CN105408003A - 使用离子液体溶剂进行的分离 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了如下的系统和方法，所述系统和方法提供包含气体组分的工艺物流，通过分离器的离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述气体组分，并且在再生器中从所述离子液体溶剂中回收所捕集的气体组分。可以通过所述分离器的离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集第二气体组分，并且可以在所述再生器中从所述离子液体溶剂中回收所述第二气体组分。或者，所述工艺物流中的所述第二气体组分可以未被所述离子液体溶剂所捕集，并且可以由膜单元回收所述未捕集的第二气体组分。

Description

使用离子液体溶剂进行的分离
技术领域
本公开涉及使用离子液体溶剂从工艺物流中分离一种或多种气体组分。
背景技术
在商业加工设施中存在许多工艺物流，所述设施包括化学、石油化学、聚合、石油和天然气工业中的设施，所述工艺物流含有两种或更多种流体组分。含有两种或更多种流体组分的工艺物流的实例包括：聚合工艺物流、乙烷裂解炉工艺物流、天然气工艺物流、合成气工艺物流、生物质气化工艺物流、费-托(Fischer-Tropsch)工艺物流、烷烃脱氢工艺物流、以及醇脱水工艺物流。有时，期望分离工艺物流的流体组分以使所述工艺物流“升级”和/或回收有价值的流体组分。
分离技术包括常规的蒸馏、使用离子液膜进行的吸收、以及使用金属盐的水溶液进行的吸收。在流体组分具有接近的沸点时，蒸馏需要很多个阶段和/或高回流比，并且可能是成本过高的。离子液膜受膜扩散速率的限制并且可能具有不佳的通量或需要大量的资本支出以进行商业应用。金属盐水溶液中的水具有很大的蒸气压，这会使得从水溶液中对所分离的组分进行的回收变得效率低下(例如在从水溶液中分离所述组分之后所述组分通常带有水，从而需要脱水)。
持续需要用于商业加工设施中的工艺物流的改进的分离技术。
发明内容
所公开的实施方案包括一种方法，所述方法包括提供包含气体组分的工艺物流；通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述气体组分的至少一部分；以及从所述离子液体溶剂中回收所捕集的气体组分的至少一部分。在实施方案中，通过所述离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集第二气体组分的至少一部分，并且所述方法还包括从所述离子液体溶剂中回收所述第二气体组分的至少一部分。在实施方案中，所述工艺物流中的第二气体组分的至少一部分未被离子液体溶剂所捕集，并且所述方法还包括由膜单元回收所述未捕集的第二气体组分的至少一部分。
所公开的实施方案包括一种系统，所述系统包括工艺物流，所述工艺物流包含气体组分；分离器，所述分离器包括离子液体溶剂，其中所述分离器接收所述工艺物流，其中所述离子液体溶剂捕集所述气体组分的至少一部分；捕集物流，所述捕集物流离开所述分离器并且包含被捕集在所述离子液体溶剂中的所述所捕集的气体组分；以及再生器，所述再生器接收所述捕集物流，其中所述再生器使所述离子液体溶剂再生并且排放所回收的气体组分。在实施方案中，所述离子液体溶剂还从所述工艺物流中捕集第二气体组分的至少一部分，所述捕集物流还包含所捕集的第二气体组分，并且所述再生器排放所回收的第二气体组分。在实施方案中，所述离子液体溶剂没有从所述工艺物流中捕集第二气体组分的至少一部分，并且所述系统还包括未捕集的物流，所述未捕集的物流离开所述分离器并且包含所述未捕集的第二气体组分。在实施方案中，所述系统还可以包括膜单元以回收所述第二气体组分。
上文已经相当宽泛地概述了所公开的本发明主题的特征和技术优势以使得可以更好地了解下列详细说明。在阅读优选的实施方案的下列详细说明时并且通过参考附图，上文所述的各种特征以及其它特征对本领域技术人员来说将是显而易见的。
附图说明
为了详细说明所公开的方法和系统的优选的实施方案，现在将参考附图，其中：
图1图示了所公开的系统的一个实施方案的工艺流程图；以及
图2图示了所公开的系统的另一个实施方案的工艺流程图。
具体实施方式
本文公开了有关于使用离子液体溶剂从工艺物流中分离一种或多种气体组分，从而使得对所述气体组分进行回收，例如以提高工艺效率(例如避免气体组分再循环)或使用所述气体组分(例如避免有价值的气体组分被浪费地燃烧)的系统和方法的实施方案。
所公开的实施方案可以与适合于利用离子液体溶剂进行气体组分分离的任何工艺物流结合使用。包含可以与其它流体组分分离的气体组分的工艺物流的实例包括：包含烯烃和烷烃的聚合工艺物流；包含乙烷和乙烯的乙烷裂解炉工艺物流；包含天然气和酸性气体的天然气工艺物流；包含合成气和二氧化碳的合成气工艺物流；包含二氧化碳的生物质气化工艺物流；包含未反应的合成气、甲烷、烯烃、以及烷烃的费-托工艺物流；包含烯烃和烷烃的烷烃脱氢工艺物流；包含烯烃、烷烃、以及醇的醇脱水工艺物流；等。
本文所公开的实施方案是在包含气体组分的工艺物流的背景下被论述的，所述气体组分包括i)烯烃和/或烷烃、或ii)酸性气体(例如CO2和/或H2S)。
“气体组分”可以指的是烯烃、烷烃、酸性气体、天然气工艺物流的一种或多种组分、合成气工艺物流的一种或多种组分、氢气、氮气、氧气、水、一氧化碳、含氧化合物(例如醇)、或其组合。
“烯烃”可以指的是具有碳-碳双键的C2-C50烃。合适的烯烃可以包括其它官能团，如羟基、羧酸基、杂原子等，前提条件是这些基团不与离子液体溶剂反应。使用乙烯作为烯烃来描述本文所公开的实施方案。
“烷烃”可以指的是饱和的C2-C50烃。使用乙烷和/或异丁烷描述本文所公开的实施方案。
“酸性气体”可以指的是CO2、H2S、RSH、CS2、COS以及SO2、或其组合。使用CO2和H2S描述本文所公开的实施方案。
图1示出了所公开的系统100的一个实施方案的工艺流程图。所述系统100可以包括分离器110和再生器120。可以将包含气体组分(任选地，第二气体组分)的工艺物流111供给到分离器110中，所述分离器110接收所述工艺物流111。所述分离器110可以包括离子液体溶剂，并且所述离子液体溶剂可以捕集所述气体组分的至少一部分(任选地，所述第二气体组分的至少一部分)。包含由所述离子液体溶剂捕集的气体组分(任选地，第二气体组分)的捕集物流113可以从分离器110离开并且流到再生器120中，并且所述再生器120可以接收所述捕集物流113。工艺物流111中没有由分离器110中的离子液体溶剂捕集的部分可以离开分离器110并且经由未捕集的物流112流动以用于进一步加工、使用、销售、燃烧等。再生器120可以使离子液体溶剂再生并且排放所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)。所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)可以从再生器120经由物流121流动以用于进一步加工、使用、销售等。再生的离子液体溶剂可以从再生器120经由溶剂流122流到分离器110中。离子液体溶剂一般可以循环穿过包括分离器110、捕集物流113、再生器120、以及溶剂流122的溶剂循环系统。捕集物流113可以包括加热器114，所述加热器114能够在所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)流向再生器120时加热所述捕集物流113。溶剂流122可以包括冷却器123，所述冷却器123能够在再生的离子液体溶剂流向分离器110时冷却所述溶剂流；以及泵124，所述泵124用于提供原动力以使再生的离子液体溶剂流动。系统100还可以包括图1中未示的一个或多个压缩机、泵、热交换器、阀门、控制器件、安全器件、或类似的设备。这些设备可以根据本领域技术人员在本公开的帮助下所认可的技术被包括在系统100中。
在实施方案中，工艺物流111的气体组分可以包括乙烯、异丁烷、或酸性气体(例如CO2和/或H2S)。在另外的实施方案中，工艺物流111的第二气体组分可以包括乙烯、异丁烷或酸性气体(例如CO2和/或H2S)。如上文所述，工艺物流111可以包含第二气体组分，并且离子液体溶剂可以捕集所述第二气体组分的至少一部分。在实施方案中，除了捕集所述气体组分的至少一部分之外，还捕集所述第二气体组分的至少一部分。在一个实施方案中，所述气体组分包括乙烯并且所述第二气体组分包括异丁烷。在一个替代性实施方案中，所述气体组分包括二氧化碳，并且所述第二气体组分包括硫化氢。
在一个实施方案中，离子液体溶剂可以捕集所述气体组分的至少一部分；除此之外或作为另外一种选择，离子液体溶剂可以捕集所述第二气体组分的至少一部分；除此之外或作为另外一种选择，离子液体溶剂可能没有捕集所述第二气体组分的至少一部分。
在实施方案中，离子液体溶剂可以经由各种捕集机制来捕集所述气体组分和/或所述第二气体组分。在一个实施方案中，所述气体组分的至少一部分由离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集。在一个另外的实施方案中，所述第二气体组分的至少一部分由离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集。在实施方案中，捕集所述气体组分的机制与捕集所述第二气体组分的机制是相同的。举例来说，所述气体组分和所述第二气体组分这两者均可以经由吸收、吸附、溶解、或络合被捕集。在一个替代性实施方案中，捕集所述气体组分的机制与捕集所述第二气体组分的机制是不同的。举例来说，所述气体组分可以经由吸收被捕集并且所述第二气体组分可以经由吸附或溶解被捕集。在另一个实施例中，所述气体组分可以在发生络合的情况下经由吸收被捕集并且所述第二气体组分可以在没有发生络合的情况下经由吸收被捕集。
在实施方案中，工艺物流111还可以包含其它流体组分，如其它气体组分。工艺物流111的其它气体组分可以包括氢气、氮气、乙烷、天然气、合成气、或其组合。
在实施方案中，工艺物流111中所述气体组分和/或所述第二气体组分的浓度可以包括所述工艺物流111的大于约10重量％、20重量％、30重量％、40重量％、50重量％、60重量％、70重量％、80重量％、90重量％或更大。
在实施方案中，分离器110可以包括如下的容器，所述容器被配置成使离子液体溶剂流过其中以从包含气体组分(任选地，第二气体组分)和一种或多种其它流体(例如气体)组分的工艺物流111中选择性地捕集(例如吸收、吸附、溶解、络合、或其组合)所述气体组分(任选地，所述第二气体组分)的至少一部分。
在一个实施方案中，分离器110可以被配置成例如通过使气体鼓泡穿过液体来使气体(例如工艺物流111的气体组分，任选地，第二气体组分)在离子液体溶剂内逸散。在一个实施方案中，分离器110可以包括溶剂循环系统，所述溶剂循环系统被配置成使离子液体溶剂循环穿过分离器110。合适的分离器配置的非限制性实例包括吸收塔；变压吸收器(PSA)；喷射罐；搅拌式反应器；与一个或多个压缩机、一个或多个泵124、以及一个或多个热交换器(例如加热器114、冷却器123)联接的容器；或其组合。合适的分离器的实例说明于天然气加工者协会(GasProcessorsAssociation)的《工程数据手册》(第10版)(EngineeringDataBook10 th ed.)的图19-16中。
在一个另外的和/或替代性实施方案中，分离器110可以包括填充床或填充塔，所述填充床或填充塔被配置成维持(例如离子液体溶剂内所逸散的气体的)更小的气泡尺寸，例如以维持气体与离子液体溶剂之间相对大的接触表面积，例如以维持气体向液体中的质量传递和/或捕集的效率。在一个实施方案中，填充床或填充塔的填充材料可以包含聚合材料、金属材料、或其组合。在一个实施方案中，分离器110可以具有多个填充床或填充塔。在一个实施方案中，分离器110的一个或多个区段可以具有填充材料。在实施方案中，所述填充材料可以具有散堆填料或可以具有规整填料。
在实施方案中，分离器110可以包括两个或更多个区段。举例来说，第一区段可以在第一组的条件(例如温度、压力、流量、质量流量比)下运行，并且第二区段可以在第二组的条件(例如温度、压力、流量、质量流量比)下运行。
在实施方案中，分离器110的功能有时可以是捕集气体组分(任选地，第二气体组分)，并且在其它时候，可以是不捕集气体组分(任选地，第二气体组分)。即，分离器110还可以充当再生器。在这些实施方案中，在分离器110运行时的温度和压力可以取决于所述功能。举例来说，分离器110在运行以捕集气体组分(任选地，第二气体组分)时的温度和压力可以是本文对于捕集气体组分(任选地，第二气体组分)所公开的那些。分离器110在运行以释放气体组分(任选地，第二气体组分)时的温度和压力可以是本文对于再生器120所公开的那些。在这些实施方案中，分离器110可以另外地或替代地被配置成排空一种或多种气体(例如先前捕集并且然后释放的气体，如烯烃、酸性气体、烷烃)和/或有助于经由压差释放所捕集的气体。
在实施方案中，分离器110可以被配置成提供或维持工艺物流111的气体组分的合适的分压。这样的合适的分压可以是约14.8psia至约57.7psia；或者，约19.7psia至约47.7psia；或者，约19.7psia至约29.7psia。在一个实施方案中，分离器110可以被配置成提供或维持约0psia至约100psia的乙烯分压。
在一个实施方案中，分离器110可以被配置用于分批运行和/或连续运行。
在实施方案中，系统100可以包括两个或更多个分离器(例如分离器110和一个或多个其它分离器)。举例来说，系统100可以包括两个分离器，它们中的每一个均可以根据本文所公开的实施方案之一加以配置。具有两个或更多个分离器的实施方案可以被配置用于对气体组分(任选地，第二气体组分)进行变压吸收(PSA)。举例来说，通过使用两个或更多个分离器，系统100可以被配置成通过在将气体组分(任选地，第二气体组分)吸收到第一分离器中的“第一批”中的同时，在第二分离器中“第二批”被准备用于进行吸收而允许连续运行。因而，通过在两个或更多个合适的分离器之间循环，系统可以连续运行。具有两个或更多个分离器的系统的实例公开在2012年9月13日公开的名称为“通过吸收回收乙烯(EthyleneRecoveryByAbsorption)”并且以引用的方式整体并入本文的美国专利申请公开号2012/0232232中。
在实施方案中，分离器110可以被配置成具有约1至约350；或者，约1至约200；或者，约10至约200；或者，约10至约100的液体/气体质量流量比。在实施方案中，分离器110的液体/气体质量流量比可以包含一定的值以使得气体组分的至少一部分由离子液体溶剂捕集。在另外的或替代性实施方案中，分离器110的液体/气体质量流量比可以包含一定的值以使得气体组分的至少一部分以及第二气体组分的至少一部分由离子液体溶剂捕集。一般来说，捕集气体组分的至少一部分以及第二气体组分的至少一部分的质量流量比大于仅捕集气体组分的至少一部分的质量流量比。在实施方案中，捕集气体组分的至少一部分以及第二气体组分的至少一部分的质量流量比显著大于仅捕集气体组分的至少一部分的质量流量比(例如约2倍、约3倍、约4倍、约5倍、约6倍、约7倍、约8倍、约9倍、约10倍、约11倍、约12倍、约13倍、约14倍、约15倍、或更多倍)。在一个实施方案中，液体/气体质量流量比的“液体”可以包含离子液体溶剂；或者，液体/气体质量流量比的“液体”可以包含离子液体溶剂以及流入和/或流过分离器110的其它液体的任何组合；或者，液体/气体质量流量比的“液体”可以包含离子液体溶剂以及流入和/或流过溶剂循环系统的其它液体的任何组合。在一个实施方案中，液体/气体质量流量比的“气体”可以包含工艺物流111的气体组分；或者，液体/气体质量流量比的“气体”可以包含工艺物流111的气体组分和第二气体组分；或者，液体/气体质量流量比的“气体”可以包含流入和/或流过工艺物流111和/或分离器110(例如来自工艺物流111、来自流入分离器110中的所有物流、或来自流入分离器110中的物流的组合)的气体的任何组合。
在其中分离器110包括两个或更多个区段的实施方案中，所述两个或更多个区段可以在相同的或不同的液体/气体质量流量比下运行。举例来说，分离器110的第一区段可以在第一液体/气体质量流量比下运行并且第二区段可以在第二液体/气体质量流量比下运行，其中第一液体/气体质量流量比不同于第二液体/气体质量流量比。
在一个实施方案中，分离器110可能能够选择性地引发热和/或压力的波动、变化或循环。举例来说，分离器110可以在捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的温度和压力与不捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的温度和压力之间循环。
在实施方案中，分离器110运行时的一种或多种温度可以取决于分离器110在给定时间的功能。举例来说，分离器110可以被配置成提供或维持第一温度(例如对于分离器110的运行所公开的那些温度中的一种或多种)以实现捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的目的，并且分离器110可以被配置成提供或维持第二温度(例如对于再生器120的运行所公开的那些温度中的一种或多种)以实现使离子液体溶剂再生、回收所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)、或这两者的目的。
在其中分离器110运行以捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的实施方案中，分离器110可以在约5℃至约50℃；或者，约20℃至约40℃的温度下运行。在其中分离器110运行以不捕集(即释放)气体组分(任选地，第二气体组分)的实施方案中，分离器110可以在约60℃至约450℃的温度下、在比分离器110在以捕集模式起作用时的温度高的温度下、或这两者下运行。
在实施方案中，分离器110运行时的一种或多种压力可以取决于分离器110在给定时间的功能。举例来说，分离器110可以被配置成提供或维持第一压力(例如对于分离器110的运行所公开的那些压力中的一种或多种)以实现捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的目的，并且分离器110可以被配置成提供或维持第二压力(例如对于再生器120的运行所公开的那些压力中的一种或多种)以实现使离子液体溶剂再生、回收所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)、排放所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)、或其组合的目的。
在其中分离器110运行以捕集气体组分(任选地，第二气体组分)的实施方案中，分离器110可以在约100psia至约250psia的压力下运行。在其中分离器110运行以不捕集(即释放)气体组分(任选地，第二气体组分)的实施方案中，分离器110可以在大于或等于约14.7psia的压力下、在比分离器110在捕集气体组分(任选地，第二气体组分)时运行时的压力小(例如小20psi)的压力下、或这两者下运行。
在实施方案中，离子液体溶剂一般可以包含阳离子、阴离子、Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。在一个实施方案中，离子液体溶剂可能能够可逆地络合、可能能够吸收、可能能够吸附、可能能够溶解、或以其组合方式捕集工艺物流111的气体组分的至少一部分。在另外的或替代性实施方案中，离子液体溶剂可能能够可逆地络合、可能能够吸收、可能能够吸附、可能能够溶解、或以其组合方式捕集工艺物流111的第二气体组分的至少一部分。
在一个实施方案中，离子液体溶剂在14.7psia和25℃下可以包含液相。在一个实施方案中，离子液体溶剂可以被称为室温离子液体(“RTIL”)。本文所公开的离子液体溶剂在所公开的系统的运行条件下可能包含可忽略的蒸气压，从而使得在运行期间离子液体溶剂的损失是可忽略不计的。此外，使用本文所公开的离子液体溶剂减少了VOC的排放。
在实施方案中，离子液体溶剂可以包含阳离子和阴离子。在实施方案中，阳离子可以包括乙基甲基咪唑[emim]阳离子、丁基甲基咪唑[bmim]阳离子、丁基甲基吡啶[mebupyl]阳离子、或其组合。在实施方案中，阴离子可以包括双(三氟甲磺酰基)酰胺[Tf2N]阴离子、六氟磷酸根[PF6]阴离子、三氟甲磺酸根[TfO]阴离子、二氰胺[DCA]阴离子、四氟硼酸根[BF4]阴离子、硫氰酸根[SCN]阴离子、硝酸根[NO3]阴离子、磺酸根[CF3SO3]阴离子、甲基硫酸根[CH3SO4]阴离子、或其组合。
在实施方案中，离子液体溶剂可以包括乙基甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰胺盐([emim][Tf2N])、丁基甲基咪唑六氟磷酸盐([bmim][PF6])、乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐([emim][TfO])、乙基甲基咪唑二氰胺盐([emim][DCA])、丁基甲基咪唑二氰胺盐([bmim][DCA])、丁基甲基咪唑四氟硼酸盐([bmim][BF4])、丁基甲基吡啶四氟硼酸盐([mebupyl][BF4])、丁基甲基咪唑硫氰酸盐([bmim][SCN])、N-丁基-4-甲基吡啶硫氰酸盐([mebupyl][SCN])、1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐([bmim][NO3])、乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐([emim][CF3SO3])、丁基甲基咪唑甲基硫酸盐([bmim][CH3SO4])、或其组合。
在一个实施方案中，乙基甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰胺盐可以包括1-乙基-3-甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰胺盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑六氟磷酸盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑二氰胺盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑二氰胺盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑四氟硼酸盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基吡啶四氟硼酸盐可以包括N-丁基-4-甲基吡啶四氟硼酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑硫氰酸盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑硫氰酸盐。在一个实施方案中，乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐可以包括1-乙基-3-甲基咪唑三氟甲磺酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑硝酸盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑硝酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基咪唑甲基硫酸盐可以包括1-丁基-3-甲基咪唑甲基硫酸盐。在一个实施方案中，丁基甲基吡啶硫氰酸盐可以包括N-丁基-4-甲基吡啶硫氰酸盐。
在另外的实施方案中，离子液体溶剂还可以包含Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
在实施方案中，可以将Ag(I)盐在离子液体溶剂中溶解、分散、悬浮、或其组合。在溶解、分散、悬浮、或其组合时，Ag(I)盐可以在离子液体溶剂中形成Ag(I)阳离子。Ag(I)盐可以包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐([Ag(I)][Tf2N])、三氟甲磺酸银(I)([Ag(I)][TfO])、硝酸银(I)([Ag(I)][NO3])、或其组合。在实施方案中，离子液体溶剂中银(例如Ag(I))的浓度是0N至约5N；或者，约0.45N至约1.8N。所公开的实施方案还包括如下的离子液体溶剂，所述离子液体溶剂不具有银盐并且包含本文所公开的离子液体中的一种或多种。
在实施方案中，可以将Cu(I)盐在离子液体溶剂中溶解、分散、悬浮、或其组合。在溶解、分散、悬浮、或其组合时，Cu(I)盐可以在离子液体溶剂中形成Cu(I)阳离子。Cu(I)盐可以包括氯化铜(I)([Cu(I)][Cl])、溴化铜(I)([Cu(I)][Br])、三氟乙酸亚铜([Cu(I)][TFA])、硝酸铜(I)([Cu(I)][NO3])、或其组合。在实施方案中，离子液体溶剂中铜(例如Cu(I))的浓度是0N至约5N；或者，约0.45N至约1.8N。所公开的实施方案还包括如下的离子液体溶剂，所述离子液体溶剂不具有铜盐并且包含本文所公开的离子液体中的一种或多种。
不意图受理论所束缚，本文所公开的离子液体溶剂的实施方案可以与气体组分(例如烯烃)的碳碳双键相互作用。在一个实施方案中，对气体组分的至少一部分(任选地，第二气体组分的至少一部分)进行捕集可以包括使用离子液体溶剂，例如经由形成络合物、连接、键、引力、相互作用、溶液或其组合可逆地络合、结合、连接、键合、相互作用、溶解或以其组合方式捕集气体组分(任选地，第二气体组分)。举例来说，烯烃(例如乙烯)可以与离子液体溶剂的Ag(I)阳离子和/或Cu(I)阳离子络合以形成所捕集的烯烃(例如乙烯)络合物。
在实施方案中，本文所公开的离子液体溶剂可以对所述气体组分(任选地，所述第二气体组分)具有优先于工艺物流111中的一种或多种流体组分的选择性。举例来说，本文所公开的离子液体溶剂可以对乙烯具有优先于乙烷的选择性；可以对异丁烷具有优先于乙烷的选择性；可以对CO2具有优先于天然气的选择性；可以对CO2具有优先于合成气的选择性；可以对H2S具有优先于天然气的选择性；或其组合。
在实施方案中，离子液体溶剂对所述气体组分(任选地，所述第二气体组分)优先于工艺物流111中的一种或多种流体组分的选择性可以是约8至大于约300。举例来说，对乙烯优先于乙烷的选择性、对异丁烷优先于乙烷的选择性、对CO2优先于天然气或合成气的选择性、对H2S优先于天然气的选择性、或其组合可以是约8至大于约300。
在一个实施方案中，离子液体溶剂可以从包含各种其它流体(例如气体)的工艺物流111中可逆地捕集(例如吸收、吸附、溶解、络合或其组合)气体组分(例如乙烯、CO2)和/或引发对其的捕集。在一个另外的或替代性实施方案中，离子液体溶剂可以从工艺物流111中可逆地捕集(例如吸收、吸附、溶解、络合或其组合)第二气体组分(例如异丁烷、H2S)和/或引发对其的捕集。在一个另外的或替代性实施方案中，除了气体组分(例如乙烯、CO2)之外，离子液体溶剂还可以从工艺物流111中可逆地捕集(例如吸收、吸附、溶解、络合或其组合)第二气体组分(例如异丁烷、H2S)和/或引发对其的捕集。
在实施方案中，在分离器110中工艺物流111组分相对于离子液体溶剂的流动可以是顺流的、逆流的、或在分离器110的区段中分阶段的。
在实施方案中，工艺物流111中没有由离子液体溶剂捕集的组分和/或组分的部分(例如在其中第二气体组分的至少一部分没有被捕集、其中第三气体组分没有被捕集的实施方案中)可以流出分离器110并且经由未捕集的物流112流动。在实施方案中，未捕集的物流112可以包含氢气、氮气、乙烷、异丁烷、或其组合。在替代性实施方案中，未捕集的物流112可以包含合成气。在替代性实施方案中，未捕集的物流112可以包含天然气。根据本领域已知的技术对未捕集的物流112中的组分中的一种或多种进行进一步加工；可以将未捕集的物流112中的一种或多种组分燃烧；或其组合。在图2中所示的系统200的实施方案中，可以经由膜单元130(详细论述于下文中)回收未捕集的第二气体组分。
在实施方案中，气体组分的至少一部分(任选地，第二组分的至少一部分)可以离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。捕集物流113可以包含离子液体溶剂、气体组分的被捕集的部分(例如乙烯、CO2)、第二气体组分的被捕集的部分(例如异丁烷、H2S)、或其组合。
在实施方案中，再生器120可以包括一个或多个容器(例如串联、并联、或这两者)，所述容器被配置成使离子液体溶剂再生、释放所捕集的气体组分的至少一部分、释放所捕集的第二气体组分的至少一部分、或其组合。在一个实施方案中，可以使用一种或多种热源加热再生器120以从离子液体溶剂中释放气体组分(任选地，第二气体组分)以使离子液体溶剂再生，所述热源包括冷却水、低压蒸汽、或其组合。
在一个实施方案中，再生器120可以被配置成基于适合于从再生器120中的离子液体溶剂中释放(例如改变溶解度、气化、解吸)所捕集的气体组分(任选地，第二气体组分)的温度来运行。在实施方案中，再生器120可以在比分离器110的温度高的温度、约60℃至约450℃的温度、或其组合下运行。在另外的或替代性实施方案中，再生器120可以在约93℃至约204℃；或者，约93℃至约149℃；或者，约149℃至约204℃的温度下运行。
在一个实施方案中，再生器120可以被配置以使得捕集物流113的组分在进入再生器120时经受压差。在这样的一个实施方案中，再生器120可以被配置成提供或维持适合于从再生器120中的离子液体溶剂中释放(例如改变溶解度、气化、解吸)所捕集的气体组分(任选地，第二气体组分)的合适的压力。在实施方案中，再生器120可以在比分离器110运行时的压力小(例如小约20psia)的压力、大于或等于约14.7psia的压力、或其组合下运行。在另外的或替代性实施方案中，再生器120可以在大于约16psia或约50psia的压力下运行。
在实施方案中，再生器120可以包括经由压差运行的一系列容器，其中该系列中的容器中的每一个在相同的或不同的压力下运行。举例来说，再生器120可以包括串联的两个容器，其中第一容器在本文对于再生器120所公开的压力下运行，并且第二容器在本文对于再生器120所公开的比第一容器的压力低的压力下运行。
在一个实施方案中，再生器120可以被配置用于分批工艺和/或连续工艺。举例来说，再生器120可以传统的分批或连续操作来运行。在另一个实施例中，两个或更多个再生器可以分批模式运行并且交替运行，以使得系统100中离子液体溶剂的再生是连续的。
在再生器120中，捕集物流113的一种或多种所捕集的气体组分(例如气体组分和任选地，第二气体组分)可以分离以形成包含所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)的回收物流121和包含再生的离子液体溶剂的溶剂流122。“再生”意指至少大部分的所捕集的气体组分(任选地，第二气体组分)已从再生器120中的离子液体溶剂中被释放。释放可以包括使络合物逆转、使键断裂、使相互作用逆转、使引力逆转、使溶解逆转、解吸、或其组合。所回收的气体组分(任选地，所回收的第二气体组分)可以经由回收物流121由再生器120排放。
溶剂流122可以包含再生的离子液体溶剂，所述再生的离子液体溶剂从再生器120流到分离器110中。可以使再生的离子液体溶剂循环以用于在分离器110中重复使用。再生的离子液体溶剂可以被称为“贫溶剂”。
回收物流121可以包含所回收的气体组分(任选地，第二气体组分)。回收物流121可以被引入到或重复用于诸如聚乙烯聚合工艺的工艺中；回收物流121可以被收集以用于进一步加工(例如裂解、催化裂解、热解、脱氢、脱氧、洗涤、转化、处理、或其组合)；回收物流121可以用于气体组分(任选地，第二气体组分)的配送、销售等；回收物流121可以用作燃料；或其组合。
在实施方案中，回收物流121可以主要包含(例如回收物流121的＞90重量％)所回收的气体组分(例如烯烃、酸性气体)。在另外的或替代性实施方案中，回收物流121可以主要包含(例如回收物流121的＞90重量％)所回收的气体组分(例如烯烃、酸性气体)和所回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)。
在实施方案中，回收物流121可以包含大于约50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％或更多的从工艺物流111中回收的气体组分(例如烯烃、酸性气体)。在另外的或替代性实施方案中，回收物流121可以包含大于约50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％或更多的从工艺物流111中回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)。
在具体实施方案中，回收物流121可以包含大于约85％、90％、95％或更多的从工艺物流111中回收的烯烃(例如乙烯)。在另外的或替代性实施方案中，回收物流121可以包含大于约80％、85％、90％、95％或更多的从工艺物流111中回收的烷烃。在替代性实施方案中，回收物流121可以包含大于约50％、60％、70％、80％、90％或更多的从工艺物流111中回收的CO2。在另外的或替代性实施方案中，回收物流121可以包含大于约50％、60％、70％、80％、90％或更多的从工艺物流111中回收的H2S。
在实施方案中，回收物流121中所回收的气体组分(例如烯烃、酸性气体)的纯度按回收物流121的重量计可以大于约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、或更大。在另外的或替代性实施方案中，回收物流121中所回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)的纯度按回收物流121的重量计可以大于50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、或更大。在具体实施方案中，回收物流121可以主要包含(例如按回收物流121的重量计＞90重量％)烯烃(例如乙烯)；或者，回收物流121可以主要包含(例如按回收物流121的重量计＞90重量％)烯烃(例如乙烯)和烷烃(例如异丁烷)；或者，回收物流121可以主要包含(例如按回收物流121的重量计＞90重量％)CO2；或者，回收物流121可以主要包含(例如按回收物流121的重量计＞90重量％)CO2和H2S。
回收物流121还可以包含其它流体组分，如氢气、氮气、甲烷、乙烷、丙烯、丙烷、重质烃、或其组合。这些组分可以由于离子液体溶剂对流体组分的捕集而以各种量存在于回收物流121中；然而，回收物流121中一种或多种其它流体组分的存在是在低于本文所公开的气体组分(任选地，第二气体组分)的水平下，因此气体组分(任选地，第二气体组分)的回收率和纯度水平得到满足。
图2示出了所公开的系统200的另一个实施方案的工艺流程图。如可以看到的那样，图2的系统200可以包括与图1的系统100相同的部件(例如分离器110、再生器120、加热器114、冷却器123、泵124、溶剂循环系统、工艺物流111、捕集物流113、溶剂流122、回收物流121)。系统200还包括膜单元130以及相关的物流131和132。在分离器110中没有由离子液体溶剂捕集的未捕集的气体组分可以离开分离器110并且经由未捕集的物流112流到膜单元130中以进行进一步加工。
一般来说，分离器110可以捕集工艺物流111(如上文对于图1所述)的气体组分，并且工艺物流111的未捕集的组分(在分离器110中未被捕集)可以离开分离器110并且经由未捕集的物流112(如上文对于图1所述)流到膜单元130中。膜单元130可以包括膜135，所述膜135对工艺物流111的一种或多种流体组分(例如第二气体组分)具有选择性。未捕集的物流112将未捕集的组分供给到膜单元130中。未捕集的物流112可以包括各种设备(例如压缩机、泵、阀门、热交换器、或其组合)，所述设备可以改变未捕集的物流112的条件(例如温度、压力、相)以使未捕集的气体组分流到膜单元130中。未捕集的组分中的一种或多种可以选择性地渗透穿过膜135到达膜135的渗透物侧134。未捕集的组分中没有渗透穿过膜135的部分可以包含膜135的保留物侧133上的膜135的保留物。渗透物可以从膜135的渗透物侧134并且经由渗透物流132流动以用于进一步加工、使用、燃烧、处理、或销售。保留物可以从膜135的保留物侧133并且经由保留物流131流动以用于进一步加工、使用、燃烧、处理或销售。
在实施方案中，膜单元130的膜135对烷烃(例如异丁烷、乙烷)、H2S、氮气、氢气、或其组合具有选择性。具有对未捕集的组分中的一种或多种具有选择性的膜的膜单元是本领域已知的。举例来说，适用于在系统200中去除H2S的膜单元公开在美国专利号5,556,449；5,558,698；5,407,467；5,401,300；以及6,572,678中，这些美国专利中的每一件以引用的方式整体并入本文。适用于在系统200中去除氢气的膜单元公开在美国专利号6,555,316和5,980,609中，这些美国专利中的每一件以引用的方式整体并入本文。适用于在系统200中去除烷烃的膜单元公开在美国专利号5,980,609中，该美国专利以引用的方式整体并入本文。适用于在系统200中去除氮气的膜单元公开在美国专利号7,479,227中，该美国专利以引用的方式整体并入本文。
在实施方案中，膜单元130可以包括两个或更多个膜单元，这些膜单元包括彼此具有相同的或不同的选择性的两个或更多个膜。举例来说，可以将烷烃选择性膜与氮气选择性膜组合使用以回收未捕集的烷烃。在另一个实施例中，可以使用对H2S具有选择性的多个膜单元以实现低H2S水平。
图2中所示的系统200的运行可以包括但不限于两个运行实施方案。第一，工艺物流111的气体组分的至少一部分可以在分离器110中由离子液体溶剂捕集，而工艺物流111的第二气体组分的至少一部分没有被捕集，离开分离器110，并且经由未捕集的物流112流到膜单元130中。第二气体组分的未捕集的部分然后由膜单元130回收，并且所捕集的气体组分的至少一部分由分离器110(例如在其中分离器提供作为再生器的双重功能的实施方案中)或由图2的再生器120回收。第二，工艺物流111的气体组分的至少一部分和第二气体组分的至少一部分可以在分离器110中由离子液体溶剂捕集，而工艺物流11的第三气体组分的至少一部分没有被捕集，离开分离器110，并且经由未捕集的物流112流到膜单元130中。第三气体组分的未捕集的部分然后由膜单元130回收，并且气体组分的所捕集的部分和第二气体组分的所捕集的部分由分离器110(例如在其中分离器110提供作为再生器的双重功能的实施方案中)或由图2中所示的再生器120回收。
在系统200中，工艺物流111、捕集物流113、未捕集的物流112、溶剂流122、以及回收物流121可以包括对于图1的系统100所述的工艺物流111、捕集物流113、未捕集的物流112、溶剂流122、以及回收物流121的实施方案。同样，系统200的分离器110和再生器120可以包括对于图1所述的系统100的分离器110和再生器120的实施方案。
在系统200中，根据膜135的选择性，保留物流131或渗透物流132可以包含所回收的第二气体组分或所回收的第三气体组分。保留物流131或渗透物流132可以被引入到或重复用于诸如聚乙烯聚合工艺的工艺中；保留物流131和/或渗透物流132可以被收集用于进一步加工(例如裂解、催化裂解、热解、脱氢、脱氧、洗涤、转化、处理、或其组合)；保留物流131或渗透物流132可以用于第二气体组分(任选地，第三气体组分)的配送、销售等；保留物流131或渗透物流132可以用作燃料；或其组合。
在实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以主要包含(例如保留物流131或渗透物流132的＞90重量％)所回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)。在另外的或替代性实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以主要包含(例如保留物流131或渗透物流132的＞90重量％)所回收的第三气体组分(例如烷烃、氮气、氢气、酸性气体)。
在实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以包含大于约50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、或更多的从工艺物流111中回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)。在另外的或替代性实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以包含大于约50％、60％、70％、80％、85％、90％、95％、或更多的从工艺物流111中回收的第三气体组分(例如烷烃、酸性气体、氢气、氮气、天然气、合成气)。
在具体实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以包含大于约80％、85％、90％、95％或更多的从工艺物流111中回收的烷烃。在替代性实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以包含大于约50％、60％、70％、80％、90％或更多的从工艺物流111中回收的天然气或合成气。在另外的或替代性实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以包含大于约50％、60％、70％、80％、90％或更多的从工艺物流111中回收的H2S。
在实施方案中，保留物流131或渗透物流132中所回收的第二气体组分(例如烷烃、酸性气体)的纯度按保留物流131或渗透物流132的重量计可以大于约50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、或更大。在另外的或替代性实施方案中，保留物流131或渗透物流132中所回收的第三气体组分(例如烷烃、酸性气体、氢气、氮气、天然气、合成气)的纯度按保留物流131或渗透物流132的重量计可以大于50％、60％、70％、80％、90％、95％、96％、97％、98％、99％、或更大。在具体实施方案中，保留物流131或渗透物流132可以主要包含(例如按保留物流131或渗透物流132的重量计＞90重量％)烷烃(例如异丁烷、乙烷、丙烷)；或者，保留物流131或渗透物流132可以主要包含(例如按保留物流131或渗透物流132的重量计＞90重量％)天然气或合成气；或者，保留物流131或渗透物流132可以主要包含(例如按保留物流131或渗透物流132的重量计＞90重量％)CO2和/或H2S。
在系统200的实施方案中，气体组分可以包括烯烃(例如乙烯)或酸性气体(CO2或H2S)；第二气体组分可以包括烷烃(例如异丁烷)或酸性气体(CO2或H2S)；第三气体组分可以包括烷烃(例如乙烷)、天然气、合成气、氢气或氮气。
所公开的实施方案包括用于回收气体组分(例如如上文所述的气体组分、第二气体组分、第三气体组分、或其组合)的至少一部分的方法。
在一个实施方案中，一种方法包括提供包含气体组分的工艺物流；通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述气体组分的至少一部分；以及从所述离子液体溶剂中回收所捕集的气体组分的至少一部分。在另外的实施方案中，所述工艺物流包含第二气体组分并且通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述第二气体组分的至少一部分，并且所述方法还包括从所述离子液体溶剂中回收所述第二气体组分的至少一部分。
在所述方法的实施方案中，离子液体溶剂可以包含阳离子、阴离子、Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
在所述方法的实施方案中，所述阳离子可以包括乙基甲基咪唑[emim]阳离子、丁基甲基咪唑[bmim]阳离子、丁基甲基吡啶[mebupyl]阳离子、或其组合。在实施方案中，所述阴离子可以包括双(三氟甲磺酰基)酰胺[Tf2N]阴离子、六氟磷酸根[PF6]阴离子、三氟甲磺酸根[TfO]阴离子、二氰胺[DCA]阴离子、四氟硼酸根[BF4]阴离子、硫氰酸根[SCN]阴离子、硝酸根[NO3]阴离子、磺酸根[CF3SO3]阴离子、甲基硫酸根[CH3SO4]阴离子、或其组合。
在所述方法的实施方案中，所述离子液体溶剂可以包括乙基甲基咪唑双(三氟甲磺酰基)酰胺盐、丁基甲基咪唑六氟磷酸盐、乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐、乙基甲基咪唑二氰胺盐、丁基甲基咪唑二氰胺盐、丁基甲基咪唑四氟硼酸盐、丁基甲基吡啶四氟硼酸盐、丁基甲基咪唑硫氰酸盐、乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐、丁基甲基咪唑硝酸盐、乙基甲基咪唑三氟甲磺酸盐、丁基甲基咪唑甲基硫酸盐、丁基甲基吡啶硫氰酸盐、或其组合。
在所述方法的实施方案中，Ag(I)盐可以包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐([Ag(I)][Tf2N])、三氟甲磺酸银(I)([Ag(I)][TfO])、硝酸银(I)([Ag(I)][NO3])、或其组合。在所述方法的实施方案中，离子液体溶剂中银的浓度可以包括0N至约5N；或者，0N至约2N；或者，约0N至约1.8N；或者，约0.45N至约1.8N；或者，离子液体溶剂中银的浓度是零。
在所述方法的实施方案中，Cu(I)盐可以包括氯化铜(I)([Cu(I)][Cl])、溴化铜(I)([Cu(I)][Br])、三氟乙酸亚铜([Cu(I)][TFA])、硝酸铜(I)([Cu(I)][NO3])、或其组合。在所述方法的实施方案中，离子液体溶剂中铜(例如Cu(I))的浓度是0N至约5N；或者，0N至约2N；或者，约0N至约1.8N；或者，约0.45N至约1.8N；或者，离子液体溶剂中铜的浓度是零。
在所述方法的实施方案中，所述捕集的步骤可以在以下液体/气体质量流量比下进行：约1至约350；或者，约1至约200；或者，约10至约200；或者，约10至约100。在另外的或替代性实施方案中，所述捕集的步骤可以在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得除了捕集所述气体组分之外，所述离子液体溶剂还捕集第二气体组分的至少一部分。在这些实施方案中，液体/气体质量流量比可以包括大于约10；或者，大于约15。在另外的或替代性实施方案中，所述捕集的步骤可以在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得第二气体组分的至少一部分没有被离子液体溶剂捕集。在这些实施方案中，液体/气体质量流量比可以包括小于约200。
在实施方案中，所述方法还可以包括使离子液体溶剂以每小时约1,000磅至每小时约300,000磅的质量流量流动。在另外的或替代性实施方案中，所述方法还可以包括使离子液体溶剂以捕集气体组分的至少一部分的流量流动，其中所述气体组分包括酸性气体。
在实施方案中，通过吸收、吸附、溶解、络合、或其组合来捕集所述气体组分和/或所述第二气体组分。
在实施方案中，所述方法还可以包括使第二气体组分的未捕集的部分流到膜单元中，以及由所述膜单元回收所述第二气体组分的未捕集的部分的至少一部分。在另外的实施方案中，所述方法可以包括使第三气体组分的未捕集的部分流到膜单元中，以及由所述膜单元回收所述第三气体组分的未捕集的部分的至少一部分。
在所述方法的实施方案中，所述捕集的步骤可以在约5℃至约50℃；或者，约20℃至约40℃的温度下进行。在所述方法的实施方案中，所述捕集的步骤可以在约100psia至约250psia的压力下进行。
在所述方法的实施方案中，回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分可以在大于捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的温度；除此之外或作为另外一种选择，约60℃至约450℃的温度下进行。
在所述方法的实施方案中，回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分可以在以下压力下进行：比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的压力小的压力；大于约14.7psia的压力；比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的压力小约20psia的压力；或其组合。
在所述方法的实施方案中，回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分可以包括从离子液体溶剂中释放所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分，以及回收所释放的气体组分、所释放的第二气体组分、或其组合。从离子液体溶剂中释放所捕集的气体组分和/或所捕集的第二气体组分一般可以包括逆转使得所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)与离子液体溶剂结合、连接、键合或其组合的各种连接、键、引力、相互作用、络合物、或其组合的任何合适的手段。用以释放所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的合适手段的非限制性实例包括改变所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的溶解度；改变离子液体溶剂的吸收动力学或吸收平衡；加热包含所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的离子液体溶剂；将包含所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的离子液体溶剂减压；改变所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的分压；或其组合。在一个实施方案中，释放所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)可以包括将包含所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的离子液体溶剂减压到合适的分压。在一个另外的实施方案中，释放所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)可以包括在分离器或再生器内将包含所捕集的气体组分(任选地，所捕集的第二气体组分)的离子液体溶剂加热到合适的温度。这样的合适的温度可以是在比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的温度高的温度；作为另外一种选择或除此之外，在约60℃至约450℃的温度，以促进所捕集的组分从离子液体溶剂中的释放。
在所述方法的实施方案中，所述气体组分可以包括烯烃或酸性气体，并且所述第二气体组分可以包括烷烃或酸性气体。烯烃可以包括乙烯，烷烃可以包括异丁烷，并且酸性气体可以包括CO2或H2S。
实施例
已经总体上描述了本公开，给出下列实施例作为本公开的具体实施方案并且以展示其实施和优势。应当了解的是，这些实施例是以说明的方式给出的并且不意图以任何方式限制本说明书或权利要求书。
使用工业化生产过程模拟器来产生根据本文所公开的系统和/或方法的模型。所述模型使用如附图中所示的系统。在所述模型中，工艺物流111对分离器110进行进料。如在下文所看到的那样，使用如本文所公开的用于捕集气体组分的离子液体溶剂对所述气体组分提供了优先于工艺物流111中的其它组分的高选择性。
实施例1
实施例1利用了图1的系统100。将图1的工艺物流111供给到分离器110的底部。实施例1的工艺物流111的组成和条件在下表1中给出：
表1
将包含离子液体溶剂的溶剂流122供给到分离器110的顶部。分离器110的压力是约186psia，并且温度是约30℃。离子液体溶剂是[emim][Tf2N]-Ag，并且离子液体溶剂中Ag(I)的浓度是约1.8N。
在分离器110中，气态的氢气、氮气、乙烷、乙烯以及异丁烷上升穿过离子液体溶剂，并且乙烯被捕集(经由如本文所述的吸收和络合)到[emim][Tf2N]-Ag中，而异丁烷被物理吸收。与[emim][Tf2N]-Ag络合的乙烯和被物理吸收在[emim][Tf2N]中的异丁烷离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。在再生器120中，乙烯从[emim][Tf2N]-Ag中释放(例如解吸)并且异丁烷从[emim][Tf2N]-Ag中释放，其中压力是约16psia并且温度是约93℃，以使[emim][Tf2N]-Ag再生并且提供包含乙烯和异丁烷的回收物流121。使再生的[emim][Tf2N]-Ag经由溶剂流122再循环回到分离器110中。
对于225,400lb/hr的溶剂流122流量和约200的液体/气体质量流量比，回收物流121中乙烯的回收率按工艺物流111中乙烯的重量计或按工艺物流111中乙烯的摩尔数计是约96.5％，异丁烷的回收率按工艺物流111中异丁烷的重量计或按工艺物流111中异丁烷的摩尔数计是约88％，并且所回收的乙烯和异丁烷的纯度按回收物流121中乙烯和异丁烷的摩尔数计是约90％。
实施例1证实了如本文所公开的离子液体溶剂可以选择性地捕集工艺物流111的两种气体组分，即在实施例1的情况下，乙烯和异丁烷。此外，这两种气体组分的回收率是约96.5％(乙烯)和约88％(异丁烷)；并且这两种气体组分的纯度是约90％。对两种气体组分的捕集可以避免对在其它设备中(即在膜单元或其它分离器件中)从工艺物流111中分离第二气体组分(即异丁烷)的需要。这样的情况可以减少工艺物流组分分离的资金成本和/或使得两种气体组分被回收，这两种气体组分在后续的使用或销售、分离、加工、或其组合中可以相互补充。
实施例2
实施例2利用了图1的系统100。将包含气态的氢气、氮气、乙烷、乙烯以及异丁烷的图1的工艺物流111供给到分离器110的底部。实施例2的工艺物流111的组成和条件在上表1中给出。将包含离子液体溶剂的溶剂流122供给到分离器110的顶部。
分离器110的压力是约186psia，并且温度是约30℃。离子液体溶剂是[emim][Tf2N]-Ag，并且离子液体溶剂中Ag(I)的浓度是约1.8N。
在分离器110中，气态的乙烷、乙烯以及异丁烷上升穿过离子液体溶剂，并且乙烯被捕集(经由如本文所述的吸收和络合)到[emim][Tf2N]-Ag中。与[emim][Tf2N]-Ag络合的乙烯离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。在再生器120中，乙烯从[emim][Tf2N]-Ag中释放(例如解吸)，其中压力是约16psia并且温度是约149℃，以使[emim][Tf2N]-Ag再生。使再生的[emim][Tf2N]-Ag经由溶剂流122再循环回到分离器110中。所回收的乙烯从再生器120流到回收物流121中。
对于16,905lb/hr的溶剂流122流量和约15的液体/气体质量流量比，回收物流121中乙烯的回收率是约97％，并且所回收的乙烯的纯度是约98.96％。
实施例2证实了如本文所公开的离子液体溶剂可以选择性地捕集工艺物流111的一种气体组分，即在实施例2的情况下，乙烯。此外，气体组分的回收率按工艺物流111中乙烯的重量计是约97％，并且乙烯的纯度按回收物流121中乙烯的摩尔数计是约98.96％。对一种气体组分的选择性捕集可以避免对在再生器120之后将气体组分(即乙烯)与其它气体组分分离的需要。这样的情况可以减少工艺物流组分分离的资金成本和/或提供对气体组分的选择性回收，这种选择性回收对于从工艺物流111中分离来说原本可能是困难的、高成本的、或效率低下的。
实施例3
实施例3利用了图2的系统200。将包含气态的氢气、氮气、乙烷、乙烯以及异丁烷的图1的工艺物流111供给到分离器110的底部。实施例3的工艺物流111的组成和条件示于下表2中：
表2
将包含离子液体溶剂的溶剂流122供给到分离器110的顶部。分离器110的压力是约186psia，并且温度是约30℃。离子液体溶剂是[emim][Tf2N]-Ag，并且离子液体溶剂中Ag(I)的浓度是约1.8N。
在分离器110中，气态的乙烷、乙烯以及异丁烷上升穿过离子液体溶剂，并且乙烯被吸收(经由如本文所述的络合)到[emim][Tf2N]-Ag中。与[emim][Tf2N]-Ag络合的乙烯离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。在再生器120中，乙烯从[emim][Tf2N]-Ag中解吸，其中压力是16psia并且温度是约149℃，以使[emim][Tf2N]-Ag再生。使再生的[emim][Tf2N]-Ag经由溶剂流122再循环回到分离器110中。
在分离器110中没有被吸收的异丁烷经由物流112流到膜单元130中。在膜单元130中回收作为异丁烷选择性膜135的渗透物的异丁烷。异丁烷在物流132中从膜单元130流动。在膜的保留物中经由物流131回收乙烷和任何剩余的气体。
对于约6,000lb/hr的溶剂流122流量和约10的液体/气体质量流量比，乙烯回收率按工艺物流111中乙烯的重量计是约92.6％，所回收的乙烯的纯度按回收物流121中乙烯的摩尔数计是约98.3％，并且异丁烷回收率按工艺物流111中异丁烷的重量计高达约98％。
实施例3证实了利用膜单元130来回收第二气体组分(即异丁烷)可以提供更小的溶剂循环系统。当与实施例1和2相比时，实施例3中离子液体溶剂的质量流量比是约10，而实施例1的质量流量比是约200并且实施例2的质量流量比是约15。在其中实现质量流量比(如实施例1和2中的那些)的循环能力是不可获得的(例如这样的能力是成本过高的；针对这样的能力进行改装是不可能的；针对这样的能力的占用空间是不可获得的等)情况下，实施例3在分离器110中使用10的质量流量比提供了92.6％的乙烯回收率并且在膜单元130中提供了高达98％的异丁烷回收率。
预示性实施例1
预示性实施例1利用了图1的系统100。将包含天然气、CO2以及H2S的图1的工艺物流111供给到分离器110的底部，并且将包含离子液体溶剂的溶剂流122供给到分离器110的顶部。液体/气体质量流量比可以是约10至约100。分离器110的压力是约100psia至约250psia，并且温度是约5℃至约50℃。离子液体溶剂是[emim][Tf2N]-Ag，并且离子液体溶剂中Ag(I)的浓度可以是0N至约1.8N。
在分离器110中，气态的天然气、CO2以及H2S上升穿过离子液体溶剂，并且CO2和H2S被捕集(例如物理吸收)到[emim][Tf2N]-Ag中。被捕集(例如物理溶解)在[emim][Tf2N]-Ag中的CO2和H2S离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。在再生器120中CO2和H2S从[emim][Tf2N]-Ag中释放(例如变得不可溶)以使[emim][Tf2N]-Ag再生。再生器120在约60℃至约450℃的温度和大于或等于约14.7psia的压力下运行，其中所述压力比分离器110的压力小了不到约20psia。
使再生的[emim][Tf2N]-Ag经由溶剂流122再循环回到分离器110中。可以在回收物流121中回收CO2和H2S。CO2回收率按工艺物流111中CO2的重量计或按工艺物流111中CO2的摩尔数计可以大于50％，并且H2S回收率按工艺物流111中H2S的重量计或按工艺物流111中H2S的摩尔数计可以大于50％。回收物流121中CO2的纯度按回收物流121中CO2的摩尔数计可以大于约90％。回收物流121中H2S的纯度按回收物流121中H2S的摩尔数计可以大于约90％。
预示性实施例1证实了可以从天然气中去除CO2和H2S以提供具有减少量的CO2和H2S的天然气流。
预示性实施例2
预示性实施例2利用了图1的系统100。将包含合成气和CO2的图1的工艺物流111供给到分离器110的底部，并且将包含离子液体溶剂的溶剂流122供给到分离器110的顶部。液体/气体质量流量比可以是约10至约100。分离器110的压力是约100psia至约250psia，并且温度是约5℃至约50℃。离子液体溶剂是[emim][Tf2N]-Ag，并且离子液体溶剂中Ag(I)的浓度可以是0N至约1.8N。
在分离器110中，气态的合成气和CO2上升穿过离子液体溶剂，并且CO2被捕集到[emim][Tf2N]-Ag中。被捕集(例如物理溶解)在[emim][Tf2N]-Ag中的CO2离开分离器110并且经由捕集物流113流到再生器120中。在再生器120中CO2从[emim][Tf2N]-Ag中释放(例如变得不可溶)以使[emim][Tf2N]-Ag再生。再生器120在约60℃至约450℃的温度和大于约14.7psia的压力下运行，并且其中所述压力比分离器110的压力小了不到约20psia。
使再生的[emim][Tf2N]-Ag经由溶剂流122再循环回到分离器110中。可以在回收物流121中回收CO2。CO2回收率按工艺物流111中CO2的重量计或按工艺物流111中CO2的摩尔数计可以大于50％。回收物流121中CO2的纯度按回收物流121中CO2的摩尔数计可以大于约90％。
预示性实施例2证实了可以从合成气中去除CO2以提供具有减少量的CO2的合成气流。
附加说明
已经描述了用于生产聚乙烯的方法和系统。提供下列条项作为进一步的说明：
实施方案1：一种方法，所述方法包括提供包含气体组分的工艺物流，通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述气体组分的至少一部分，以及从所述离子液体溶剂中回收所捕集的气体组分的至少一部分。
实施方案2：实施方案1的方法，其中通过所述离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集第二气体组分的至少一部分，并且所述方法还包括从所述离子液体溶剂中回收所述第二气体组分的至少一部分。
实施方案3：实施方案1至2中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂包含阳离子、阴离子、Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
实施方案4：实施方案3的方法，其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
实施方案5：实施方案3至4中的一个的方法，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐([Ag(I)][Tf2N])、三氟甲磺酸银(I)([Ag(I)][TfO])、硝酸银(I)([Ag(I)][NO3])、或其组合。
实施方案6：实施方案3至4中的一个的方法，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)([Cu(I)][Cl])、溴化铜(I)([Cu(I)][Br])、三氟乙酸亚铜([Cu(I)][TFA])、硝酸铜(I)([Cu(I)][NO3])、或其组合。
实施方案7：实施方案3至6中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜或这两者的浓度可以包括0N至约5N。
实施方案8：实施方案3至7中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度可以包括0N至约2N。
实施方案9：实施方案3至8中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度可以包括0N至约1.8N。
实施方案10：实施方案3至9中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度可以包括约0.45N至约1.8N。
实施方案11：实施方案1至10中的一个的方法，其中所述捕集可以在约1至约350的液体/气体质量流量比下进行。
实施方案12：实施方案1至11中的一个的方法，其中所述捕集可以在约10至约100的液体/气体质量流量比下进行。
实施方案13：实施方案1至12中的一个的方法，其中所述捕集可以在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得除了捕集所述气体组分之外，所述离子液体溶剂还捕集第二气体组分的至少一部分。
实施方案14：实施方案13的方法，其中所述液体/气体质量流量比包括大于约10。
实施方案15：实施方案13至14中的一个的方法，其中所述液体/气体质量流量比包括大于约15。
实施方案16：实施方案1至12中的一个的方法，其中所述捕集可以在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得第二气体组分的至少一部分没有被离子液体溶剂捕集。
实施方案17：实施方案16的方法，其中所述液体/气体质量流量比包括小于约200。
实施方案18：实施方案1至17中的一个的方法，所述方法还包括使离子液体溶剂以每小时约1,000磅至每小时约300,000磅的质量流量流动。
实施方案19：实施方案1至18中的一个的方法，所述方法还包括使离子液体溶剂以捕集所述气体组分的至少一部分的流量流动，其中所述气体组分包括酸性气体。
实施方案20：实施方案1至19中的一个的方法，其中通过吸收、吸附、溶解、络合、或其组合捕集所述气体组分和/或所述第二气体组分。
实施方案21：实施方案1至20中的一个的方法，所述方法还包括使第二气体组分的未捕集的部分流到膜单元中，以及由所述膜单元回收所述第二气体组分的未捕集的部分的至少一部分。
实施方案22：实施方案1至21中的一个的方法，所述方法还包括使第三气体组分的未捕集的部分流到膜单元中，以及由所述膜单元回收所述第三气体组分的未捕集的部分的至少一部分。
实施方案23：实施方案1至22中的一个的方法，其中所述捕集在约5℃至约50℃的温度下进行。
实施方案24：实施方案1至23中的一个的方法，其中所述捕集在约20℃至约40℃的温度下进行。
实施方案25：实施方案1至24中的一个的方法，其中所述捕集在约100psia至约250psia的压力下进行。
实施方案26：实施方案1至25中的一个的方法，其中回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分是在比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的温度高的温度下进行的。
实施方案27：实施方案1至26中的一个的方法，其中回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分是在约60℃至约450℃的温度下进行的。
实施方案28：实施方案1至27中的一个的方法，其中回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分是在如下的压力下进行的：比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或其组合时的压力小的压力；大于约14.7psia的压力；比捕集所述气体组分、所述第二气体组分、或这两者时的压力小约20psia的压力；或其组合。
实施方案29：实施方案1至28中的一个的方法，其中回收所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分包括从离子液体溶剂中释放所捕集的气体组分、所捕集的第二气体组分、或其组合的至少一部分，以及回收所释放的气体组分、所释放的第二气体组分、或其组合。
实施方案30：一种方法，所述方法包括提供包含烯烃的工艺物流，通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述烯烃的至少一部分，以及从所述离子液体溶剂中回收所捕集的烯烃的至少一部分。
实施方案31：实施方案30的方法，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子。
实施方案32：实施方案31的方法，其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
实施方案33：实施方案30至32中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
实施方案34：实施方案33的方法，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
实施方案35：实施方案33至34中的一个的方法，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
实施方案36：实施方案30至35中的一个的方法，其中离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度是约0.1N至约5N。
实施方案37：实施方案30至36中的一个的方法，其中离子液体中银、铜、或这两者的浓度是约0.45N至约1.8N。
实施方案38：实施方案30至37中的一个的方法，其中所述捕集在约1至约350的液体/气体质量流量比下进行。
实施方案39：实施方案30至38中的一个的方法，所述方法还包括使所述离子液体溶剂以每小时约1,000磅至每小时约300,000磅的质量流量流动。
实施方案40：实施方案30至39中的一个的方法，其中所述工艺物流还包含烷烃。
实施方案41：实施方案40的方法，其中所述捕集在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得除了捕集所述烯烃的至少一部分之外，离子液体溶剂还捕集所述烷烃的至少一部分。
