金属碳酸盐向金属氯化物的转化制造技术

本发明专利技术涉及用于制备金属氯化物Mx+Clx‑的方法，其中作为固体的金属碳酸盐(1)与光气、双光气和/或三光气(2)反应生成金属氯化物Mx+Clx‑(1')，其中金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价；本发明专利技术还涉及用于实施所述方法的设备(R)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】本专利技术涉及用于制备金属氯化物Mx+Clx-的方法，其中作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-，其中金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价，并且本专利技术还涉及用于实施所述方法的设备。在WO2012/038330和WO2013/156476中记载了如何用正电性金属锂或镁来处理烟气/废气以获得可回收的物质和高级别的热能并由此降低大气污染。在WO2012/038330中展示了CO2与锂反应生成可回收的物质如一氧化碳或乙炔，这些可回收物质可进一步转化成甲醇或其它可回收的物质。所释放的热能可另外用来驱动甲醇-CO2-分离或甚至驱动蒸汽发生器。在此涉及以下反应和考虑：2Li+CO2→Li2O+CO-314.9kJ/mol(比较:C+O2→CO2-393.5kJ/mol)4Li+CO2→2Li2O+C-803.94kJ/molC+CO2→2CO+172.5kJ/mol；CO可转化成甲醇2C+2Li→Li2C2；其可转化成乙炔(CO2:Li比例)Li2CO3+4C→Li2C2+3COLi2O+CO2→Li2CO3；Li2CO3→Li2O+CO2在约1500℃的相关温度下生成焓(298K):Li2O＝-597.90kJ/mol；Li2CO3＝-1215.87kJ/mol.2Li+2CO2→Li2CO3+CO-539kJ在水解后得到强碱性Li2CO3悬浮液。Li2C2+H2O→HC≡CH+2LiOHLi2O+CO2→Li2CO3在WO2013/156476中示出了由于锂-硫基盐的高溶解度和碳酸锂的低溶解度，对烟气/废气的处理还可包括脱硫：6Li+SO2→Li2S+2Li2O8Li+SO3→Li2S+3Li2OLi2O+SO2→Li2SO3-438.7kJ/mol随后必须分离在CO2和SO2的燃烧后采用强制氧化获得的含有Li2CO3和Li2SO4的悬浮液分离。幸运的是，所有锂-硫盐均良好地溶于水(例如硫酸锂在室温(约25℃)下为350g/1)。与Na2S2O5相反，Li2S2O5或Li2SO3也具有良好的溶解度。这意味着所有硫化合物均保留在溶液中，与之相反Li2CO3(溶解度13g/1)作为沉淀形成并且可作为相当纯的产物获得以便再循环(参见WO2010/000681)。在此，硫酸锂的良好的溶解度与CaSO4的溶解度(2g/l)形成对比，后者在现有技术的脱硫工艺中得以制备。所有这些工艺流程最后都得到了易发潮的相当纯的碳酸锂。碳酸锂向金属锂的还原可例如通过将碳酸盐转化成氯化物和随后使氯化钙/氯化锂的共熔混合物(eutektische Mischung)水解来实现。1.Li2CO3+2HCl→2LiCl+H2O+CO2(反应焓:-96kJ/mol)2.Li2CO3+Cl2→2LiCl+l/2O2+CO2(反应焓:～5kJ/mol)通常地，在制备用于制锂的氯化锂的方法中，使碳酸锂或氢氧化锂与氯化氢酸/盐酸在水溶液中反应。在蒸发和结晶后将晶体分离并干燥，以获得吸湿性很强的无水氯化锂，正如在Jürgen Deberitz,Lithium,Die Bibliothek der Wissenschaft第2卷,第37页,2006(ISBN-13:978-3-937889-36-8)中所述的那样。如US 6,048,507中所示，在这种工艺中更大的困难在于高的能量需求，理论上为30x103kJ/kg。迄今为止，用来进行所述化学转化的能量来源都未引起重视。在CA 2340528 A1和US 20130001097 A1中所描述的另一方法是，使碳酸锂与氯气反应，以得到无水氯化锂。WO2014/005878中记载了在流化床反应器中由粉末状碳酸锂制备无水氯化锂。此外，特别地还从能量的角度而言，需要改善的用于从金属碳酸盐制备金属氯化物的方法。现在发现，特别地从能量角度而言，从金属碳酸盐有效地制备金属氯化物能够通过将光气、双光气和/或三光气用于该反应来实现，光气、双光气和/或三光气为该过程提供能量。通过以直接氯化的形式与光气(氯气和一氧化碳的“加合物(加成产物)”)或衍生物双光气和/或三光气(从所述衍生物中可释放出光气)的反应，金属碳酸盐的直接氯化可分为例如两个子反应，这在电化学上是有利的。另外，根据本专利技术发现了化学反应的有效流程，以由金属碳酸盐制备金属氯化物和最后金属M。另外，通过进行的放热反应可保证更快的反应过程，从而能够导致高的通量，并且还可利用释放的能量，例如用其发电。根据一个方面，本专利技术涉及用于制备金属氯化物Mx+Clx-的方法，其中作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价。根据另一方面，本专利技术涉及一种使作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-的设备，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，并且x对应于金属阳离子的化合价，该设备包括：用于使金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的第一反应器；用于金属碳酸盐的第一进料器，其被设置用于将作为固体的金属碳酸盐引入到第一反应器中；用于光气、双光气和/或三光气的第二进料器，其被设置用于将光气、双光气和/或三光气引入到第一反应器中；用于金属氯化物的第一卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属氯化物；和用于金属氯化物和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物的第二卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物。另外，根据另一方面，本专利技术涉及用于使作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-的设备，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价，其中，另外地添加金属M作为反应物，所述设备包括：用于金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的第一反应器；用于金属碳酸盐的第一进料器，其被设置用于将作为固体的金属碳酸盐引入到第一反应器中；用于氯气的第二进料器，其被设置用于将氯气引入到第一反应器中；用于金属氯化物的第一卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属氯化物；任选地，至少一个用于一氧化碳和/或光气、双光气和/或三光气的第七进料器，其被设置用于将一氧化碳和/或光气、双光气和/或三光气引入到第一反应器中；和用于金属氯化物和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物的第二卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物，还包括用于金属M的第三进料器，其被设置用于将金属M引入到第一反应器中。本专利技术的其它方面可由从属权利要求和专利技术详述中得知。附图旨在示出本专利技术的实施方式和提供对本专利技术的进一步理解。这些附图结合附图说明一起用来阐释本专利技术的构思和原理。参照附图得出其它实施方式和许多所提及的优点。附图的要素并不一定是相互按比本文档来自技高网...

