CN111974165B - 一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法和装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法和装置。该方法利用串连的水合反应器和耦合器，其中：耦合器包括上部的气液分离区、中部的水合物分离区以及下部的储液区；耦合器内预存有水合物工作液；将混合气与水合物工作液通入水合反应器中接触，使挥发性有机物转化为水合物，得到气液混合物；将气液混合物通入耦合器的气液分离区中气液分离，得到第一混合气以及浆液；浆液进入水合物分离区，水合物滞留在水合物分离区；待水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，停止向水合反应器中通入水合物工作液，并对耦合器内的水合物进行化解，得到第二混合气以及再生水合物工作液。采用上述方法，能够实现混合气中挥发性有机物的有效脱除。

Description

一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法和装置

技术领域

本发明涉及一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法和装置，属于石油化工领域。

背景技术

石油及其产品是多种碳氢化合物的混合物，其中的轻组分具有很强的挥发性。在原油加工过程中，由于受到工艺技术、设备等因素的影响，不可避免地会有挥发性有机物(Volatile Organic Compounds，VOCs)从原油储罐或成品油储罐排放到大气中，这种现象称为油罐的“呼吸”。这些挥发性有机物一方面会对环境造成不利影响；另一方面，如果挥发性有机物的含量达到***范围，还会直接影响炼厂的生产安全。所以必须对油罐排放的混合气进行处理，以脱除其中的挥发性有机物。

目前对上述混合气的处理，多数炼厂采用通入大量氮气对混合气进行稀释的方式，使混合气中挥发性有机物的浓度降低至安全值，然后再排放。这种处理方式不仅需要大量的氮气，而且实际上向大气中排放的挥发性有机物的总量并未减少。也有部分炼厂采用活性炭吸附的方法，但是活性炭的再生处理很难达到安全要求。因此，期待开发一种新的方法，有效脱除混合气中的挥发性有机物。

发明内容

针对上述缺陷，本发明提供一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法，能够实现混合气中挥发性有机物的有效脱除。

本发明还提供一种用于实施上述方法的装置，采用该装置能够实现混合气中挥发性有机物的有效脱除。

为实现上述目的，本发明提供一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法，该方法利用串联连接的水合反应器和耦合器，其中：

耦合器包括上部的气液分离区、中部的水合物分离区以及下部的储液区；水合物分离区和储液区内预存有水合物工作液，且储液区底部的出口与水合反应器的入口相连；

该方法包括：

将混合气与来自储液区的水合物工作液通入水合反应器中进行接触，使混合气中的挥发性有机物转化为水合物，得到气液混合物；

将气液混合物通入耦合器的气液分离区中进行气液分离，得到脱除了挥发性有机物的第一混合气以及浆液，该浆液中含有水合物以及未反应的水合物工作液；第一混合气自气液分离区顶部的出口排出；浆液下行进入水合物分离区，其中的水合物被分离并滞留在该水合物分离区，未反应的水合物工作液与耦合器内剩余的水合物工作液混合；

待耦合器内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，停止向水合反应器中通入水合物工作液，并对水合物分离区中的水合物进行化解，得到富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液。

根据本发明提供的技术方案，通过采用具有气液分离区、水合物分离区和储液区的耦合器以及水合反应器对混合气中的挥发性有机物进行脱除，不仅能够实现挥发性有机物的有效脱除，而且由于该耦合器兼具气液分离、水合物分离、水合物化解再生、水合物工作液存储的作用，因此相较于常规的水合分离气体装置，能够减少设备数目、易于操作并减小占地面积。

此外，采用上述结构的耦合器，还能避免现阶段采用水合法分离或净化混合气过程中，因水合物在某个位置集聚、堵塞管路所造成的生产中断等问题，确保混合气中挥发物有机物的顺利、稳定脱除。

具体的，上述待处理的混合气，可以是来自于原油储罐或成品油储罐中的混合气，其中含有大量的挥发性有机物，比如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、C₆₊等在20℃条件下，蒸汽压大于或者等于1000Pa且具有挥发性的有机化合物。一般而言，来自于原油储罐或成品油储罐的混合气中，挥发性有机物的含量通常为4～80v/v％，多数为5～35v/v％，此外混合气中还可能含有氧气、氮气等。

此外，本发明提供的方法也可延用于其它混合气的处理，比如可用于沼气，石油化工厂聚乙烯、聚丙烯驰放气，油田伴生气、煤层气等的处理，且同样能够实现其中挥发性有机物的有效脱除。