实施方案42：实施方案41的方法，其中所述液体/气体质量流量比大于约15。
实施方案43：实施方案41至42中的一个的方法，其中通过吸收、溶解、吸附、络合或其组合捕集所述烷烃的至少一部分。
实施方案44：实施方案41至43中的一个的方法，所述方法还包括从所述离子液体溶剂中回收所捕集的烷烃的至少一部分。
实施方案45：实施方案44的方法，其中回收所捕集的烷烃的至少一部分是在比捕集所述烷烃时的温度高的温度下以及在比捕集所述烷烃时的压力小的压力下进行的。
实施方案46：实施方案40的方法，其中所述捕集在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得所述工艺物流中的烷烃的至少一部分没有被离子液体溶剂捕集。
实施方案47：实施方案40和46中的一个的方法，其中液体/气体质量流量比小于约200。
实施方案48：实施方案46的方法，所述方法还包括使烷烃的未捕集的部分流到膜单元中，以及由所述膜单元回收所述烷烃的未捕集的部分的至少一部分。
实施方案49：实施方案40至48中的一个的方法，其中所述烷烃包括异丁烷，其中所述烯烃包括乙烯。
实施方案50：实施方案30至48中的一个的方法，其中所述烯烃包括乙烯。
实施方案51：实施方案30至50中的一个的方法，其中在约20℃至约40℃的温度下通过离子液体溶剂捕集所述烯烃。
实施方案52：实施方案30至51中的一个的方法，其中在约100psia至约250psia的压力下通过离子液体溶剂捕集所述烯烃。
实施方案53：实施方案30至52中的一个的方法，其中通过吸收、吸附、溶解、络合或其组合捕集所述烯烃的至少一部分。
实施方案54：实施方案30至53中的一个的方法，其中回收所捕集的烯烃的至少一部分包括从离子液体溶剂中释放所捕集的烯烃的至少一部分以及回收所释放的烯烃。
实施方案55：实施方案30至54中的一个的方法，其中回收所捕集的烯烃的至少一部分是在比捕集所述烯烃时的温度高的温度下以及在比捕集所述烯烃时的压力小的压力下进行的。
实施方案56：一种方法，所述方法包括提供包含酸性气体的工艺物流，通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述酸性气体的至少一部分，以及从所述离子液体溶剂中回收所捕集的酸性气体的至少一部分。
实施方案57：实施方案56的方法，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子；其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
实施方案58：实施方案56至57中的一个的方法，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)、Cu(I)盐、或其组合。
实施方案59：实施方案58的方法，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
实施方案60：实施方案58至59中的一个的方法，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
实施方案61：实施方案58至60中的一个的方法，其中离子液体溶剂中银、铜或这两者的浓度是0N至约2N。
实施方案62：实施方案56至61中的一个的方法，其中所述捕集在约10至约100的液体/气体质量流量比下进行。
实施方案63：实施方案56至62中的一个的方法，其中所述捕集在约5℃至约50℃的温度下进行。
实施方案64：实施方案56至63中的一个的方法，其中在约60℃至约450℃的温度下回收所捕集的酸性气体。
实施方案65：实施方案56至64中的一个的方法，其中所述捕集在约100psia至约250psia的压力下进行。
实施方案66：实施方案56至65中的一个的方法，其中在大于或等于约14.7psia的压力下回收所捕集的酸性气体，其中回收所捕集的酸性气体时的压力比捕集酸性气体时的压力小约20psia。
实施方案67：实施方案56至65中的一个的方法，所述方法还包括使离子液体溶剂以捕集所述酸性气体的至少一部分的流量流动。
实施方案68：实施方案56至67中的一个的方法，其中所述酸性气体包括二氧化碳、硫化氢、或这两者。
实施方案69：实施方案56至68中的一个的方法，其中所述工艺物流还包含粗天然气、合成气、或这两者。
实施方案70：实施方案56至69中的一个的方法，其中通过吸收、吸附、溶解、络合、或其组合捕集所述酸性气体。
实施方案71：一种系统，所述系统包括包含气体组分的工艺物流；分离器，所述分离器包括离子液体溶剂，其中所述分离器接收所述工艺物流，其中所述离子液体溶剂捕集所述气体组分的至少一部分；捕集物流，所述捕集物流离开所述分离器并且包含被捕集在所述离子液体溶剂中的所捕集的气体组分；以及再生器，所述再生器接收捕集物流，其中所述再生器使离子液体溶剂再生并且排放所回收的气体组分的至少一部分。
实施方案72：实施方案71的系统，其中所述气体组分包括乙烯或酸性气体；其中所回收的气体组分包括乙烯或酸性气体。
实施方案73：实施方案71至72中的一个的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述第二气体组分的至少一部分没有被捕集在所述离子液体溶剂中，所述系统还包括未捕集的物流，所述未捕集的物流离开所述分离器并且包含所述第二气体组分的未捕集的部分；以及膜单元，所述膜单元接收所述未捕集的物流并且回收所述第二气体组分的未捕集的部分的至少一部分。
实施方案74：实施方案73的系统，其中所述气体组分包括乙烯，其中所述第二气体组分包括异丁烷。
实施方案75：实施方案71至72中的一个的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述离子液体溶剂捕集所述第二气体组分的至少一部分。
实施方案76：实施方案75的系统，其中所述气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集；其中所述第二气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集。
实施方案77：实施方案75至76中的一个的系统，其中所述气体组分包括乙烯，其中所述第二气体组分包括异丁烷。
实施方案78：实施方案75至76的系统，其中所述气体组分包括二氧化碳；其中所述第二气体组分包括硫化氢。
实施方案79：实施方案75至78中的一个的系统，其中所述再生器排放所回收的第二气体组分的至少一部分。
实施方案80：实施方案79的系统，其中所回收的气体组分包括乙烯或酸性气体，其中所回收的第二气体组分包括异丁烷或酸性气体。
实施方案81：实施方案71至80中的一个的系统，其中分离器在约1至约350的液体/气体质量流量比下运行。
实施方案82：实施方案71至81中的一个的系统，其中所述分离器在约10至约100的液体/气体质量流量比下运行。
实施方案83：实施方案71至72和75至82中的一个的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分；其中所述离子液体溶剂以一定的液体/气体质量流量比流过所述分离器以使得所述气体组分的至少一部分和所述第二气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂捕集。
实施方案84：实施方案71至83中的一个的系统，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子；其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
实施方案85：实施方案71至84中的一个的系统，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
实施方案86：实施方案85的系统，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
实施方案87：实施方案85至86中的一个的系统，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
实施方案88：实施方案85至87中的一个的系统，其中离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度是约0.1N至约5N。
实施方案89：实施方案85至88中的一个的系统，其中离子液体中银、铜、或这两者的浓度是约0.45N至约1.8N。
实施方案90：实施方案71至72中的一个的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述第二气体组分的至少一部分没有被捕集在所述离子液体溶剂中，所述系统还包括未捕集的物流，所述未捕集的物流离开所述分离器并且包含所述第二气体组分的未捕集的部分。
实施方案91：实施方案90的系统，其中所述气体组分包括乙烯；其中所述第二气体组分包括异丁烷、乙烷、氢气、氮气、或其组合。
实施方案92：实施方案90的系统，其中所述气体组分包括酸性气体；其中所述第二气体组分包括天然气。
实施方案93：实施方案90的系统，其中所述气体组分包括二氧化碳；其中所述第二气体组分包括合成气。
实施方案94：实施方案71至93中的一个的系统，其中所述分离器在约5℃至约50℃的温度下运行。
实施方案95：实施方案71至94中的一个的系统，其中所述分离器在约20℃至约40℃的温度下运行。
实施方案96：实施方案71至95中的一个的系统，其中所述分离器在约100psia至约250psia的压力下运行。
实施方案97：实施方案71至96中的一个的系统，其中所述再生器在比所述分离器的温度高的温度下运行。
实施方案98：实施方案71至97中的一个的系统，其中所述再生器在比所述分离器的压力小的压力下运行。
实施方案99：实施方案71至98中的一个的系统，其中所述再生器在约60℃至约450℃的温度下运行。
实施方案100：实施方案71至99中的一个的系统，其中所述再生器在大于或等于约14.7psia的压力下运行，其中所述再生器运行时的压力比所述分离器运行时的压力小约20psia。
公开了至少一个实施方案并且由本领域的普通技术人员对所述一个或多个实施方案和/或所述一个或多个实施方案的特征所作出的变化、组合和/或改动落入本公开的范围内。由组合、整合和/或省去所述一个或多个实施方案的特征所产生的替代性实施方案也落入本公开的范围内。在明确地说明数值范围或数值限制的情况下，这些明确的范围或限制应当被理解成包括落入明确说明的范围或限制内的同样量级的迭代范围或限制(例如约1至约10包括2、3、4等；大于0.10包括0.11、0.12、0.13等)。举例来说，在公开了具有下限Rl和上限Ru的数值范围时，具体地公开了落入该范围内的任何数值。具体来说，具体地公开了该范围内的下列数值：R＝Rl+k×(Ru-Rl)，其中k是在1％至100％范围内以1％为增量的变量，即k是1％、2％、3％、4％、5％、......、50％、51％、52％、......、95％、96％、97％、98％、99％、或100％。此外，还具体地公开了由如上文所定义的两个R数值限定的任何数值范围。对于权利要求书的任何要素使用术语“任选地”意指所述要素是必要的，或作为替代方案，所述要素不是必要的，这两个替代方案均落入权利要求书的范围内。在使用诸如包含、包括以及具有之类的广义术语时，应当了解的是，为诸如由......组成、主要由......组成、以及基本上由......组成之类的狭义术语提供了支持。因此，保护的范围不受上文所阐述的说明的限制，而是由所附的权利要求书限定，该范围包括权利要求书的主题的所有等同方案。每一项权利要求均以进一步公开的方式并入本说明书中并且这些权利要求是所公开的本发明主题的一个或多个实施方案。在本公开中对参考文献的论述并非承认它是现有技术，特别是出版日期在本申请的优先权日之后的任何参考文献。在本公开中所引用的所有专利、专利申请、以及出版物的公开内容在此以引用的方式并入本文，以达到它们为本公开提供示例性的、程序上的或其它细节补充的程度。

Claims (71)

1.一种方法，所述方法包括：
提供包含烯烃的工艺物流；
通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述烯烃的至少一部分；以及
从所述离子液体溶剂中回收所捕集的烯烃的至少一部分。
2.如权利要求1所述的方法，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子；其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
3.如权利要求1所述的方法，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
4.如权利要求3所述的方法，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
5.如权利要求3所述的方法，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
6.如权利要求3所述的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度是约0.1N至约5N。
7.如权利要求6所述的方法，其中所述离子液体中所述银、铜、或这两者的浓度是约0.45N至约1.8N。
8.如权利要求1所述的方法，其中所述捕集在约1至约350的液体/气体质量流量比下进行。
9.如权利要求1所述的方法，所述方法还包括：
使所述离子液体溶剂以每小时约1,000磅至每小时约300,000磅的质量流量流动。
10.如权利要求1所述的方法，其中所述工艺物流还包含烷烃。
11.如权利要求10所述的方法，其中所述捕集在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得除了对所述烯烃的至少一部分进行所述捕集之外，所述离子液体溶剂还捕集所述烷烃的至少一部分。
12.如权利要求11所述的方法，其中所述液体/气体质量流量比大于约15。
13.如权利要求11所述的方法，其中通过吸收、溶解、吸附、络合或其组合捕集所述烷烃的至少一部分。
14.如权利要求11所述的方法，所述方法还包括：
从所述离子液体溶剂中回收所捕集的烷烃的至少一部分。
15.如权利要求14所述的方法，其中回收所捕集的烷烃的至少一部分是在比捕集所述烷烃时的温度高的温度下以及在比捕集所述烷烃时的压力小的压力下进行的。
16.如权利要求10所述的方法，其中所述捕集在一定的液体/气体质量流量比下进行以使得所述工艺物流中的所述烷烃的至少一部分没有由所述离子液体溶剂捕集。
17.如权利要求16所述的方法，其中液体/气体质量流量比小于约200。
18.如权利要求16所述的方法，所述方法还包括：
使所述烷烃的未捕集的部分流到膜单元中；以及
由所述膜单元回收所述烷烃的未捕集的部分的至少一部分。
19.如权利要求10所述的方法，其中所述烷烃包括异丁烷，其中所述烯烃包括乙烯。
20.如权利要求1所述的方法，其中所述烯烃包括乙烯。
21.如权利要求1所述的方法，其中在约20℃至约40℃的温度下通过所述离子液体溶剂捕集所述烯烃。
22.如权利要求1所述的方法，其中在约100psia至约250psia的压力下通过所述离子液体溶剂捕集所述烯烃。
23.如权利要求1所述的方法，其中通过吸收、吸附、溶解、络合或其组合捕集所述烯烃的至少一部分。
24.如权利要求1所述的方法，其中回收所捕集的烯烃的至少一部分包括：
从所述离子液体溶剂中释放所述所捕集的烯烃的至少一部分；以及
回收所述所释放的烯烃。
25.如权利要求1所述的方法，其中回收所捕集的烯烃的至少一部分是在比捕集所述烯烃时的温度高的温度下以及在比捕集所述烯烃时的压力小的压力下进行的。
26.一种方法，所述方法包括：
提供包含酸性气体的工艺物流；
通过离子液体溶剂从所述工艺物流中捕集所述酸性气体的至少一部分；以及
从所述离子液体溶剂中回收所捕集的酸性气体的至少一部分。
27.如权利要求26所述的方法，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子；其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
28.如权利要求26所述的方法，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)、Cu(I)盐、或其组合。
29.如权利要求28所述的方法，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
30.如权利要求28所述的方法，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
31.如权利要求28所述的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度是0N至约2N。
32.如权利要求26所述的方法，其中所述捕集在约10至约100的液体/气体质量流量比下进行。
33.如权利要求26所述的方法，其中所述捕集在约5℃至约50℃的温度下进行。
34.如权利要求26所述的方法，其中在约60℃至约450℃的温度下回收所述所捕集的酸性气体。
35.如权利要求26所述的方法，其中所述捕集在约100psia至约250psia的压力下进行。
36.如权利要求26所述的方法，其中在大于或等于约14.7psia的压力下回收所述所捕集的酸性气体，其中所述回收所述所捕集的酸性气体时的压力比捕集所述酸性气体时的压力小约20psia。
37.如权利要求26所述的方法，所述方法还包括：
使所述离子液体溶剂以捕集所述酸性气体的至少一部分的流量流动。
38.如权利要求26所述的方法，其中所述酸性气体包括二氧化碳、硫化氢、或这两者。
39.如权利要求26所述的方法，其中所述工艺物流还包含粗天然气、合成气、或这两者。
40.如权利要求26所述的方法，其中通过吸收、吸附、溶解、络合或其组合捕集所述酸性气体。
41.一种系统，所述系统包括：
包含气体组分的工艺物流；
分离器，所述分离器包括离子液体溶剂，其中所述分离器接收所述工艺物流，其中所述离子液体溶剂捕集所述气体组分的至少一部分；
捕集物流，所述捕集物流离开所述分离器并且包含被捕集在所述离子液体溶剂中的所述所捕集的气体组分；以及
再生器，所述再生器接收所述捕集物流，其中所述再生器使所述离子液体溶剂再生并且排放所回收的气体组分的至少一部分。
42.如权利要求41所述的系统，其中所述气体组分包括乙烯或酸性气体；其中所述所回收的气体组分包括乙烯或酸性气体。
43.如权利要求41所述的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述第二气体组分的至少一部分没有被捕集在所述离子液体溶剂中，所述系统还包括：
未捕集的物流，所述未捕集的物流离开所述分离器并且包含所述第二气体组分的未捕集的部分；以及
膜单元，所述膜单元接收所述未捕集的物流并且回收所述第二气体组分的未捕集的部分的至少一部分。
44.如权利要求43所述的系统，其中所述气体组分包括乙烯，其中所述第二气体组分包括异丁烷。
45.如权利要求41所述的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述离子液体溶剂捕集所述第二气体组分的至少一部分。
46.如权利要求45所述的系统，其中所述气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集；其中所述第二气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂经由吸收、溶解、吸附、络合、或其组合所捕集。
47.如权利要求45所述的系统，其中所述气体组分包括乙烯，其中所述第二气体组分包括异丁烷。
48.如权利要求45所述的系统，其中所述气体组分包括二氧化碳；其中所述第二气体组分包括硫化氢。
49.如权利要求45所述的系统，其中所述再生器排放所回收的第二气体组分的至少一部分。
50.如权利要求49所述的系统，其中所述所回收的气体组分包括乙烯或酸性气体，其中所述所回收的第二气体组分包括异丁烷或酸性气体。
51.如权利要求41所述的系统，其中分离器在约1至约350的液体/气体质量流量比下运行。
52.如权利要求41所述的系统，其中所述分离器在约10至约100的液体/气体质量流量比下运行。
53.如权利要求41所述的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分；其中所述离子液体溶剂以一定的液体/气体质量流量比流过所述分离器以使得所述气体组分的至少一部分和所述第二气体组分的至少一部分由所述离子液体溶剂捕集。
54.如权利要求41所述的系统，其中所述离子液体溶剂包含阳离子和阴离子；其中所述阳离子包括乙基甲基咪唑阳离子、丁基甲基咪唑阳离子、丁基甲基吡啶阳离子、或其组合；其中所述阴离子包括双(三氟甲磺酰基)酰胺阴离子、六氟磷酸根阴离子、三氟甲磺酸根阴离子、二氰胺阴离子、四氟硼酸根阴离子、硫氰酸根阴离子、硝酸根阴离子、磺酸根阴离子、甲基硫酸根阴离子、或其组合。
55.如权利要求41所述的系统，其中所述离子液体溶剂包含Ag(I)盐、Cu(I)盐、或其组合。
56.如权利要求55所述的系统，其中所述Ag(I)盐包括双(三氟甲磺酰基)酰胺银(I)盐、三氟甲磺酸银(I)、硝酸银(I)、或其组合。
57.如权利要求55所述的系统，其中所述Cu(I)盐包括氯化铜(I)、溴化铜(I)、三氟乙酸亚铜、硝酸铜(I)、或其组合。
58.如权利要求55所述的方法，其中所述离子液体溶剂中银、铜、或这两者的浓度是约0.1N至约5N。
59.如权利要求58所述的方法，其中所述离子液体中所述银、铜、或这两者的浓度是约0.45N至约1.8N。
60.如权利要求41所述的系统，其中所述工艺物流还包含第二气体组分，其中所述第二气体组分的至少一部分没有被捕集在所述离子液体溶剂中，所述系统还包括：
未捕集的物流，所述未捕集的物流离开所述分离器并且包含所述第二气体组分的未捕集的部分。
61.如权利要求60所述的系统，其中所述气体组分包括乙烯；其中所述第二气体组分包括异丁烷、乙烷、氢气、氮气、或其组合。
62.如权利要求60所述的系统，其中所述气体组分包括酸性气体；其中所述第二气体组分包括天然气。
63.如权利要求60所述的系统，其中所述气体组分包括二氧化碳；其中所述第二气体组分包括合成气。
64.如权利要求41所述的系统，其中所述分离器在约20℃至约40℃的温度下运行。
65.如权利要求41所述的系统，其中所述分离器在约100psia至约250psia的压力下运行。
66.如权利要求41所述的系统，其中所述分离器在约5℃至约50℃的温度下运行。
67.如权利要求41所述的系统，其中所述分离器在约100psia至约250psia的压力下运行。
68.如权利要求41所述的系统，其中所述再生器在比所述分离器的温度高的温度下运行。
69.如权利要求41所述的系统，其中所述再生器在比所述分离器的压力小的压力下运行。
70.如权利要求41所述的系统，其中所述再生器在约60℃至约450℃的温度下运行。
71.如权利要求41所述的系统，其中所述再生器在大于或等于约14.7psia的压力下运行，其中所述再生器运行时的所述压力比所述分离器运行时的压力小约20psia。
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