【技术保护点】
用于制备金属氯化物Mx+Clx‑的方法，其中，作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx‑，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2014.02.13 DE 102014202591.51.用于制备金属氯化物Mx+Clx-的方法，其中，作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，另外地添加M作为反应物。3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，将金属M与金属碳酸盐一起加入和/或通过氯气与一氧化碳的反应原位制备光气、双光气和/或三光气。4.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，随后将金属氯化物转化成金属M，选地通过电解转化。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所生成的金属M至少部分地与二氧化碳反应生成金属碳酸盐，从而形成金属循环。6.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，在焙烧反应器中或机械移动式固定床反应器中或在旋风反应器中进行所述反应。7.根据前述权利要求之一所述的方法，其特征在于，通过一氧化碳和氯气的反应制备光气、双光气和/或三光气。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，一氧化碳源自金属碳酸盐与金属M的反应和/或源自二氧化碳的电解。9.用于使作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-的设备，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价，所述设备包括：用于金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的第一反应器；用于金属碳酸盐的第一进料器，其被设置用于将作为固体的金属碳酸盐引入到第一反应器中；用于光气、双光气和/或三光气的第二进料器，其被设置用于将光气、双光气和/或三光气引入到第一反应器中；用于金属氯化物的第一卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属氯化物；和用于金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物的第二卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物。10.根据权利要求9所述的设备，进一步包括用于金属M的第三进料器，其被设置用于将金属M引入到第一反应器中。11.用于使作为固体的金属碳酸盐与光气、双光气和/或三光气反应生成金属氯化物Mx+Clx-的设备，其中，金属M选自碱金属、碱土金属、Al和Zn，优选地Li和Mg，特别优选地Li，以及x对应于金属阳离子的化合价，其中，另外地添加金属M作为反应物，所述设备包括：用于金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的第一反应器；用于金属碳酸盐的第一进料器，其被设置用于将作为固体的金属碳酸盐引入到第一反应器中；用于氯气的第七进料器，其被设置用于将氯气引入到第一反应器中；用于金属氯化物的第一卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属氯化物；任选地，至少一个用于一氧化碳和/或光气、双光气和/或三光气的第八进料器，其被设置用于将一氧化碳和/或光气、双光气和/或三光气引入到第一反应器中；和用于金属碳酸盐和光气、双光气和/或三光气的反应的气态产物的第二卸料器，其被设置用于从第一反应器移除金属碳酸盐和光气、双光气和...

【专利技术属性】
技术研发人员：G施密德，R克劳斯，D塔罗塔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE