一种利用含盐制造技术

本发明专利技术属于分离纯化技术领域，公开了一种利用含盐

【技术实现步骤摘要】
一种利用含盐N
‑
甲基吡咯烷酮给气体脱水的方法


[0001]本专利技术属于分离纯化领域，具体涉及一种利用含盐
N
‑
甲基吡咯烷酮给气体脱水的方法
。

技术介绍

[0002]工业上对于脱水干燥需求广泛，在许多工业情境中脱除气体中的水具有必要性，如天然气脱水
、
氢气脱水
、
乙炔脱水和氯甲烷脱水等
。
以氢气脱水为例，脱水可以实现以下优点：（1）保护设备，水分的存在对于设备和工艺可能产生不良影响，如在氢气冷却器或催化剂中，水分存在可能导致腐蚀
、
堵塞或者催化剂活性降低等，通过脱水处理以避免对工艺和设备产生影响；（2）防止冷凝，当氢气中的水分达到饱和点时，工艺中如果出现降温或者减压操作，可能会导致水分冷凝，引起管道或设备的损害，乃至对后续工艺产生影响；（3）提高纯度，目前很多工艺情景对于氢气产品的高纯度具有要求，水分是氢气常见的杂质之一，为了提高氢气纯度，脱水是必要的；（4）符合工艺要求，在氢气燃料电池等情境中，过高的水含量可能导致电池性能下降等，因此必须脱除水分以满足工艺要求
。
[0003]目前工业上用于气体干燥的方法主要有固体除湿法
、
冷却除湿法和溶剂除湿法
。
固体除湿法中采用较多的是活性氧化铝吸附法，其优点在于工艺流程较短，工业上应用较多，产品含水量低至
200ppm
左右；缺点是活性氧化铝需要从国外进口，价格高昂，并且使用时磨损严重且容易失活，寿命较短
。
另外，由于脱附塔需要真空操作，对设备密封性要求较高
。
冷却除湿法适用于高温
、
高含水量的天然气的除湿，优点在于处理量大，设备采购成本低；缺点是耗电量大，且气体的干燥效果无法满足极低含水量的要求
。
现在主流的溶剂除湿法是采用三甘醇进行干燥，其优点在于三甘醇采购价格便宜，工艺流程成熟；该流程缺点主要有三甘醇在高于
204
摄氏度时就会发生分解，所以溶剂回收塔的塔釜温度需要进行严格控制，这增大了塔的操作难度，以及生产过程中三甘醇由于挥发性损失很多，不仅增加溶剂成本，还会对环境造成污染
。
[0004]N
‑
甲基吡咯烷酮（
NMP
）是一种工业上常用的有机溶剂，由于其独特的构效关系，使其几乎能溶解任何有机物，因此而被广泛用作溶剂和萃取剂
。N
‑
甲基吡咯烷酮的沸点和热解温度都要比三甘醇高，因此相较于三甘醇具有不易发生热解和产生二次挥发的优点
。
虽然
NMP
具有良好的吸湿性，但是在大气通量
、
高水含量的工业情景中，脱水效果有限，同时会有少量
NMP
挥发到气体中影响产品纯度，因此使用受限
。
[0005]近年来，盐效应理论的研究受到重视，溶剂加盐强化分离效果的案例也在工业上有所应用，如乙醇脱水和
C4
分离等
。
在
NMP
中加入一种合适的盐类，能够大幅提高
NMP
的脱水效果，降低
NMP
的挥发度，很好地克服了
NMP
的缺点
。
含盐组分的有机溶液的热力学数据缺失和热力学模型的复杂性是限制加盐过程强化的重要原因，目前存在的电解质模型都很难准确的描述盐和有机溶液体系的热力学性质，基于基团贡献法的热力学模型又需要大量的实验数据回归模型参数
。
因此很难从种类繁多，性质多样的盐中筛选出合适的类型
。

技术实现思路

[0006]针对现有技术中存在的问题和不足，本专利技术的目的在于提供一种利用加盐
N
‑
甲基吡咯烷酮给气体脱水的方法
。
[0007]基于上述目的，本专利技术采用如下技术方案：本专利技术第一方面提供了一种利用含盐
N
‑
甲基吡咯烷酮给气体脱水的方法，包括如下步骤：将含水气体和吸附剂进料吸收塔进行逆流接触后，含脱水气体的顶料流从所述吸收塔的塔顶分出；然后所述含脱水气体的顶料流进料闪蒸罐进行加压冷凝处理，得到脱水后的气体；所述吸附剂为含盐的
N
‑
甲基吡咯烷酮（
NMP
）
。
[0008]优选地，所述气体为氢气
。
[0009]更加优选地，所述加压冷凝处理是为了脱除脱水氢气中挥发的少量
NMP。
[0010]COSMO
‑
SAC
模型是一种基于统计力学和量子化学的预测型分子热力学模型，其将真实溶液近似成带有屏蔽电荷的导体，通过计算分子表面的电荷密度分布来计算混合物的活度系数，再通过热力学方程计算其它的热力学性质
。
由于分子表面的电荷密度的概率分布即
σ
‑
profile
，仅需要分子结构就能对其进行计算，因此
COSMO
‑
SAC
模型不需要实验数据就能对混合物的热力学性质进行描述，使用非常方便，其准确性也得到了大量的研究和实验证明，
COSMO
‑
SAC
模型能够准确定性地描述混合物体系的热力学性质，因此
COSMO
‑
SAC
模型被广泛应用于药物设计
、
离子液体筛选等工作
。
[0011]由于离子液体本质是液态的熔融盐，因此，
COSMO
‑
SAC
模型同样适用于含盐混合物的筛选，经过使用
COSMO
‑
SAC
模型对水在加盐的
NMP
溶液的亨利系数筛选，最后确定四乙基氯化铵盐能够很好地强化
NMP
的脱水效果，同时降低了
NMP
的挥发度
。
[0012]优选地，所述吸附剂中的盐为四乙基氯化铵（
TEAC
）；所述四乙基氯化铵占含盐的
N
‑
甲基吡咯烷酮质量的5％
‑
20
％，优选
10
％
。
进一步地，所述
TEAC、NMP、
氢气和水体系采用
COSMO
‑
SAC
模型描述其热力学性质，经模拟和计算证明其具备良好的氢气脱水效果
。
[0013]进一步地，为了使脱水工艺流程在达到预期的脱水效果的前提下能有更低的能耗和吸收剂用量，本工艺对一系列操作参数和设计参数进行了优化，具体如下所示：优选地，所述吸收塔为填料塔；所述吸收塔的理论塔板数为4‑6块，优选5块；所述吸收塔的压力为
1atm
；所述吸收塔的塔内温度为
15
‑
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种利用含盐
N
‑
甲基吡咯烷酮给气体脱水的方法，其特征在于，包括如下步骤：将含水气体和吸附剂进料吸收塔进行逆流接触后，含脱水气体的顶料流从所述吸收塔的塔顶分出；然后所述含脱水气体的顶料流进料闪蒸罐进行加压冷凝处理，得到脱水后的气体；所述吸附剂为含盐的
N
‑
甲基吡咯烷酮
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述吸附剂中的盐为四乙基氯化铵
。3.
根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述四乙基氯化铵占含盐的
N
‑
甲基吡咯烷酮质量的5％
‑
20
％
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述气体为氢气；所述含水氢气中水的质量分数为
5%
‑
10%。5.
根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述吸收塔为填料塔；所述吸收塔的塔顶压力为
1atm
；所述吸收塔的塔内温度为
15
‑
25℃
；所述吸收塔的理论塔板数为4‑6块
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述含水氢气的进料口位于所述吸收塔的自塔顶最后1块理论塔板处；所述含水氢气的进料温度为
25℃
；所述含水氢气的进料压力为常压；所述含水氢气的进料流量为
2000
‑
2500kg/h。7.
根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述吸...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋彦磊，徐宜彬，宋明昊，王汉潇，刘英杰，雷志刚，
申请(专利权)人：滨州裕能电子材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：