1月14日
发明者任树行, 吴卫泽, 田士东 申请人:北京化工大学