本发明中所用的水合物工作液，应能够促进挥发性有机物转化为水合物。在本发明具体实施过程中，所用的水合物工作液选自四丁基溴化铵和/或四丁基氟化铵的水溶液，比如四丁基溴化铵的水溶液、四丁基氟化铵的水溶液、或者四丁基溴化铵与四丁基氟化铵的混合水溶液。此外，也可以使用其它生物型的物质，比如绿豆淀粉与水的混合物。

相较而言，采用四丁基溴化铵和/或四丁基氟化铵的水溶液作为水合物工作液，更有利于挥发性有机物的高效转化。而且更重要的是，在后续化解过程中，所得到的再生水合物工作液基本保持了原有水合物工作液的品质，从而能够反复用于混合气中挥发性有机物的脱除，也就解决了采用活性炭吸附所常出现的再生处理困难的问题。

并且，采用上述四丁基溴化铵和/或四丁基氟化铵的水溶液作为水合物工作液，还具有非常低的能耗，即单位体积的水合物工作液可脱除大量挥发性有机物，进一步确保了挥发性有机物的脱除效率。

水合物工作液的浓度，具体可根据混合气中挥发性有机物的浓度等因素合理确定，在本发明具体实施过程中，一般将水合物工作液的质量浓度控制在3～28％。

本发明中，水合反应器的操作温度具体可以控制在1～12℃，压力控制在0.2～6MPa，即混合气与水合物工作液在1～12℃、0.2～6MPa的条件下接触。在本发明优选的实施方案中，通常将水合反应器的操作温度控制在6～10℃、操作压力控制在2.0～5.5MPa，从而将挥发性有机物转化为水合物的速率控制在一个较为适宜的范围内，既能保证挥发性有机物充分转化，又避免转化速率过快或过慢而影响混合气的处理效率。

水合反应器的操作温度具体可通过控制混合气与水合物工作液的温度来调节，比如可将温度为1～10℃的混合气与温度为1～12℃的水合物工作液通入水合反应器中并接触，得到气液混合物。具体可将混合气冷却至1～10℃后通入水合反应器，同时将水合物工作液(或者再生水合物工作液)冷却至1～12℃后通入水合反应器。

在本发明具体实施过程中，是将混合气与来自于储液区的水合物工作液首先通入文丘里混合器，使混合气与水合物工作液在文丘里混合器中充分接触、混合，而水合物反应器的操作压力即为水合物工作液通过文丘里混合器后的恢复压力。

混合气与水合物工作液的体积流量比可根据混合气中挥发性有机物的浓度、混合气中挥发性有机物的含量等因素确定，一般控制混合气与水合物工作液的体积比可控制在50～1000：1，优选为50～150：1(标准v/v)，以确保混合气中的挥发性有机物能够充分转化为水合物。

从水合反应器排出的气液混合物，除了包括未能转化为水合物的混合气、水合物以外，还含有未反应的水合物工作液。该气液混合物自耦合器上部入口进入气液分离区而发生气液分离，得到脱除了挥发性有机物的第一混合气以及浆液；其中第一混合气从气液分离区顶部的出口排出，可直接排放到大气中或根据实际情况进一步加以回收利用，而含有未反应的水合物工作液和水合物的浆液则下行进入水合物分离区。

由于水合物呈固态，且密度低于水合物工作液，因此在水合物分离区会发生分层，其中上层绝大部分为水合物；下层主要为未反应的水合物工作液，还可能会含有少量水合物，该部分少量水合物可被设置在水合物分离区内的金属多孔烧结板过滤、进一步分离；脱除了水合物的液体基本为未反应的水合物工作液，与耦合器中的水合物工作液混合。

随着混合气不断通入水合反应器，水合物分离区和储液区内水合物工作液不断被消耗。当耦合器内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，比如水合物工作液液面高度为50cm时，或者仅有储液区内存有水合物工作液，则停止向水合反应器中通入水合物工作液。

具体的，对水合物所进行的化解，可采用加热的方式，比如加热温度可以为16～25℃。在本发明具体实施过程中，是在储液区内设置加热盘管，以对水合物进行加热，从而实现水合物工作液的再生，得到再生水合物工作液以及富集了挥发性有机物的第二混合气。

该第二混合气可上行进入气液分离区并从气液分离区顶部的出口排出，经收集后进一步回收利用，而再生水合物工作液则下行进入储液区，以备下一次使用。

一般情况下，耦合器内水合物工作液的存储量，以能确保完成原油储罐或成品油储罐一次或多次“呼吸”所产生的混合气的处理为宜。但在某些特殊情况下，比如待处理的混合气的量较大，或者为了提高处理效率，也可以并联设置多个耦合器，在实施时，可使多个耦合器同时工作。此外，也可以将耦合器分成多组，多组耦合器交替工作。比如有两组耦合器，分别记为甲组和乙组。在使用时，先打开甲组耦合器，待其中储液区内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，停止向水合反应器提供水合物工作液并进行水合物的化解，并打开乙组耦合器，由乙组耦合器向水合反应器提供水合物工作液。甲组和乙组耦合器交替使用，直至混合气处理完成或实现混合气的连续处理。

本发明还提供一种用于实施上述方法的装置，包括水合反应器和耦合器，其中：

耦合器包括上部的气液分离区、中部的水合物分离区以及下部的储液区；

气液分离区的入口与水合反应器的出口相连；

水合物分离区分别与气液分离区以及储液区连通；

水合物分离区和储液区内均用于预存水合物工作液，且储液区底部的出口与水合反应器的入口相连。

具体的，该水合反应器可以是目前常规的水合反应设备，可根据待处理的混合气的量等因素选择适宜规格的水合反应器，在此不做特别限定。

具体的，该耦合器的规格可以根据实际所需处理混合气的体积等因素合理确定，其中气液分离区、水合物分离区与储液区的容积之比尤其可控制在0.8～1.2：3：0.8～1.2。在本发明具体实施过程中，气液分离区、水合物分离区与储液区的径向尺寸基本一致，高度之比控制在0.8～1.2：3：0.8～1.2，通常为1：3：1。通过将上述三个功能区的高度设置在上述比例范围内，能够确保三个功能区有效配合，实现混合气中挥发性有机物的有效脱除和稳定操作。

如前所述，来自气液分离区的浆液在进入水合物分离区后，由于水合物的密度相对较低，因此会发生分层，上层水合物浓度高，而下层水合物浓度较低，为避免水合物随水合物工作液进入后续的管路，造成堵塞，通常在水合物分离区内设置多孔金属烧结板，以对水合物进行阻隔。

多孔金属烧结板一般可设置在水合物分离区中部偏下的位置，即水合物分离区靠近储液区的部位；或者甚至也可以设置在水合物分离区与储液区的交界处。

水合物的化解是在水合物分离区和储液区内完成的，从工业实现难度考虑，可采用加热的方式实现水合物的化解。通常可在储液区内设有加热盘管，以对耦合器内的水合物进行加热。加热盘管具体可以安装在储液区中部或中部偏上的位置，但是要在多孔金属烧结板下方。

本发明中，上述耦合器的数量可以是一个，也可以是两个或更多。当耦合器的数量为两个以上时，可将其分成多组，多组耦合器之间交替使用，即某一组耦合器向水合反应器提供水合物工作液时，切断或关闭其余组耦合器与水合反应器之间的连接；而当某一组耦合器内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值时，停止向水合反应器中通入水合物工作液并进行再生，打开其余组耦合器，向水合物反应器中继续通入水合物工作液，实现混合气的连续处理。

考虑到来自于原油储罐或成品油储罐中的混合气的压力较低，在本发明具体实施过程中，通常还在水合物反应器与耦合器之间连接有文丘里混合器，即储液区底部的出口通过文丘里混合器与水合物反应器的入口相连，使来自于储液区的水合物工作液首先在文丘里混合器中与混合气接触增压，然后再进入水合反应器中，而水合反应器的操作压力即为水合物工作液经过文丘里混合器后的压力。

本发明提供的利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法，利用水合物反应器联合特定结构的耦合器，实现了混合气中挥发性有机物的有效脱除，VOCs的脱除率达到了85％以上，甚至可达到98％以上，从而保障了原油生产和加工过程中的作业安全，并避免了环境污染。

