通过CO制造技术

本发明专利技术涉及用于直接从CO

Through co

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】通过CO2和氯化物联合电解制备和分离光气
本专利技术涉及直接从CO2-氯化物联合电解的直接混合的粗产物、优选地仅经过干燥的直接混合的粗产物中制备光气的方法。在用于将CO2转化为CO的至少一个电解池中，在阴极侧上从CO2中制备包含CO的第一气态产物，并且在阳极侧上从HCl和/或金属氯化物中制备至少包含Cl2的第二气态产物，并且从该第一气态产物和该第二气态产物中制备光气。在这里，省去了从半电池中高成本地单独分离各个气流。相反，混合这些气流并且使这些气流发生反应。随后，利用光气的高沸点以用于低成本且经济地分离产物。
技术介绍
光气(COCl2)是一种具有多种用途的化学原料。尤其是需要光气以用于制备聚碳酸酯、异氰酸酯，以及用于聚氨酯、聚脲。光气一般通过一氧化碳(CO)与单质氯(Cl2)的反应合成。该反应可以通过光引发，但是该反应通常由活性炭催化进行。迄今为止，为此所需的CO由化石燃料通过以下方式制备：蒸汽重整：CH4+H2O→CO+3H2；煤气化：C+H2O→CO+H2；或煤的不完全燃烧：2C+O2→2CO。煤的燃烧还用于产生能量。目前全世界约80％的能源需求通过燃烧化石燃料来满足。通过这些燃烧过程，在2011年全世界向大气中排放了大约34032.7百万吨二氧化碳(CO2)。这种排放是用于清除大量CO2(褐煤发电厂每天超过50000t)的最简单的方法。有关温室气体CO2对气候的负面影响的讨论导致了考虑CO2的再利用。从热力学的角度来看，CO2的能量非常低，并且因此难以再次被还原为可用的产物。在水性电解质溶液中，CO2在固体电极上的电化学还原提供了多种可能的产物，这些可能的产物在下面的表1中示出。表1引用自C.Vayenas等人(编辑),ModernAspectsofElectrochemistry,Springer,NewYork,2008,第89至189页中的Y.Hori,ElectrochemicalCO2reductiononmetalelectrodes。表1：在不同的电极材料上电解CO2时的法拉第效率表中给出了在不同的金属电极上还原二氧化碳所产生的产物的法拉第效率[％]。所给出的值适用于0.1M碳酸氢钾溶液作为电解质，并且电流密度小于10mA/cm2。目前存在关于化学工业的电气化的讨论。这意味着，化学原料或燃料应该优选地通过供给优选地来自可再生来源的多余的电能从CO2(CO)、H2O中制备。在这种技术的引入阶段中，目标是使一种物质的经济价值大大高于该物质的热值(燃烧值)。例如，在这里可以在阴极产生合成光气所需的CO。此外，目前通过氯化物的阳极氧化来获取氯。其中，本来始终在阴极上产生氢气(例如参见方程式1.1+1.2)。2HCl→H2+Cl2(1.1)2NaCl+H2O→2NaOH+H2+Cl2(1.2)最近的发展是使用所谓的耗氧阴极，其中在阴极上被还原的不是水而是氧气，这导致较低的总电压(例如参见方程式2.1+2.2)。4HCl+O2→2H2O+2Cl2(2.1)4NaCl+2H2O+O2→4NaOH+2H2O+2Cl2(2.2)耗氧阴极是所谓的气体扩散电极。气体扩散电极是如下的多孔电极，这样的多孔电极可以被反应气体(在这种情况下是O2)渗透，从而能够提供三相界面(气体、电解质、电极)，在该三相界面上可以发生所期望的反应。因此，与当反应气体物理地溶解在电解质中时相比，可以实现明显较高的电流密度。但是，气体扩散电极的技术并不限于氧气的还原。还可以在气体扩散电极上将CO2还原为例如CO。因此，可以利用CO和Cl2通过电化学方法制备对于光气制备所必要的两种反应物。然而，在目前的根据现有技术的光气制备中，制备所需的成分被分开提供和提纯，这可能会导致额外的设备复杂性和额外的能量消耗。因此，需要一种高效且简单的用于制备光气的方法。
技术实现思路
本专利技术所基于的基本思想是，将阴极上发生的这样的CO2的电解与阳极上发生的氯气的产生组合起来，并且可以从产物气体中简单地制备和分离光气。在此过程中得到如下的总方程式。CO2+2HCl→CO+H2O+Cl2(3.1)3CO2+H2O+2KCl→CO+2KHCO3+KCl(3.2)专利技术人现在已经发现，与H2、CO和CO2的混合物相比，气体CO2、Cl2、H2、HCl和COCl2的混合物可以明显较容易地被分离，并且因此分离成本较低。在第一方面中，本专利技术涉及一种用于制备光气的方法，其中i)在用于将CO2转化为CO的至少一个电解池中，在阴极侧上从CO2中制备包含CO的第一气态产物，并且在阳极侧上从HCl和/或金属氯化物中制备至少包含Cl2的第二气态产物，其中HCl和/或金属氯化物可选地作为溶液存在；ii)将第一气态产物与第二气态产物混合，以便产生产物气体混合物；iii)使产物气体混合物反应至少生成光气，以便制备经反应的产物气体混合物；并且iv)从经反应的产物气体混合物中分离光气。本专利技术的另一方面涉及一种用于制备光气的装置，该装置包括：-用于将CO2转化为CO的至少一个电解池，该至少一个电解池包括阴极室和阳极室，该阴极室包括用于将CO2转化为包含CO的第一气态产物的阴极，该阴极被设计为用于将CO2转化为包含CO的第一气态产物，该阳极室包括用于将HCl和/或金属氯化物转化为至少包含Cl2的第二气态产物的阳极，其中HCl和/或金属氯化物可选地作为溶液存在，该阳极被设计为用于将HCl和/或金属氯化物转化为至少包含Cl2的第二气态产物，其中HCl和/或金属氯化物可选地作为溶液存在；-用于CO2的至少一个第一给料装置，该至少一个第一给料装置与用于将CO2转化为CO的电解池的阴极室连接，并且被设计为用于向用于将CO2转化为CO的电解池的阴极室供给CO2；-用于HCl和/或金属氯化物的至少一个第二给料装置，其中HCl和/或金属氯化物可选地作为溶液存在，该至少一个第二给料装置与用于将CO2转化为CO的电解池的阳极室连接，并且被设计为用于向用于将CO2转化为CO的电解池的阳极室供给HCl和/或金属氯化物，其中HCl和/或金属氯化物可选地作为溶液存在；-用于第一气态产物的至少一个第一排料装置，该至少一个第一排料装置与用于将CO2转化为CO的电解池的阴极室连接，并且被设计为用于从用于将CO2转化为CO的电解池的阴极室中除去第一气态产物；-用于第二气态产物的至少一个第二排料装置，该至少一个第二排料装置与用于将CO2转化为CO的电解池的阳极室连接，并且被设计为用于从用于将CO2转化为CO的电解池的阳极室中除去第二气态产物；-至少一个第一混合装置，该至少一个第一混合装置与第一排料装置和第二排料装置连接，并且被设计为用于混合第一气态产物和第二气态产物，以便产生产物气体混合物；-至少一个第一反应器，该至少一个第一反应器与第一混合装置连接，并且被设计本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于制备光气的方法，其中：/ni)在用于将CO

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20171109 DE 102017219974.11.一种用于制备光气的方法，其中：
i)在用于将CO2转化为CO的至少一个电解池中，在阴极侧上从CO2中制备包含CO的第一气态产物，并且在阳极侧上从HCl和/或金属氯化物中制备至少包含Cl2的第二气态产物，其中所述HCl和/或所述金属氯化物可选地作为溶液存在；
ii)将所述第一气态产物与所述第二气态产物混合，以便产生产物气体混合物；
iii)使所述产物气体混合物反应至少生成光气，以便制备经反应的产物气体混合物；并且
iv)从所述经反应的产物气体混合物中分离光气。


2.根据权利要求1所述的方法，其中从所述产物气体混合物中额外地制备HCl，其中所述HCl的制备在所述光气的制备之前进行、与所述光气的制备同时进行、或在所述光气的制备之后进行。


3.根据权利要求2所述的方法，其中从所述产物气体混合物或所述经反应的产物气体混合物中洗涤分离HCl，和/或从所述经反应的产物气体混合物中通过低温吸附或凝华分离来分离CO2。


4.根据权利要求3所述的方法，其中HCl的制备和HCl的分离在光气的制备之前进行。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中用于将CO2转化为CO的所述电解池具有一个阴极室和一个阳极室，所述阴极室和所述阳极室由至少一层膜和/或隔膜分开。


6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中利用一个气体扩散电极来制备所述第一气态产物和/或所述第二气态产物。


7.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中在7℃或更低的温度下、优选是在5℃或更低的温度下分离所述光气。


8.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中通过低温精馏从所述经反应的产物气体混合物中分离Cl2。


9.一种用于制备光气的装置，包括：
-至少一个电解池，用于将CO2转化为CO，所述至少一个电解池包括一个阴极室和一个阳极室，所述阴极室包括用于将CO2转化为包含CO的第一气态产物的一个阴极，所述阴极被设计为用于将CO2转化为包含CO的第一气态产物，所述阳极室包括用于将HCl和/或金属氯化物转化为至少包含Cl2的第二气态产物的一个阳极，其中所述HCl和/或所述金属氯化物可选地作为溶液存在，所述阳极被设计为用于将HCl和/或金属氯化物转化为至少包含Cl2的第二气态产物，其中所述HCl和/或所述金属氯化物可选地作为溶液存在；
-至少一个第一给料装置，用于CO2，所述至少一个第一给料装置与用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阴极室连接，并且被设计为用于向用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阴极室供给CO2；
-至少一个第二给料装置，用于HCl和/或金属氯化物，其中所述HCl和/或所述金属氯化物可选地作为溶液存在，所述至少一个第二给料装置与用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阳极室连接，并且被设计为用于向用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阳极室供给HCl和/或金属氯化物，其中所述HCl和/或所述金属氯化物可选地作为溶液存在；
-至少一个第一排料装置，用于所述第一气态产物，所述至少一个第一排料装置与用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阴极室连接，并且被设计为用于从用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阴极室中除去所述第一气态产物；
-至少一个第二排料装置，用于所述第二气态产物，所述至少一个第二排料装置与用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阳极室连接，并且被设计为用于从用于将CO2转化为CO的所述电解池的所述阳极室中除去所述第二气态产物；
-至少一个第一混合装置，所述至少一个第一混合装置与所述第一排料装置和所述第二排料装置连接，并且被设计为用于混合所述第一气态产物和所述第二气态产物，以便产生产物气体混合物...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·施米德，C·瑞勒，G·施米德，
申请(专利权)人：西门子股份公司，
类型：发明
国别省市：德国;DE