并且，所分离获得的挥发性有机物还可以进一步加以回收利用，进一步提高了企业的经济效益。

本发明提供的用于实施上述方法的装置，结构简单，占地面积较小，可在现有设备基础上进行改造获得，并能实现混合气中挥发性有机物的有效脱除，便于实际推广和应用。

附图说明

图1为本发明一具体实施例中所提供的利用水合脱除混合气中挥发性有机物的装置；

图2为本发明另一具体实施例中所提供的利用水合脱除混合气中挥发性有机物的装置。

附图标记说明：

1-水合反应器； 2-耦合器；

21-气液分离区； 22-水合物分离区；

23-储液区； 24-多孔金属烧结板；

25-加热盘管； 3-高压泵；

4-换热器； 5-阀门；

6-文丘里混合器。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一

如图1和图2所示，本实施例提供利用水合脱除混合气中挥发性有机物的装置，包括水合反应器1和耦合器2，其中：

耦合器2包括上部的气液分离区21、中部的水合物分离区22以及下部的储液区23；

气液分离区21的入口与水合分离器1的出口相连；

水合物分离区22分别与气液分离区21以及与储液区23连通；

水合物分离区22和储液区23内均用于预存水合物工作液，且储液区23底部的出口与水合反应器1的入口相连。

具体的，水合反应器1可以是目前常规的水合反应设备，其具有入口和出口。在实际作业过程时，来自原油储罐、成品油储罐等的混合气与来自耦合器2的水合物工作液进入水合物反应器1中，使混合气中的挥发性有机物转化为水合物，最终得到的气液混合物自水合反应器1的出口排出，进入耦合器2的气液分离区21。

耦合器2自上至下依次为相连通的气液分离区21、水合物分离区22以及储液区23，其中气液分离区21用于实现气液混合物的气液分离，气液分离区21顶部具有出口，底部与水合物分离区22的顶部贯通；储液区23的顶部与水合物分离区22的底部贯通，储液区23的底部具有出口，且该出口与水合反应器1的入口相连。

来自水合反应器1的气液混合物在气液分离区21中气液分离，得到脱除了挥发性有机物的第一混合气以及浆液。该第一混合气从气液分离区21顶部的出口排出，可直接排放到大气中，或者根据实际组成情况进一步加以利用；该浆液则下行进入水合物分离区22。

由于水合物的密度低于水合物工作液，进入水合物分离区22中的浆液会发生分层，上层基本为水合物，下层则是未参与反应的水合物工作液以及少量的水合物。为避免水合物随着水合物工作液流出，堵塞下游管路，请进一步参考图1，还可以在水合物分离区22内设置多孔金属烧结板24，以对水合物进行分离和阻隔。

该多孔金属烧结板24一般可设置在水合物分离区22中部偏下的位置，即水合物分离区22靠近储液区23的部位；甚至也可以设置在水合物分离区22与储液区23的交界处。

请进一步参考图1和图2，为确保水合物工作液以适宜的速率或流量进入水合反应器1，在储液区23底部的出口和水合反应器1的入口之间，还可设有高压泵3。

请进一步参考图1和图2，在储液区23底部的出口和水合反应器1的入口之间，还可以设有换热器4，使来自于储液区23的水合物工作液首先在换热器4中换热降温，然后再进入水合反应器1中。

随着水合物工作液不断通入水合反应器1，水合物工作液的液面不断降低，当水合物工作液剩余量达到工艺预设值，比如为避免储液区23内的水合物工作液被高压泵3抽尽，可在水合物工作液的液面高度降低至50cm左右时，停止向水合反应器1中通入水合物工作液，然后对耦合器2中的水合物进行化解，得到富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液。该第二混合气可以从气液分离区21顶部排出，收集后进一步加以利用，而该再生水合物工作液则保留在耦合器2内，留待下一次使用。

进一步参考图1，在储液区23中还设有加热盘管25，以对耦合器2内的水合物进行加热，使水合物化解，得到富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液。

如图1所示，耦合器2的数量可以是一个，此时耦合器2内存储的水合物工作液的体积以能够满足原油储罐或成品油储罐一次“呼吸”或多次“呼吸”所排放的混合气的处理量为宜。

或者，耦合器2的数量可以是两个或更多个，耦合器2之间并联连接，比如图2中，耦合器2的数量为两个。在实际生产作业时，可以将耦合器2分成多组，多组耦合器2之间交替使用。比如耦合器2为两个，可分成甲乙两组，首先甲组耦合器2向水合物反应器1中通入水合物工作液并接收来自水合物反应器1的气液混合物；当甲组耦合器2中的水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，关闭甲组耦合器2与水合反应器1之间的连接并开始水合物的化解，得到再生水合物工作液备用；接通乙组耦合器2与水合反应器1，使乙组耦合器2向水合物反应器1中通入水合物工作液并接收来自水合物反应器1的气液混合物，从而继续对混合气进行处理。通过上述两组耦合器2切换交替使用，实现混合气的连续处理。

具体的，上述多组耦合器2之间的切换交替使用，可以通过在水合物反应器1与耦合器2之间的连接管路上设置的阀门5的开闭进行控制。

请进一步参考图1，在储液区23与水合物反应器1之间还可连接有文丘里混合器6，使来自于储液区23的水合物工作液首先在文丘里混合器6中与混合气接触增压，然后再进入水合反应器1中。

实施例二

本实施例提供一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法，可利用实施例一种提供的装置，该方法具体包括如下步骤：

将混合气与来自耦合器2的水合物工作液通入水合反应器1中进行接触，使混合气中的挥发性有机物转化为水合物，得到气液混合物；

将气液混合物通入耦合器2的气液分离区21中进行气液分离，得到脱除了挥发性有机物的第一混合气以及浆液；第一混合气自气液分离区21顶部的出口排出，浆液下行进入水合物分离区22，分离得到的水合物滞留在水合物分离区22中，而未反应的水合物工作液则与耦合器2中剩余的水合物工作液混合；

待耦合器2内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，停止向水合反应器1中通入水合物工作液，并对耦合器2中的水合物进行化解，得到富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液。

具体的，上述混合气具体可以是来自于原油储罐或成品油储罐的混合气，也可以是油田伴生气、沼气等含有挥发性有机物的混合气，其中挥发性有机物的浓度一般为4～80v/v％，进一步为5～35v/v％。

水合物工作液尤其可以选择四丁基溴化铵和/或四丁基氟化铵的水溶液，其中水合物工作液的质量浓度可以为3～28％。相较于其它水合物工作液，采用四丁基溴化铵的水溶液、四丁基氟化铵的水溶液或者四丁基溴化铵和四丁基氟化铵的混合水溶液作为水合物工作液，不仅能够将混合气中的挥发性有机物脱除干净，而且单位体积的水合物工作液能够处理更大量的混合气，一般混合气与水合物工作液的体积比可控制在50～1000：1，优选为50～150：1(标准v/v)。

水合反应器1的操作温度具体可以是1～12℃，操作压力为0.2～6MPa。合理控制操作条件，能够确保混合气中的挥发性有机物充分转化为水合物，而且能够使挥发性有机物以适宜的转化速率转化为水合物，确保混合气的脱除速率。在本发明优选的实施方案中，水合反应器1的操作温度为6～10℃、操作压力为2.0～5.5MPa。

对水合物进行的化解，可采用本领域常规手段进行。在具体实施过程中，可采用加热的方式，使水合物转化为富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液。该再生水合物工作液保留在耦合器2中，留待下一次使用。

下面将结合具体的实例，对本发明的技术方案做进一步说明。

实例1

利用实施例一中的装置和实施例二中的方法，对来自原油储罐的混合气进行处理，以脱除其中的挥发性有机物，其中：

水合物工作液选择四丁基溴化铵的水溶液，其质量分率为10％；水合物工作液与混合气的体积比为1/125(标准v/v)；

水合反应器1的操作温度为10℃，操作压力为4.0MPa；

耦合器2中，气液分离区21、水合物分离区22与储液区23的径向尺寸基本一致，高度之比为1：3：1；

对水合物进行化解的操作温度为23℃。

待处理的混合气、脱除了挥发性有机物的第一混合气以及富集了挥发性有机物的第二混合气的成分如表1所示。

表1(单位：v/v)

甲烷

乙烷

丙烷

丁烷

戊烷

碳6+

氧气

氮气

混合气

0.27％

0.05％

1.34％

5.44％

7.15％

15.75％

14.70％

55.3％

第一混合气

1.50％

0.30％

0.01％

0.00％

0.00％

0.00％

20.70％

77.50％

第二混合气

0.08％

0.01％

3.93％

15.96％

21.03％

46.19％

2.69％

10.11％

由表1可知，脱除了挥发性有机物后得到的第一混合气中绝大部分组分为氮气和氧气，而丙烷、丁烷、戊烷和碳原子数大于或等于6的有机物的含量均接近于0；第二混合气中则富含挥发性有机物。以入口混合气中物质的量为基准，挥发性有机物的总摩尔脱除率达到了98.9％，说明采用本实施例的方法，实现了有效脱除挥发性有机物的目的。

实例2

利用实施例一中的装置和实施例二中的方法，对来自煤层气的混合气进行处理，以脱除其中的挥发性有机物，其中：

水合物工作液选择四丁基溴化铵的水溶液，其质量浓度为10％；水合物工作液与混合气的体积比为1/50(标准v/v)；

水合反应器1的操作温度为10℃，操作压力为2.0MPa；

耦合器2中，气液分离区21、水合物分离区22与储液区23的径向尺寸基本一致，高度之比为1：3：1；

对水合物进行化解的操作温度为18℃。

待处理的混合气、脱除了挥发性有机物的第一混合气以及富集了挥发性有机物的混合气的成分如表2所示。

由表2可知，脱除了挥发性有机物的第一混合气中，甲烷的体积浓度仅为3.79％，而绝大部分是氧气和氮气；第二混合气中，甲烷的体积浓度占到了33.20％。以物质的量计算，挥发性有机物(即甲烷)的脱除率达到了86.2％，说明采用本发明实施例的方法，对于较难生成水合物的甲烷，同样具有非常好的脱除效果。

表2(单位：v/v)

	甲烷	氧气	氮气
				混合气	16.0％	17.8％	66.2％
第一混合气	3.79％	20.21％	76.0％
				第二混合气	33.20％	14.03％	52.77％

实例3

利用实施例一中的装置和实施例二中的方法，对来自原油储罐的混合气进行处理，以脱除其中的挥发性有机物，其中混合气的组成与实例1相同，处理工艺与实例1基本一致，除了耦合器2中，气液分离区21、水合物分离区22与储液区23的高度之比为1：2：1。

经计算，混合气中挥发性有机物的总脱除率达到了94.6％。进一步对比实例1和实例3可知，将耦合器2中各功能区的高度或容积控制在合理范围内，能够进一步提高挥发性有机物的脱除效率。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (11)

1.一种利用水合脱除混合气中挥发性有机物的方法，其特征在于，该方法利用串联连接的水合反应器和耦合器，其中：

所述耦合器包括上部的气液分离区、中部的水合物分离区以及下部的储液区；所述水合物分离区和储液区内预存有水合物工作液，且所述储液区底部的出口与所述水合反应器的入口相连；

该方法包括：

将混合气与来自储液区的水合物工作液通入水合反应器中进行接触，使所述混合气中的挥发性有机物转化为水合物，得到气液混合物；

将所述气液混合物通入所述耦合器的气液分离区中进行气液分离，得到脱除了挥发性有机物的第一混合气以及浆液，所述浆液中含有水合物以及未反应的水合物工作液；所述第一混合气自气液分离区顶部的出口排出；所述浆液下行进入水合物分离区，其中的水合物被分离并滞留在该水合物分离区，未反应的水合物工作液与耦合器内剩余的水合物工作液混合；

待所述耦合器内水合物工作液的剩余量达到工艺预设值，停止向所述水合反应器中通入水合物工作液，并对所述水合物分离区中的水合物进行化解，得到富集了挥发性有机物的第二混合气以及再生水合物工作液；

所述挥发性有机物包括乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、C₆₊中的至少一种；

所述混合气中，挥发性有机物的含量为5～35v/v%。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述水合物工作液选自四丁基溴化铵和/或四丁基氟化铵的水溶液；所述水合物工作液的质量浓度为3～28%。

3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述水合反应器的操作温度为1～12℃，操作压力为0.2～6MPa。

4.根据权利要求1-2任一项所述的方法，其特征在于，所述混合气与所述水合物工作液的体积比为50～1000：1。

5.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述混合气与所述水合物工作液的体积比为50～1000：1。

6.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，采用加热的方法对所述水合物进行化解，加热温度为16～25℃。

7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述耦合器为单台或多台；多台所述耦合器分为多组，多组所述耦合器同时工作或交替工作。

8.一种用于实施权利要求1-7任一项所述方法的装置，其特征在于，包括水合反应器和耦合器，其中：

所述耦合器包括上部的气液分离区、中部的水合物分离区以及下部的储液区；

所述气液分离区的入口与所述水合反应器的出口相连；

所述水合物分离区分别与所述气液分离区以及与所述储液区连通；

所述水合物分离区和储液区内均用于预存水合物工作液，且所述储液区底部的出口与所述水合反应器的入口相连。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述气液分离区、所述水合物分离区与所述储液区的容积之比为0.8～1.2：3：0.8～1.2。

10.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述水合物分离区内设有多孔金属烧结板，和/或，所述储液区内设有加热盘管。

11.根据权利要求8或9所述的装置，其特征在于，所述储液区底部的出口通过文丘里混合器与所述水合反应器的入口相连。

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